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超聲波金屬表面加工是利用超聲頻作小振幅振動(dòng)的工具，并通過(guò)它與工件之間游離于液體中的磨料對(duì)被加工表面的捶擊作用，使工件材料表面逐步破碎的特種加工。超聲波發(fā)生器將工頻交流電能轉(zhuǎn)變?yōu)橛幸欢üβ瘦敵龅某曨l電振蕩，換能器將超聲頻電振蕩轉(zhuǎn)變?yōu)槌暀C(jī)械振動(dòng)，通過(guò)振幅擴(kuò)大棒（變幅桿）使固定在變幅桿端部的工具振產(chǎn)生超聲波振動(dòng)，迫使磨料懸浮液高速地不斷撞擊、拋磨被加工表面使工件成型。

超聲波鏡面光整加工與其它拋光方法的對(duì)比

目前常用的拋光方法有以下幾種：

1、機(jī)械拋光

　　機(jī)械拋光是靠切削、材料表面塑性變形去掉被拋光后的凸部而得到平滑面的拋光方法，一般使用油石條、羊毛輪、砂紙等，以手工操作為主，特殊零件如回轉(zhuǎn)體表面，可使用轉(zhuǎn)臺(tái)等輔助工具，表面質(zhì)量要求高的可采用超精研拋的方法。超精研拋是采用特制的磨具，在含有磨料的研拋液中，緊壓在工件被加工表面上，作高速旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。利用該技術(shù)可以達(dá)到Ra0.008μm的表面粗糙度，是各種拋光方法中高的。光學(xué)鏡片模具常采用這種方法。

2、化學(xué)拋光

　　化學(xué)拋光是讓材料在化學(xué)介質(zhì)中表面微觀(guān)凸出的部分較凹部分優(yōu)先溶解，從而得到平滑面。這種方法的主要優(yōu)點(diǎn)是不需復(fù)雜設(shè)備，可以?huà)伖庑螤顝?fù)雜的工件，可以同時(shí)拋光很多工件，效率高。化學(xué)拋光的核心問(wèn)題是拋光液的配制?；瘜W(xué)拋光得到的表面粗糙度一般為數(shù)10μm。

3、電解拋光

　　電解拋光基本原理與化學(xué)拋光相同，即靠選擇性的溶解材料表面微小凸出部分，使表面光滑。與化學(xué)拋光相比，可以消除陰極反應(yīng)的影響，效果較好。電化學(xué)拋光過(guò)程分為兩步：

?。?/span>1）宏觀(guān)整平溶解產(chǎn)物向電解液中擴(kuò)散，材料表面幾何粗糙下降，Ra＞1μm。

?。?/span>2）微光平整陽(yáng)極極化，表面光亮度提高，Ra＜1μm。

4、超聲波光整

（1）超聲波金屬表面光整由電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，以每秒100000～1000000次對(duì)金屬表面振幅很小（5~7um)敲擊,利用超聲波能和機(jī)械能傳遞給金屬組織內(nèi)部，使表面組織發(fā)生塑性變形、納米化排列，從而達(dá)到光整效果和改性加工，提高疲勞壽命、預(yù)置高職壓應(yīng)力；

（2）將工件放入磨料懸浮液中并一起置于超聲波場(chǎng)中，依靠超聲波的振蕩作用，使磨料在工件表面磨削拋光。超聲波加工宏觀(guān)力小，不會(huì)引起工件變形，但工裝制作和安裝較困難。超聲波加工可以與化學(xué)或電化學(xué)方法結(jié)合。在溶液腐蝕、電解的基礎(chǔ)上，再施加超聲波振動(dòng)攪拌溶液，使工件表面溶解產(chǎn)物脫離，表面附近的腐蝕或電解質(zhì)均勻；超聲波在液體中的空化作用還能夠抑制腐蝕過(guò)程，利于表面光亮化。

（3）使用機(jī)理：

對(duì)于高層錯(cuò)能材料，在對(duì)金屬材料表面進(jìn)行高頻脈沖沖擊的過(guò)程中，材料的表面首先發(fā)生塑性變形，隨處理時(shí)間的延長(zhǎng)，塑性變形量逐漸增大，并向深層發(fā)展。隨應(yīng)變不斷增大，位錯(cuò)通過(guò)滑移、積累、交互作用、湮滅和重排等形成了位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)，這些位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)將原始晶粒分割成尺寸較小的位錯(cuò)胞。隨著密度不斷增大，為了降低系統(tǒng)能量，高密度位錯(cuò)會(huì)在位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)附近發(fā)生湮滅和重排，使位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)發(fā)展成(小角度)亞晶界。亞晶界的形成降低了位錯(cuò)密度，從而也降低了點(diǎn)陣微觀(guān)應(yīng)變。隨應(yīng)變的繼續(xù)增大，更多的位錯(cuò)在亞晶界處產(chǎn)生和湮滅，使晶界兩側(cè)的取向差不斷增大，晶粒取向也逐漸趨于隨機(jī)分布。隨應(yīng)變的進(jìn)一步增加，碎化亞晶或晶粒的內(nèi)部也會(huì)產(chǎn)生位錯(cuò)墻和位錯(cuò)纏結(jié)，因此已碎化亞晶或晶粒的進(jìn)一步碎化仍將沿用同樣的機(jī)理，只是這種碎化發(fā)生在更小的尺度范圍內(nèi)。當(dāng)位錯(cuò)產(chǎn)生和湮滅的速率達(dá)到平衡時(shí)，應(yīng)變的增加將不再導(dǎo)致晶粒尺寸的繼續(xù)下降，晶粒尺寸也相應(yīng)地達(dá)到穩(wěn)定值。因此在表面形成了等軸狀、取向成隨機(jī)分布的納米晶組織，與此同時(shí)在高頻脈沖沖擊和靜壓力擠壓聯(lián)合作用下，金屬表面所產(chǎn)生劇烈而均勻的塑性變形必然引起機(jī)械零部件表面和次表面造成大量位錯(cuò)、空穴，導(dǎo)致其一定深度表層的原始狀態(tài)晶粒被嚴(yán)重地打碎細(xì)化，從而獲得相應(yīng)納米結(jié)構(gòu)層。由于工件表面被均勻壓縮，因此伴隨著產(chǎn)生高數(shù)值的殘余壓縮表面應(yīng)力，前面切除材料工序中形成的表面微觀(guān)波峰和波谷被碾平，表面粗糙度的的降低，這對(duì)提高機(jī)械零部件的抗疲勞和磨損性能是非常有利的。

5、流體拋光

　　流體拋光是依靠高速流動(dòng)的液體及其攜帶的磨粒沖刷工件表面達(dá)到拋光的目的。常用方法有：磨料噴射加工、液體噴射加工、流體動(dòng)力研磨等。流體動(dòng)力研磨是由液壓驅(qū)動(dòng)，使攜帶磨粒的液體介質(zhì)高速往復(fù)流過(guò)工件表面。介質(zhì)主要采用在較低壓力下流過(guò)性好的特殊化合物（聚合物狀物質(zhì)）并摻上磨料制成，磨料可采用碳化硅粉末。

6、 磁研磨拋光

　　磁研磨拋光是利用磁性磨料在磁場(chǎng)作用下形成磨料刷，對(duì)工件磨削加工。這種方法加工效率高，質(zhì)量好，加工條件容易控制，工作條件好。采用合適的磨料，表面粗糙度可以達(dá)到Ra0.1μm。

超聲波表面拋光、表面光整的優(yōu)勢(shì)總結(jié)

表面粗糙度直達(dá)Ra<0.2μm,鏡面效果；
零件表面顯微硬度提高20%以上
零件表面耐磨性提高50%
零件表面耐腐蝕性提高40%倍以上
零件疲勞強(qiáng)度提高2倍以上
與傳統(tǒng)工藝相比，效率提高3倍以上。