机械零部件和结构广泛地应用在各个工程领域。然而这些重要机械结构和部件往往会因疲劳、磨损和腐蚀等问题引起过早失效。金属材料失效多始于表面，因此使用能够有效提高机械零部件抗疲劳、磨损和耐腐蚀性能的表面改性新方法，来保证机械装备安全运行，延长其服役寿命的研究工作具有重要的经济价值和社会意义。
本文将从华云豪克能的超声滚压强化技术及设备的角度，为您详细介绍该工艺的原理及发展现状。
一、超声滚压的原理
什么是超声滚压？超声滚压做为新时代的金属表面加工工艺，不仅可以实现金属表面粗糙度的提升，还能通过结合先进的超声波技术，改善金属表层微观肌理，修复错乱的晶格排列，实现表层金属纳米化，从而大大延长金属工件的疲劳寿命，实现硬度、耐磨性、耐腐蚀性等各方面性能综合提升。
超声滚压的原理，是利用金属在常温下冷塑性的特点，运用超声波对金属表面进行高频率的冲击研磨，每秒高达几万次的高频冲击对金属表面微观构造中的高峰低谷进行“削峰填谷”的作用，加工后金属表面可以达到Ra0.2甚至更低的镜面效果，实现了理想的表面粗糙度。同时这种高频率的表面冲击，对工件产生一定的压应力，消除部分有害的拉应力，让工件硬度显著提高，疲劳强度增加，大大延长工件的使用寿命。
二、超声滚压和传统滚压的对比
传统滚压的缺陷：
滚压加工是将高硬度且光滑的滚柱与金属表面滚压接触，使其表面层发生局部微量的塑性变形后得到改善表面粗糙度的塑性加工法。
目前，按外力传递到滚压工具的加工方法可分为机械式、滚压式和弹簧式三类。按加工性质，可分为光精加工、强化加工两类。通过不同材质的试验，我们发现：
(1)滚压压力选择是否正确，对滚压后表面粗糙度、尺寸、精度都有影响。一般情况下，滚压力增加，表面粗糙度提高。但是滚压力增加到一定程度，表面粗糙度不再提高。如继续增加，滚压表面开始恶化，甚至出现裂纹。
(2)提高工件表面粗糙度，采用滚压加工效果好。在预加工粗糙度达Ra1.6时，只要过盈量合适，粗糙度可达Ra0.2以上。但当预加工粗糙度只有Ra6.4～Ra3.2，加工表面有振动乱刀纹时，那么较深的刀纹不能被滚压光，这只有增加过盈量再次滚压。如果孔的椭圆度和锥度过大，滚压后上述缺陷仍然存在，同时粗糙度大。
(3)材料软，塑性大，容易被滚压光。随着塑性降低，硬度的提高，永久变形量随之减少。一般来说钢和铜的滚压效果较好，铸铁的效果较差。可锻铁，球墨铸铁比灰口铸铁的滚压效果要好。滚压铸铁件时，当铸件的材料硬度不均匀时，被滚压表面的缺陷(气孔、砂眼等)会马上显露出来。因此，当铸件表面缺陷较多，质量较差时不宜采用滚压工艺。
滚压会在工件表面产生硬化层，此层与内部材料有明显的分层现象，容易造成表层脱落。
综上所述，滚压的不足之处主要在于：
滚压工艺很难掌握，处理不当，容易造成废品。
刚性力，N-N，对机床传动机构导轨、损伤很大，严重损伤机床精度和寿命。
刀具使用寿命短，易损坏，综合使用成本高。
适用范围窄，无法满足细长杆、薄壁管件等刚性差的零件的加工。
以华云豪克能为代表的的新一代超声滚压技术，解决了传统滚压的限制，改善了普通滚压的缺陷，让金属表面加工工艺获得了质的飞跃。
豪克能超声滚压技术是利用激活能和冲击能的复合能对金属零件表面进行每秒三万次左右的高频冲击加工，从而获得镜面零件，并实现金属表面改性强化的一种新型加工技术。这种国产原创工艺成为继车铣刨磨之后更先进的表面完整性制造工艺代表。
豪克能超声滚压VS传统滚压
豪克能超声滚压加工的特点：
◆直接加工出镜面零件，表面粗糙度可达Ra0.2以下；
◆零件疲劳寿命可提高几十倍；
◆预置理想可控的高值压应力；
◆零件表面显微硬度可提高20%以上；
◆耐腐蚀性可提高40%以上,耐磨性可提高50%以上；
◆使零件表层晶粒细化；
下表从多个维度直观展示豪克能超声滚压和普通滚压两种工艺的对比：
三、超声滚压技术的研究发展
超声滚压技术目前主要解决的几个问题，一个是降低金属表面粗糙度，再一个是强化金属表面，形成纳米化层，全面提升金属工件性能。
作为一种表面改性新方法，金属表面自身纳米化是在传统工程金属材料上制备出有纳米晶体结构的表层，进而提高材料的综合力学性能。该方法在工业应用上无根本性技术障碍，且纳米层与基体组织之间不会发生剥层或分离。这也是普通滚压无法做到的。迄今为止，人们提出了多种金属表面自身纳米化方法，卢柯等已通过豪克能喷丸/表面机械研磨技术在纯铁、奥氏体不锈钢、低碳钢等金属表面获得了纳米层，王吉孝等使用豪克能速颗粒轰击技术在奥氏体不锈钢和16MnR钢焊接接头获得纳米层，并验证了其对于抗应力腐蚀性能的影响。然而，这些方法由于制备工艺复杂，对材料外形尺寸有一定限制，尤其加工处理后表面质量不够理想，截止目前还很难应用于处理实际。
豪克能金属表面超声滚压(Ultrasonicsurfacerollingextrusion，)加工方法，利用豪克能冲击能量和静载滚压相结合的工作方式，对金属零部件表面进行处理。试验证明:与其他已有表面纳米化技术相比，该方法可以高效、低成本地在金属材料表面获得更深和更为均匀的表面纳米层。从而进一步改善机械零部件的综合力学性能。
四、超声滚压设备的发展及应用案例（以豪克能超声滚压设备为例）
豪克能超声滚压从研发到实际应用，已经积累了十几年的经验，目前已经拥有了百余项专利（包括45项发明专利）。这种涉及到金属物理、振动、超声波、机械加工及应力等多学科的边缘科学，一次加工同时解决冷、热加工两个领域六大问题。
超声滚压的应用遍及航空航天、轨道交通、矿山机械、汽车制造、工程机械、阀门减速机等等各领域。并且豪克能超声滚压工艺还在不断的更新迭代。以下提供几个行业的应用案例。
1）航空航天等领域。
军航类企业要求的是精益制造，质量高于一切。超精密加工及长寿命制造是这个领域亟需的工艺技术。超声滚压强化技术正好可以发挥所长，大展拳脚。
2）轨道交通应用案例
3）大型/超大型装备制造领域应用
大型装备在车削、铣削或镗孔后，因质量、尺寸等因素难以实现后续精密加工，且传统工艺效率低下。让一种重型机床拥有多种加工能力，选择最佳的操作组合方案实现镜面与改性加工，这种柔性便是豪克能超声滚压带来的最大竞争优势；
解决了大型装备、复杂组合面表面粗糙度值难以提高的行业技术难题；
加工效率提高了十几倍。
4）汽车制造应用
汽车制造行业平均每一万个零部件仅20%为自主生产，且产品附加值极低。超声滚压工艺的普及将大大改善这种情况。豪克能超声滚压技术已经在高端汽车发动机系零部件、传动系零部件、制动系零部件、模具制造中广泛应用。
一次装夹即可得到精密镜面零件Ra≤0.2，形位公差极小，疲劳寿命成倍提高。
5)阀门行业广泛应用
一次装夹，即可高效实现车削和镜面加工；提高阀门密封寿命3-10倍。彻底解决我国阀门制造业“跑、冒、滴、漏”的现状。
五、超声滚压工艺前景展望
随着今年“十四五”规划的发布，中国将在接下来的五年内继续聚焦于制造业升级。政府重点
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