超声金属塑性加工

超声金属塑性加工亦称超声金属成形，是指在金属冷加工过程中，以此改善工艺效果、提高产品质量的工艺过程。超声金属塑性加工常用工艺有超声拉丝、超声拉管、超声铆墩、超声弯管和矫直、超声粉末压缩成形、超声拉伸成形、超声滚轧和冷锻等。

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超声金属塑性加工的基本原理

1955年，奥地利科学家在进行金属塑性加工时发现，如果在金属拉伸方向施加超声振动时，金属的张应力出现突然减小的“软化现象”。这一现象引起人们的极大兴趣，并随之开展了大量研究。超声金属塑性加工对金属变形作用的原理，大致可由以下几种效应来解释。

（1）表面效应

包括摩擦因数和摩擦矢量的改变，使工具与工件之间的摩擦力减小。

（2）体效应

由于超声振动作用，使正在变形的原子产生受迫振动，这种振动给偏离平衡位置的原子以更多的复位机会，从而延缓晶格畸变的速率，这对防止被加工材料的硬化和提高材料的塑性是有利的。此外，由于超声振动的作用，有可能使金属原子贡献出更多的自由电子，即可使“电子云"的密度加强，当此情况发生时，正离子和自由电子之间的静电作用增加，金属键的作用加强，使原子结合力增加，从而减小了外力作用下断裂的概率。这些都有助于增加被加工金属材料的塑料。

（3）力叠加效应

力的叠加效应主要是指当金属塑性变形时，受到两个正作用力，即在静加工力（接触压力）作用的基础上，叠加有一个超声波的振动力，使原来的拉拔力减少。此效应一般出现在采用纵向振动的拉丝和拉管工艺中。

（4）旋锻效应

在超声加工过程中，由于增加周向加工力，将会使纵向加工力减少，这个效应被称为超声波旋锻效应。旋锻效应的大小一般取决于模具入口角、摩擦因数，及垂直于拉拔方向的振动力。当模具入口角小于摩擦角，而且摩擦系数又相当大时，此效应就显得特别显著。

超声金属塑性加工的原理在超声拉丝和超声拉管等工艺中被广泛应用。