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超声滚压技术是一种能显著改善材料表面完整性,提高材料疲劳性能的新型表面光整和强化技术。本文首先基于赫兹接触理论,对超声滚压过程进行了理论分析,建立了超声滚压后试样表面粗糙度的理论模型,并对理论模型进行了试验验证。其次利用超声滚压装置进行了超声滚压的单因素试验和正交试验,得到了各工艺参数对表面完整性的影响规律和影响程度。最后对经超声滚压加工的18Cr Ni Mo7-6疲劳试样进行了高频疲劳试验,研究超声滚压对18Cr Ni Mo7-6疲劳寿命的影响。主要研究工作有以下几个部分:1.本文在理论方面研究了静态力、动态力、进给量、振幅和弹性回弹等因素对超声滚压后18Cr Ni Mo7-6圆棒试样表面粗糙度的影响,建立了超声滚压后棒状试样表面粗糙度的理论模型。并利用超声滚压动态力检测装置检测了在不同振幅和静态力的情况下动态力的大小,最后进行了超声滚压试验,对理论计算结果进行验证。表面粗糙度滚压试验结果与理论计算结果具有较好的一致性,验证了本文所建表面粗糙度解析模型的有效性,为轴类件超声滚压后表面粗糙度的预测提供了新方法。2.利用超声滚压装置在CAK4085型数控车床上分别以主轴转速、进给量、静压力、滚压遍数和振幅等工艺参数进行了单因素试验,对超声滚压前后试样的表面粗糙度、显微硬度和残余应力进行对比分析。结果表明:经超声滚压加工后,试样表面粗糙度得到了显著改善,表面粗糙度Ra由0.632μm降低至0.235μm,降低了62.82%;表面硬度由228.7HV提高至339.0HV,表面硬度提高了48.23%,表层切向残余压应力最大值提高到了-525.78MPa,表层轴向残余压应力最大值提高到了-869.61MPa。3.以单因素试验为基础,设计并进行了5因素4水平的正交试验,以研究不同超声滚压工艺参数对18Cr Ni Mo7-6圆棒试样表面完整性的影响规律。通过对正交试验结果进行极差分析和方差分析后得到:对表面粗糙度的影响显著性程度顺序为:进给量>静压力>遍数>振幅>主轴转速;对表面硬度的影响显著性程度的顺序为:静压力>进给量>遍数>主轴转速>振幅;对残余应力的影响显著性程度的顺序为:静压力>遍数>主轴转速>振幅>进给量。4.为研究超声滚压对18Cr Ni Mo7-6齿轮钢疲劳性能的影响,分别利用上述正交试验得到的最优表面粗糙度、最优表面硬度和最优表面残余应力三组工艺参数,对18Cr Ni Mo7-6齿轮钢疲劳试样进行了超声滚压加工,并在QBG100型高频疲劳机上进行了疲劳试验。结果表明:与未经超声滚压的疲劳试样相比,经超声滚压后试样的疲劳寿命都得到了显著提高,其中经最优表面残余应力工艺参数超声滚压后的试样疲劳寿命提高最大,由原始试样的1394.8k周期提高到20075.85k周期,是原始试样的14.39倍,最优表面硬度和最优表面粗糙度工艺参数超声滚压后的疲劳寿命分别为7356.05k周期和11932.65k周期。由此可见,超声滚压对于18Cr Ni Mo7-6齿轮钢的疲劳寿命的提高有着显著作用。