金属材料的破坏往往从表面开始。目前，许多发达国家都在大力研究和应用各种提高零件表面性能的新技术、新工艺。表面强化作为表面工程学的一项重要技术，对于改善材料的表面性能，提高零件表面的耐磨性，抗疲劳性，延长其使用寿命等具有重要意义。在表面强化技术中，作为机械方式的强化方法，现在主要采用滚压和喷丸两种方式。但是，上述滚压或喷丸方法的应用在技术上也受到一定的限制。如滚压技术一般只适用于回转体类零件。而且由于加压为静载荷形式，为达到一定量的滚压变形所需的压力较大。而喷丸技术通常用于表面质量要求不太高的零件。

    在分析研究现有技术以及零件表面强化要求的基础上，我们研究开发了一种新的称之为‘冲击滚压’的表面强化技术并进行了工艺性试验。试验结果表明：采用该项技术能明显改善零件的表面性能。零件表面的硬度得到提高，表面的粗糙度也明显下降。与一般滚压方法相比较，由于该项技术中在滚压的同时还引入了冲击源，能对零件的表面产生动压作用。对比试验结果显示，采用冲击滚压方法能使零件表面容易获得较大的塑性变形。在满足一定的变形量的要求下，冲击滚压方法比一般滚压方法所需施加的压力小得多。另外，该项技术还能对一些不便采用一般滚压方法的零件形面进行强化处理。冲击滚压技术的研究开发为零件表面强化技术探索了一条新的途径。

    1 冲击滚压工作原理

    大量的实验数据和工业应用表明，对金属零件表层材料的局部加压使其表层产生塑性变形，能改善表层晶粒组织，产生冷作硬化现象，使表层材料存在残余压应力等作用。这对于提高零件的耐磨性以及抗疲劳强度等具有明显效果。目前常用的滚压和喷丸两种表面强化方法正是应用了这一原理。

    我们研究开发的冲击滚压技术是在一般的滚压方法基础上增加了一个冲击源，使被强化的零件表层材料不仅受到静压力的作用还同时受到冲击源引起的动压力的作用。这使得材料表面的变形更加容易，零件表面强化更容易实现。

    以我们研制的高强度螺栓圆角冲击滚压装置为例。如附图所示，冲击滚压装置主要由主轴，压头，夹具，传感器及控制系统等组成。启动冲击滚压装置后，一方面通过钢球对工件表面施加静压力，同时由冲击源引起钢球对工件表面施加一个较高频率的动压力。在上述动压和静压力的复合作用下完成对零件的表面强化——冲击滚压。图示的冲击滚压装置仅比一般的滚压装置增加了一个冲击部分。若取消这一冲击源，该装置就变成了一套常用的普通的滚压装置。正是有了这一冲击源的存在使冲击滚压方法在零件的表面强化方面体现出诸多特点。

    2 冲击滚压技术特点

    根据我们进行的各种工艺试验表明，冲击滚压技术主要具有以下特点：

   2.1 冲击滚压所需压力较小

    试验结果表明：为了使零件表面产生一定的塑性变形量，冲击滚压时比一般滚压所需施加的压力小得多。例如，对材料为中硬度的碳钢和较高硬度的高温合金的高强度螺栓圆角进行的冲击滚压和一般滚压对比试验表明，当圆角部位的变形量相同时，冲击滚压时所需的压力仅为一般滚压时的10%—17%。这显然是由于冲击载荷使材料表面易于变形所致。由于所需的压力较小，使这种技术可以在较小的设备上进行。另一方面，也使一些受设备限制而不便处理的较大零件的表面强化处理获得一种新的途径。

    2.2 易于使材料表面产生较大的塑性变形

    对比试验表明：冲击滚压比一般滚压更容易使零件表面产生较大的塑性变形。对于某些滚压前表面加工质量不高的零件，必需在滚压时产生较大地变形量才能满足表面质量的要求。对于这类情况，采用一般滚压方法往往由于表面被反复碾压形成加工硬化层，即使采用很大的压力有时也无法消除上道工序在表面留下的加工痕迹。对于某些硬度较高的零件，这种问题尤为突出。试验结果表明，采用冲击滚压方法，即便是对于硬度较高的零件也能使材料表面产生较大的塑性变形，消除表面缺陷。我们对材料硬度达到HRC48—52的高温合金，圆角尺寸为R=1.6mm，圆角滚压前工序为车削的高强度螺栓圆角进行了对比试验；当圆角车削的质量较好时，采用一般滚压方法就可以获得满意的滚压效果。但是在圆角部位有意加工出较明显的刀痕时，由于采用一般滚压方法很难使材料产生较大的塑性变形，即使施加了比正常情况下高出几倍的压力，达3000N甚至更高，也未能消除车削留下的刀痕。而采用冲击滚压只施加了350N的压力就使圆角部位产生了足够大的塑性变形，完全削除了车削留下的刀痕，获得了满意的表面质量。冲击滚压易于使零件表面产生较大的塑性变形，这就可以