При упрочняюще‑чистовой обработке поверхностным пластическим деформированием (ППД) дефекты, созданные в поверхностном слое детали на предшествующих операциях резания, особенно при шлифовании, в значительной мере ликвидируются, слой упрочняется, в нем создаются сжимающие остаточные макронапряжения, долговечность деталей возрастает. К традиционным методами ППД относиятся обкатывание шаром или роликом, полирование, алмазное выглаживание и т. п.
Наиболее перспективным способом при этом является обработка ультразвуковым инструментом или ультразвуковая финишная обработка (УФО). При выглаживании деталей на ультразвуковой частоте за счет импульсного характера воздействия обработки эффективность воздействия на материал детали еще более возрастает.
Сложение статического напряжения с амплитудным значением знако‑переменного ультразвукового напряжения в определенной части цикла делает суммарное напряжение достаточным для преодоления дислокациями потенциальных барьеров, т. е. для начала более раннего появления пластических деформаций. Наблюдаемое в процессе пластического деформирования уменьшение напряжений при воздействии ультразвука, наряду с действием акустических напряжений, можно объяснить активацией задержанных дислокаций, вследствие чего процесс их движения облегчается.
Способ ультразвукового выглаживания был предложен Мухановым И. И. и др. [1–3] для того, чтобы добиваться снижения шероховатости, повышения микротвердости и формирования сжимающих остаточных напряжений. Все это обеспечивается чередующимися деформациями сжатия и сдвига, возникающими в поверхностном слое детали в результате воздействия индентора, нормально колеблющегося с ультразвуковой частотой и смещающегося вдоль поверхности. Схема ультразвукового выглаживания представлена на рис. 1.
Основными показателями ультразвуковой обработки являются толщина и степень наклепа, величина остаточных макронапряжений сжатия и шероховатость поверхности [2].
Возможность получения при ультразвуковом воздействии на сталь и чугун специфических высокоэффективных с точки зрения физико-механических свойств [4] и нано-кристаллических структур [5, 6] указывает на важность изучения и развития метода УФО.