所谓超声，实质是一种频率在16千赫以上的机械振动。在挤压加工时，通过超声系统将超声机械振动传给变形金属或模具，使金属成形变得容易了。在挤压过程中超声的主要作用表现在以下几点：

(1) 增大塑性，降低变形抗力。超声应力同模具静应力叠加增大了金属变形，超声能易被晶界及位错吸收，以及超声强度和作用位置等，对增大塑性，降低抗力都有影响。

(2) 降低坯料与模具之间的接触摩擦系数。在传统的挤压生产中，40-60%的挤压力消耗在克服摩擦力上，这不仅浪费能源，还影响产品质量。当装设超声振动装置时，振动效应势必使坯料与挤压筒、模具之间产生微小的、人的肉眼不易发现的离合作用，这一作用就大大降低它们间的摩擦系数。

(3) 润滑效果增强。超声能使金属表面活化，使润滑剂易渗入到变形金属与模壁的接触处(普通挤压时，一般来说，润滑剂很难在此处立足)，从而大大改善了润滑状况。

(4) 影响金属纤维微观晶粒组织。超声振动压力使金属材料的微观晶粒间发生离合作用，增强了晶间滑移，有助于金属变形，使晶粒变得更均匀。

与常规挤压比较，超声纳米金属镜面加工有以下特点：作用过程平稳，作用力小，且工件受力均匀；工具头与工件间的摩擦状况改善，工具头的耐用度提高；挤压过程中产生的热量少，不必用冷却液；经过振动挤压的工件，其表面质量大幅度提高，因而使用寿命在原来的基础上也大幅度提高。

超声纳米金属镜面加工装置由超声波发生器、换能器、变幅杆和强化工具头等几部分组成。超声波发生器将普通交流电变成有一定功率输出的超声频电振荡，以提供振动能量；换能器把这种电振荡转化为同频率的机械振动；与换能器焊接在一起的变幅杆，可将换能器的振幅放大，同时使超声振动能量集中传给工具头，使其完成强化过程。

超声系统的设计目的是，力求以较小的能耗，将超声能量传输或集聚到变形金属处，并保证在整个挤压过程中超声系统工作稳定。超声系统设计的几个关键问题是：

(1) 超声工作频率的选择：超声工作频率一般取20kHz为宜。频率过低，则变幅杆及换能器尺寸增大，成本提高，更为严重的是会出现噪音公害的问题；频率过高，不易维持稳定的工作状态，而且此时调节超声系统各部分尺寸及相对位置亦较困难。

(2) 挤压模位置的确定：由驻波特性可知，欲较大限度发挥超声效果，挤压模必须置于超声振动的位移波腹处或应力波腹处。

(3) 复合换能器的设计：为了减少超声能量在传导过程中的损耗，单个换能器直径应小于l/4。据此，再适当选择贝赛尔函数的阶数，便可确定转换器的尺寸。

(4) 频率自动跟踪系统：为使在超声挤压过程中，超声挤压系统处于较佳共振状态，避免出现频率漂移现象，必须设置有效的频率自动跟踪系统，按照从金属变形区反馈来的信号，随时自行调整超声系统。