振动时效在铝型材上的应用

第38卷第1期振动与冲击JOURNAL OF VIBRATION AND SHOCK Vol.38No.1 2019振动时效对7075铝合金薄壁构件应力松弛的影响与分析廖凯，熊冠华，朱家豪，陈辉，柳建安(中南林业科技大学机电工程学院，长沙410004)摘要：对铝合金薄壁构件进行振动时效(VSR)实验研究，观察时效对材料表面的影响。

通过X-ray表面应力测 试、硬度测试和T E M电镜实验，对材料表面特性中的应力分布、相区状况、位错和显微硬度进行了分析，实验结果表明：V S R可使构件加工表面微屈服而造成应力松弛，在30 min、60 min的时效时间里，表面应力幅度分别下降了 22%和32%。

同时，发现相区内晶粒得到细化，且不同状态下晶界处的位错密度也明显不同，这说明振动交变应力造成了构件表面材料的微观形变，进而阐述了应力松弛的机理和材料显微硬度增长的原因。

分析认为V S R对薄壁构件既消减了表面应力峰值，又强化了表面硬度，这对提高材料表面的抗变形能力有利。

关键词：振动时效;铝合金'薄壁构件;应力测试;应力松弛中图分类号：TB533 $0377 文献标志码：A DOI：10.13465/ki.j v s.2019. 01.038 Effects of vibratory stress relief onstress relaxationof7075 A1alloy thin-walled c o m p o n e n t s LIAOKai，XIONGGuanhua，ZHUJiahao，CHENHui，LIUJian’ an (School o f Mechanical and E l e c t r i c a l Engineering，C e n t r a l South U n i v e r s i t y o f F o r e s t r y and Technology，Changslia410004，China) Abstract：The vibration stress relief (VSR)tests were conducted for7075 Al alloy thin-walled components to observe VSR efects on material surface.Through surface stress measuring with X-ray diffraction (XRD)，and TEM ones，material surface f eatures including stress distribution，phase domain state，dislocation and micro-hardness were analyzed.The test results showed that VSR can make component machined surface micro-yield and have stress relaxation，the surface stress amplitude decreases22%and32%，respectively in30 min and60 min;crystal particles are refined in phase domain and the dislocation density at grain boundary under different state the vibration alternating stress p roduced due to VSR makes component surface material have micro-strain，and then the mechanism of stress relaxation and the reason for increase in material micro-hardness are presented;VSRnot only reduces thin-walled component surface material’s stress peak value，but also enhances the surface material hardness，this is beneficial to improve the anti-deformation ability of component surface material.K e y w o r d s：vil^ratory s t ress relief (VSR);Al alloy;thin-walled component;stress measuring；stress relaxation振动时效（Vibration Stress Relief，VSR)工艺目前 主要应用于黑色金属领域，使铸铁件和焊接件中应力 集中的部位进行应力消减与均化，以达到工程所需的 要求[12]。

第四章振动时效技术的原理及应用最近十多年来，国内外使用振动处理的方法消除金属构件内的残余应力，以防止构件变形和开裂，代替传统的热时效和自然时效。

这种技术在国外称做”VSR”技术,它是”Vibratory Stress Relief”的缩写，由于这种方法可以降低和均化构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，可以减小变形而稳定构件的精度，可以防止或减少由于热时效和焊接产生的微观裂纹的发生。

特别是在节省能源、缩短生产周期上具有明显的效果，因此被许多国家大量使用。

我们在该项技术的机理研究和应用上取得了较大的进展。

一、振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力法，在我国称做振动时效。

它是将一个具有偏心重块的电机系统称做激振器安放在构件上，并将构件用橡胶垫等弹性物体做支撑，如图所示。

通过控制器启动电机并调节其转速，使构件处于共振状态，约经20—30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。

图中的振动测试系统是用来监测动应力幅值及其变化的。

实际生产上使用中不需要做动应力监测，振动时效设备本身具有模拟振幅监测系统。

可见，用振动调整残余应力的技术是十分简单和可行的。

二、振动时效工艺特点振动时效之所以能够取代热时效，是由于该技术具有明显的优点。

1、机械性能显著提高经过振动时效处理的构件其残余应力可以被消除20%—80%左右，高拉应力区消除的比例比低应力区大。

因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。

可以防止和减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。

可以提高构件抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。

2、适用性强由于设备简单易于搬动，因此可以在任何场地上进行现场处理。

它不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。

特别是对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。

3、节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。

而热时效至少需要一至两天以上，且需要大量的煤油、电等能源。

铝合金振动抛光是一种加工技术，利用振动力量对铝合金工件表面进行抛光和加工。

这种加工技术可以有效地提高工件表面的光洁度和平整度，使其达到高质量的外观和精度。

在铝合金振动抛光过程中，工件表面受到高能振动和摩擦力的作用，使表面上的凸起部分被磨平，从而达到平滑的表面效果。

同时，振动抛光过程中的抛光剂和化学试剂也可以有效地去除工件表面的氧化膜和其他杂质，进一步提高表面质量。

相比传统的机械抛光技术，铝合金振动抛光具有许多优点。

首先，它可以提高工件表面的加工精度和光洁度，使表面质量更加优秀。

其次，它可以有效地缩短加工周期，提高加工效率，降低生产成本。

此外，铝合金振动抛光还可以减少工件表面的残余应力，提高工件的机械性能和耐腐蚀性。

然而，铝合金振动抛光也存在一些局限性。

例如，它需要使用专业的设备和工具，并且需要熟练的操作技能和经验。

此外，在加工过程中需要注意工件表面的温度和湿度等环境因素，以免影响加工效果。

总之，铝合金振动抛光是一种有效的加工技术，可以提高工件表面的质量和精度，适用于高质量、高精度的铝合金工件加工。

振动时效原理分析及在大型环框类零件上的应用
振动时效原理分析及在大型环框类零件上的应用
金属工件在成型过程中,均有可能形成残余应力.在许多情况下,残余应力的存在会对工件的机械性能产生极为不利的影响.本文从振动时效的机理入手,得出消除残余应力的本质途径是给金属原子以足够的能量,使其振动加剧回到平衡位置,从而实现品格畸变的减少;另外振动时效可以使那些处于弹性应力状态的部分实现塑性屈服,从而减少金属的弹性应变量,进而达到减少残余应力的目的.文章还从新一代运载火箭实际工程应用中验证了振动时效的有效性.
作者：刘晓霏 Liu Xiaofei 作者单位：首都航天机械公司刊名：航天制造技术英文刊名：AEROSPACE MANUFACTURING TECHNOLOGY 年，卷(期)：2008 ""(6) 分类号：V4 关键词：振动时效位错机理残余应力。

第五章振动时效对金属构件的作用振动时效处理的主要作用是降低和均化构建中的残余应力。

因此，残余应力对金属构件机械性能的影响，通过振动时效处理后都可以得到消除或降低。

这也是振动处理技术能够得到广泛应用并进一步扩大其适用范围的依据。

§5.1振动时效对工件残余应力的影响零件内部的残余应力是使其尺寸精度不稳定的主要因素。

影响尺寸稳定性的不仅是残余应力数值的大小，应力分布的均匀性也有着重大的影响。

振动时效常被认为是消除工件残余应力的一种有效方法，但一系列试验研究证明，振动时效对均化残余应力也有更明显的作用。

通过实践和试验证明，振动时效对减少和均化残余应力皆有着良好作用。

这是由于振动过程中，工件受周期性附加动应力的作用，在应力集中处首先发生局部的塑性变形，继而又在整体上发生较大的塑性变形。

峰值应力处产生的塑性变形较大，而其它部位则相对较小。

正是由于这种塑性变形导致了工件中残余应力的降低和均化。

§5.2振动时效对工件抗变形能力的影响零件的变形不仅取决于残余应力的大小和分布，还与松弛刚性和抗变形能力有关。

振动时效不仅能够减小和均化残余应力，还可提高材料的抗变形能力。

对振动处理后的工件进行加静载和加动载试验，可证实这一点。

试验证明了振动处理的铸件比不经时效的铸件抗静载能力提高30﹪左右，抗动载能力提高1~3倍，抗温度变形能力也提高近30﹪。

与经过热时效的铸件相比，振动件的抗静载能力提高40﹪以上，抗动载能力提高70﹪。

工件经振动时效后抗变形能力的提高可用循环加载下工件材料弹性性能的提高来解释。

而振动时效实质上是对工件附加一种循环动应力。

例如在5kg∕mm2动应力下的弹性模量提高10-20﹪，而在10kg∕mm2时提高30-50﹪。

§5.3振动时效对工件尺寸精度稳定性的影响振动时效在稳定工件尺寸精度、提高抗静、动态荷载变形能力方面，均优于热时效。

这也是机床行业大量应用振动时效工艺的原因之一。

振动时效在铝合金零件加工中的应用
张晓;杜战峰
【期刊名称】《新技术新工艺》
【年(卷),期】2008(000)007
【摘要】高强度铝合金在加工过程中的变形问题广泛存在,而残余应力是引起变形的关键因素.因此,研究如何去除残余应力、稳定铝合金零件尺寸具有重要的理论意义和工程应用价值.本文首先介绍了去除残余应力的常用方法及其特点,然后详述了振动时效去除残余应力的工艺和原理.然后在试验中通过检测刚加工完成时和放置90 d时,零件表面的平面度变化的方法比较了人工时效法、深冷处理法和振动时效法在去除实例零件残余应力时的效果.最后结果表明:振动时效在去除铝合金残余应力时较其它方法具有更好的效果.
【总页数】3页(P56-58)
【作者】张晓;杜战峰
【作者单位】西安电子工程研究所,陕西,西安,710100;西安电子工程研究所,陕西,西安,710100
【正文语种】中文
【中图分类】TH161
【相关文献】
1.振动时效在铝合金厚板应力消减中的局限与应用 [J], 廖凯;吴运新;郭俊康
2.振动时效在消除铸铝合金框架变形中的应用 [J], 刘赫;唐兄彬
3.振动时效在铝合金薄壁件加工过程中的应用 [J], 梁岩里;谢飞;左彬;田姜斌
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5.振动时效技术在铝合金箱形焊接构件中的应用 [J], 杨建
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振动时效技术的原理及应用振动时效技术是一种通过施加机械振动来改善材料性能的方法。

它基于振动对材料微观结构的影响，通过控制振动参数和时效工艺来实现材料性能的优化。

振动时效技术已经被广泛应用于金属、陶瓷、复合材料等领域，在材料制备、强化和改性等方面取得了显著的效果。

振动时效技术的原理主要包括两个方面：物理效应和化学效应。

首先，物理效应是指振动对材料内部结构的改变。

振动能够调整和排布材料的晶格缺陷，如晶格位错、孪晶和晶界等。

振动还能够促进材料中的原子扩散，使得原本困扰材料性能的缺陷部位得到修复。

此外，振动还能改善材料中的晶粒生长，细化晶粒颗粒尺寸，提高材料的力学性能。

其次，化学效应是指振动对材料内部化学反应的促进作用。

振动能够加速材料中的气体和溶液的弥散和成分均匀分布，提高反应速率。

振动时效还能促进化学反应中的质量转移和相界面扩散，加速组分的重分布和形核生长，从而得到更加均匀和细小的相结构，提高材料的性能。

振动时效技术在材料制备中的应用非常广泛。

首先，振动时效可用于材料的强化。

金属材料经过振动时效处理后，晶粒尺寸变小，晶界密度增加，从而使材料的强度、硬度和韧性等力学性能得到显著提高。

此外，振动时效能够提高材料的疲劳寿命和耐腐蚀性能，有效防止材料的疲劳和蠕变失效。

其次，振动时效技术还能够用于材料的改性。

通过振动时效处理，可以改变材料的组织结构和相成分，从而得到具有特定性能的新型材料。

例如，陶瓷材料的韧化处理、固溶体的析出和晶界清洁化等都可以通过振动时效来实现。

此外，振动时效技术在粉末冶金和纳米材料制备中也得到了广泛应用。

振动可以调控粉末粒度和分布，减少颗粒之间的结合能，促进粉末的烧结和致密化。

总之，振动时效技术通过物理效应和化学效应改善材料性能。

其原理在于振动对材料微观结构的调控和材料化学反应的促进。

该技术在材料制备、强化和改性等方面具有广泛应用前景，对于提高材料性能，开发新材料具有重要意义。

铝合金厚板振动时效工艺以及效果的研究的开题报告一、研究背景随着我国经济的快速发展，高速铁路、航空航天、汽车、船舶等制造业的需求不断增加，对高强度、高韧性、高耐久性的铝合金产品的需求也越来越高。

而铝合金厚板作为一种广泛应用于各种行业的材料，在很大程度上满足了市场的需求。

但是，由于铝合金厚板制造工艺复杂、成本较高，在实际应用中常常会遇到振动疲劳、裂纹扩展等问题，影响产品的使用寿命。

研究铝合金厚板的振动时效工艺可以有效地改善铝合金产品的性能，提高其使用寿命，进而满足市场需求。

因此，针对铝合金厚板振动时效工艺以及效果进行研究，具有重要的现实意义和科学价值。

二、研究目的本研究旨在探索铝合金厚板振动时效工艺的优化方法，提高铝合金产品的性能，减少振动疲劳、裂纹扩展等问题，提高产品使用寿命。

具体目标如下：1. 研究不同的振动时效工艺对铝合金厚板性能的影响。

2. 探究不同工艺参数对铝合金厚板振动时效效果的影响，并对其进行优化。

3. 分析振动时效工艺的优化对铝合金厚板材料、组织和微观结构的影响。

三、研究内容1. 文献综述对铝合金厚板的振动时效工艺相关文献进行综述，了解其发展历程、现状及存在问题、研究现状及进展等。

2. 材料试制选取铝合金厚板样品进行试制，进行振动时效处理，并根据不同处理工艺制备不同的试样。

3. 试验分析采用拉伸试验、硬度试验、金相分析、扫描电镜等测试手段，对样品进行性能测试和结构分析，探究振动时效工艺对铝合金厚板性能的影响。

4. 结果分析根据试验结果进行数据分析，得出结论并进行讨论，提出适合铝合金厚板振动时效的优化工艺方案。

四、研究意义1. 探究铝合金厚板振动时效工艺，为提高铝合金产品的性能，延长生命周期提供技术支持。

2. 优化铝合金厚板振动时效工艺，可以提高产品质量和效率，同时降低生产成本。

3. 研究振动时效工艺对铝合金厚板材料、组织和微观结构的影响，可以为相关领域的开发和研究提供新思路和方向。

五、研究计划和进度安排1. 文献综述：1个月2. 材料试制：2个月3. 试验分析：3个月4. 结果分析：1个月5. 论文撰写：1个月总计：8个月预计完成时间：20xx年xx月。

振动时效设备的原理是怎样的振动时效设备使用了振动的原理来改善材料的性能，主要应用于金属材料的热处理中。

这种设备能够对材料的组织结构和物理性能进行调整，从而获得理想的材料特性。

振动时效设备的基本原理振动时效设备的基本原理是利用振动来促进材料的变形和晶粒成长。

这种装置通过引入一定频率和振幅的机械波动，使材料的原子或分子产生变形和运动，从而加速材料在热处理过程中的变化。

振动时效设备通过振动作用加速了材料在热处理过程中的扩散过程，使晶界运动更加剧烈，从而能够促进材料中的固溶体的析出和晶粒的成长。

同时，振动还可以导致晶粒的合并和重组，提高材料的晶界能量，改善晶粒的稳定性。

振动时效设备的工作原理振动时效设备主要由振动源、材料夹持装置、加热系统、传感器等组成。

在工作时，先将要处理的材料放入材料夹持装置中，然后通过加热系统对材料进行加热，直到达到所需的温度。

接着，打开振动源，使材料受到振动作用。

通过合理的振动频率和振幅设置，可使材料的组织结构和物理性能得到准确控制和调整。

振动时效设备的控制参数主要包括振动频率、振动幅值、处理时间和处理温度等。

其中，振动频率和振动幅值是影响材料性能的关键因素。

通过对不同振动频率和振动幅值的试验，可以找到最佳的控制参数，获得理想的材料特性。

振动时效设备的应用振动时效设备在航空、汽车、机械制造等领域广泛应用。

这种设备可以应用于金属材料的热处理中，如固溶化、析出、相变等。

例如，在铝合金制造中，振动时效设备可以促进固溶体的析出和晶粒的成长，从而改善铝合金的强度和韧性。

另外，振动时效设备还可以应用于其它材料的处理中，如陶瓷、塑料、橡胶等。

这些材料的热处理通常需要长时间的高温处理，而振动时效设备可以通过加速材料的扩散过程，大大缩短处理时间，提高生产效率。

总结振动时效设备是一种利用振动来改善材料性能的高效、经济的设备。

其原理是利用机械振动来加速热处理过程中的扩散过程，促进固溶体的析出和晶粒的成长，从而得到理想的材料特性。

振动时效消除应力引言振动时效是一种通过振动作用来消除金属材料内部应力的方法。

在金属材料加工、焊接、热处理等过程中，常常会产生各种应力，如残余应力、应力集中等。

这些应力不仅会影响材料性能和使用寿命，还可能导致材料发生变形、开裂等问题。

振动时效是通过施加一定的振动载荷来调控金属材料的内部结构，以达到消除应力的目的。

本文将介绍振动时效的原理、应用范围和效果评估方法。

一、振动时效原理振动时效是基于振动疲劳原理而发展起来的一种技术。

振动载荷可以有效地改变金属材料的内部结构，进而改善其力学性能。

具体来说，振动时效的原理可以归纳为以下几个方面：1. 相互作用原理：振动载荷作用下，材料内部的晶界、位错、空位等缺陷会发生移动和聚合，从而消除应力集中。

2. 晶粒细化效应：振动时效可以通过晶界间的滑动和重排，使晶粒得到细化和均匀分布，从而提高材料的强度和韧性。

3. 相变效应：振动时效可以引发材料内部的相变，如固相析出、溶质冷凝等，从而改变材料的组织结构和性能。

二、振动时效的应用范围振动时效可以在多个领域中得到应用，以下是一些常见的应用范围：1. 金属材料加工：在金属材料的加工过程中，常常会产生残余应力，例如锻造、轧制、拉伸等过程。

通过施加一定的振动载荷，可以有效地消除这些残余应力，减小材料的变形和开裂风险。

2. 焊接工艺：焊接过程中会产生大量的热应力和残余应力，严重影响焊接接头的性能。

振动时效可以通过调节焊接区域的应力分布，减小残余应力，提高焊接接头的强度和韧性。

3. 金属热处理：金属热处理过程中常常会产生应力，如淬火应力、回火应力等。

振动时效可以在热处理过程中施加振动载荷，使得应力得到释放和调整，从而得到更好的组织和性能。

三、振动时效效果评估方法评估振动时效效果的方法有很多种，下面介绍几种常用的方法：1. X射线衍射：通过对振动时效后的材料进行X射线衍射分析，可以得到材料的晶体结构、残余应力等信息，从而评估振动时效的效果。

振动时效去应力技术特点
振动时效去应力技术特点
 振动时效工艺采取共振原理：
 振动时效设备，利用高频振动消除应力，高频振动通过一定的频率跟一定的周期规律性的振动，促使工件内部残余应力晶体移位降低应力高点的应力，使得整体应力降低到应力平衡点。

 振动时效技术简介：
 振动时效技术，国外称之为VibratingStressRelief简称VSR,旨在通过专业的振动时效设备，使被处理的工件产生共振，并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位，使工件内部发生微观的塑性变形――被歪曲的晶格逐渐回复平衡状态。

位错重新滑移并钉扎，从而使工件内部的残余应力得以消除和均化，最终防止工件在加工和使用过程中变形和开裂，保证工件尺寸精度的稳定性。

 振动时效技术适用范围：
 振动时效适应于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜、铝、锌及其合金）等铸件、锻件和焊接件及其机加工件。

 振动时效与热时效特点比较
 项目
 热时效
 振动时效
 应力消除
 40－80％
 30－90％。

振动时效在铝合金薄壁件加工过程中的应用梁岩里;谢飞;左彬;田姜斌【摘要】介绍了振动时效法消除残余应力的机理,通过进行振动前后残余应力测试,验证了振动时效在铝合金薄壁件加工中的有效性,通过进行振动时效在薄壁件加工过程中的工艺,运用试验,得出振动时效在薄壁件加工中的应用方案.【期刊名称】《航空制造技术》【年(卷),期】2016(000)006【总页数】3页(P85-87)【关键词】薄壁件;振动时效;残余应力【作者】梁岩里;谢飞;左彬;田姜斌【作者单位】航天五院北京卫星制造厂,北京100086;航天五院北京卫星制造厂,北京100086;航天五院北京卫星制造厂,北京100086;航天五院北京卫星制造厂,北京100086【正文语种】中文高强度铝合金精密薄壁支架类零件由于比强度高、相对重量较轻等优点，广泛应用于卫星和飞船等航天器结构机构中。

由于该类零件材料加工应力大，容易产生加工变形，加工精度难以保证。

零件在加工过程中需进行消除应力处理，以减小加工变形。

薄壁支架在以往的加工中，通常采用多工序间多次进行热时效消除应力的方式。

由于多次热时效后材料性能将发生改变，影响零件使用。

而零件进行热时效次数少，则应力去除效果不理想，不能彻底消除零件的残余应力或使应力分布匀化，无法满足加工精度要求。

振动时效法消除残余应力与传统的热时效和自然时效[1-2]相比，具有节省能源、效率高、适应性强、使用方便等特点，并且能进行多次时效。

本文选取航天器典型薄壁件（图1）作为研究对象，对振动时效消除残余应力的机理，在铝合金薄壁件加工中的应用效果及工艺运用进行研究，获得振动时效在薄壁件加工中的应用方案。

1 振动时效机理图1 典型薄壁件Fig.1 Typical thin-walled parts振动时效（VSR）消除残余应力使工件获得尺寸稳定性的机理可以从宏观和微观两方面解释：宏观上，当σ动+σ残≥σS时（σ动为激振器施加给工件的周期性动应力，σ残为残余应力，σS为材料屈服强度极限），工件会产生少量的塑性变形，使残余应力峰值下降，原来不稳定的残余应力得到松弛和匀化。

振动时效的原理及应用1. 振动时效的概念振动时效是一种应用振动技术促进材料结构和性能变化的方法。

它通过给材料施加一定的机械应力，使材料分子间产生微小位移和相对位移，从而改变材料的内部结构和性能。

振动时效在材料学、工程学及相关领域中得到广泛应用。

2. 振动时效的原理振动时效的原理基于以下几个方面：2.1 分子位移振动时效通过施加机械应力引起分子的微小位移和相对位移。

这种位移可以在材料的结晶层、晶粒界面和晶格内部发生。

2.2 晶格变形振动时效使材料的晶格产生不规则的变形，如晶格的压缩、拉伸、扭曲等。

这种晶格变形改变了材料的晶粒尺寸和晶界结构，进而影响材料的性能。

2.3 晶界扩散振动时效在晶界区域引起高密度的晶界位错和位错堆积，导致晶界区域的原子扩散速度加快。

这种扩散可以改变晶界的结构和化学组成，进而影响材料的性能。

3. 振动时效的应用振动时效在多个领域中有着广泛的应用，以下列举了其中一些典型的应用场景：3.1 金属材料的强化振动时效在金属材料的强化中起到重要作用。

通过振动时效，可以改变材料的晶界结构和晶粒尺寸，从而增加材料的强度和硬度。

这种强化方式被广泛应用于航空航天、汽车制造和机械工程等领域。

3.2 材料的锻造和热处理振动时效可以显著改善材料的锻造和热处理过程。

通过施加振动应力，可以促进材料中的位错移动和晶界扩散，增加材料的塑性和韧性。

这种方法在金属材料的锻造和热处理中得到了广泛应用。

3.3 材料的组织调控振动时效可以通过改变材料的晶粒尺寸、晶界结构和原子扩散等方式，实现对材料组织的精确调控。

这种组织调控可以改善材料的性能，提高材料的功能性和可靠性。

3.4 超声波清洗振动时效在超声波清洗中发挥着重要作用。

超声波振动可以通过产生微小的泡沫和涡流，破坏和清除材料表面的污垢和沉积物。

这种清洗方式被广泛应用于半导体制造、光学仪器和生物医学等领域。

3.5 超声波检测振动时效在超声波检测中也具有重要应用。

超声波振动可以通过产生声波信号和反射波，评估材料的结构和性能。

振动时效技术在建材机械领域的应用【摘要】振动时效工艺是当前科学发展的过程中，利用先进的科学技术结合当前建材机械进行综合性的技术加工过程，是工程材料中最常用的一种，更是消除材料内部参与营内的主要方法法和措施。

其在工作的过程中是通过振动力来对工件内部残余进行清除的过程，是取代传统的自然时效和热时效的一种新技术，被广泛的应用在各种铸件、锻件和技术焊接的过程中。

其在使用的过程中能够有效的保证工作的精确度和精准性，为各个行业奠定基础和提高其经济效益和前提保证。

【关键字】振动时效建材机械焊接振动时效，是上个世纪80年代由美国引入我国的加工技术和施工措施，主要是通过专业的振动时效设备，对机械加工进行共振施工的一项措施和基础，并通过这种共振方式将一定的振动能量传递到工件的所有部位，在当前施工的过程中，采用振动技术对工件内部进行加工，通过其内部的变化来对其进行围观的塑造和外形的改变，避免其在施工的过程中出现各种问题及其缺陷。

从而保证工件在施工的过程中其各个尺寸和质量的精确化、稳定化，保证其施工的效果，控制器施工措施与施工技巧是主要的手段与方法。

l 振动时效的机理振动时效是通过振动的形式给各个机械在施工的过程中施加一个动力，对金属进行各种加工的过程中使得其能够通过这种动力和机械本身的质量叠加之后达到高水准的控制过程。

金属工件经过各种加工后，工件内部应力重新分布，打破了在使用的过程中各种力度的不平问题，成为施工过程中的宏观控制和局部控制弹性、塑性变形的过程。

由于其在工作的过程中打破物体内部的应力平衡，形成暂稳态不平衡应力系统，因此会随着时间、温度、外力等条件变化逐步出现各种变形，使其在发展过程中达到平衡状态，防止各个零件和工件开裂的状态，稳定其尺寸与精确度成为加工的主要目标和目的。

目前各国采用的振动时效工艺，大多数是共振时效。

这种工艺已经逐步的被生产加工企业应用，成为当前各种金属加工中的主要手段，也是其在使用过程中的前提与基础，其在使用的过程中，结合当前先进的技术和控制手法进行相应的措施理解，通过振动设备的控制部分，根据工件的大小和形状调节激振力，根据工件需要的类型来调整其频率的大小，使频率与感应器中的相互一致，在这种状态下持续振动一段时间，即可达到消除应力、稳定尺寸精度的目的，从而增加施工过程中的质量控制手段和控制方法。

第四章振动时效技术的原理及应用最近十多年来，国内外使用振动处理的方法消除金属构件内的残余应力，以防止构件变形和开裂，代替传统的热时效和自然时效。

这种技术在国外称做”VSR”技术,它是”Vibratory Stress Relief”的缩写，由于这种方法可以降低和均化构件内的残余应力，因此可以提高构件的使用强度，可以减小变形而稳定构件的精度，可以防止或减少由于热时效和焊接产生的微观裂纹的发生。

特别是在节省能源、缩短生产周期上具有明显的效果，因此被许多国家大量使用。

我们在该项技术的机理研究和应用上取得了较大的进展。

一、振动时效工艺的简单程序振动处理技术又称做振动消除应力法，在我国称做振动时效。

它是将一个具有偏心重块的电机系统称做激振器安放在构件上，并将构件用橡胶垫等弹性物体做支撑，如图所示。

通过控制器启动电机并调节其转速，使构件处于共振状态，约经20—30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的。

图中的振动测试系统是用来监测动应力幅值及其变化的。

实际生产上使用中不需要做动应力监测，振动时效设备本身具有模拟振幅监测系统。

可见，用振动调整残余应力的技术是十分简单和可行的。

二、振动时效工艺特点振动时效之所以能够取代热时效，是由于该技术具有明显的优点。

1、机械性能显著提高经过振动时效处理的构件其残余应力可以被消除20%—80%左右，高拉应力区消除的比例比低应力区大。

因此可以提高使用强度和疲劳寿命，降低应力腐蚀。

可以防止和减少由于热处理、焊接等工艺过程造成的微观裂纹的发生。

可以提高构件抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。

2、适用性强由于设备简单易于搬动，因此可以在任何场地上进行现场处理。

它不受构件大小和材料的限制，从几十公斤到几十吨的构件都可以使用振动时效技术。

特别是对于一些大型构件无法使用热时效时，振动时效就具有更加突出的优越性。

3、节省时间、能源和费用振动时效只需30分钟即可进行下道工序。

而热时效至少需要一至两天以上，且需要大量的煤油、电等能源。

振动时效设备的特点及应用领域振动时效设备是在上个世纪初期产生并发展起来的消除应力新方法。

即工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振，松弛残余应力，获得尺寸精度稳定性。

也就是在机械的作用下，使构件产生局部的塑性变形，从而使残余应力得到释放，以达到降低和调整残余应力的目的。

但机械作用使应力消除的程度是有限的，不可能完全消除。

因此振动时效设备往往是把应力降低（主要是降低残余应力峰值）和重新分布作为主要目的。

振动消除应力是对构件施加一交变应力，如果交变应力幅与构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极限时，这些点将产生塑性变形。

如果这种循环应力使某些点产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，况且这些塑性变形往往是首先发生在残余应力最大点上，因此使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。

这就是用振动时效设备可以消除残余应力的机理。

用振动的方法消除金属构件的残余应力技术，1900年在美国就取得了专利。

但由于人们长期使用热时效，加上当时对振动消除应力的机理还不十分明确，且高速电机尚未出现造成当时的振动时效设备设备沉重、调节不便，因此该项技术一直未得到大的发展和广泛应用。

直到上世纪50—60年代由于能源危机的出现，美、英等国才又开始研究振动时效设备的机理和应用工艺。

特别是到上世纪70年代由于可调高速电机的出现大大推动了振动消除应力装置的发展：1973年英国制成手提式振动时效设备系统VCM80，后来美国马丁工程公司也研制出比较先进的LT-100R型振动时效设备系统。

这些比较先进的激振装置，促进了振动消除应力工艺的发展和实际应用。

由于这种工艺日趋成熟，振动和控制设备日臻完善，目前振动时效设备已在英、美、俄、德等国被普遍采用，他们几乎所有机械厂都配备了振动时效设备装置，尤其是起重机械厂的大件和基础零件全部采用了振动时效设备。

我国也从上世纪70年代后期开始引进和使用振动时效设备技术。