下载文档原格式
振动时效去应力原理
振动时效去应力原理是一种常见的材料处理方法，它可以对金属
材料进行去应力处理，提高材料的强度和稳定性。
该原理基于材料的
弹性形变和塑性形变在振动作用下的不同表现，通过特定的振动参数
来实现去除材料内部的残余应力。
首先，振动时效去应力原理的机理在于材料的谐振运动。
当金属
材料处于振动状态下，随着振幅和频率的不断变化，原有的应力状态
会逐渐发生改变，最后逐渐趋于平衡。
这种过程中，材料内部的位错
结构也会发生变化，从而实现应力的去除。
其次，振动时效去应力原理的优越性在于处理效果的稳定性和可
控性。
相比传统的热处理方法，振动时效去应力可以根据不同材料和
应用需求进行调整，更加精准地控制振动参数，从而实现理想的去应
力效果。
而且振动时效去应力不会对材料本身的物理和化学性质造成
太大的影响，因而材料的强度和稳定性可以得到保持。
此外，振动时效去应力原理的适用范围也非常广泛。
它可以用于
各种金属材料的去应力处理，如钢材、合金、铜材等等。
加之其处理
时间较短，能够高效地提升材料性能，振动时效去应力已经成为了众
多行业的必备技术之一，如航空航天、汽车、造船、机器制造等行业。
综上所述，振动时效去应力原理是一种非常重要的材料处理技术，它通过振动参数的调整来实现对金属材料的去应力处理，提高了材料
的强度和稳定性。
在未来，随着科技的不断发展和实践的不断积累，相信振动时效去应力原理会为各种工业应用带来更多的惊喜。
焊接构件的振动时效技术焊接构件的振动时效技术是对已焊接成型的构件进行振动处理，用以降低和均化由於焊接造成的残余应力。
而振动焊接是首先将被焊部件进行振动，且边振动边焊接，直到焊完为止。
这种振动是在肯定频率范围内的稍微振动，其作用如下：首先，当焊缝金属在熔溶状态时，振动可以使组织发生变化，晶粒得以细化。
焊缝晶粒细化必将使材料力学性能得到提高；其次在有温度作用下，焊缝处材料屈服极限很低，因此振动很简单使热应力场得到缓解，极易发生热塑性变形，而释放受约束应变，使应力场梯度削减，故使最终的焊接残余应力得到降低或均化；第三由于振动，在结晶过程中使气泡杂质等简单上浮，氢气易排解，焊缝材料与母材过渡连接匀称、平缓，降低应力集中，提高焊接质量。
因此振动焊接可以有效地防止焊接裂纹和变形，提高构件的疲惫寿命，增加机械性能。
振动焊接技术是在振动时效技术基础上进展起来的。
但振动焊接技术的作用明显优於振动时效技术。
振动时效技术是在构件焊好后使用的处理技术，只能对焊接残余应力起到降低和均化作用，而振动焊接技术从焊接开头就起到细化晶粒的作用，接着在热状态下通过热塑性变形来调整应变而降低残余应力。
因此，可以说振动焊接从一开头就起到了防止焊接裂纹和削减变形的作用。
提高焊接质量是优於振动时效技术的最突出优点。
做为振动焊接，它并不要求构件必需达到共振状态，只要达到某一频率范围内且具有肯定的振幅就可以，因此振动焊接技术可以在任何构件上应用。
特殊是在大型结构件焊接修复时，振动焊接就完全可以实现，焊后不再使用热时效处理。
在这里必需说明的是"振动焊接技术'包括两个方面，即"焊接技术'与"焊接振动技术'两个内容。
这里说的"焊接技术'就是正常的焊接技术，而"焊接振动技术'就是在焊接过程中依据不同构件施加一种不同参数的机械振动。
这一章就是讨论关於"振动焊接'的作用和"振动焊接'的工艺参数选择原理。
振动时效工艺性验证【摘要】本文简述了振动时效工艺的原理以及工艺特点，并对振动时效的应用及评定进行了详细的分析与探讨。
【关键词】振动时效；工艺；应用前言机械零件在加工过程中由于残余应力的存在，经常发生很大的变形，严重影响了机械产品的精度。
因此，在半精加工后，精加工前必须增加一道除应力工序，千方百计地消除、降低或均化金属构件的残余应力，保证精加工后精度稳定，确保装配精度的要求。
1、振动时效工艺的原理振动时效是通过改变作用于工件上激振器的转速和偏心距产生激振力，使工件发生共振，从而在工件上需要时效的部位产生一定幅度、一定频率的交变运动，使工件吸收振动的能量，在工件内部产生一定的微观粘弹塑性变形，使残余应力得到释放或重新分布。
其实质就是以振动的形式给工件施加附加应力，当附加应力与残余应力叠加后，达到或超过材料的屈服极限时，工件就会发生微观或宏观塑性变形，从而在一定程度上降低和均化工件内部的残余应力，提高工件在使用期的尺寸稳定性及疲劳寿命等性能。
2、振动时效工艺及特点为消除、降低或均化金属构件的残余应力，在生产实践中常采用的方法有三大类：（1）热时效----前期投资大，能源消耗大，时间周期长，且处理后零件氧化严重、变形量较大，精加工前不宜适用。
（2）自然时效----是以前精加工前最为广泛采用的处理方法。
虽然尺寸稳定性好，应力消除较为完全，但周期太长。
需半年以上甚至一年以上，根本不能适应现代快捷的加工要求。
（3）振动时效----工艺十分简单。
它是将一个具有偏心重块的电机系统（称作激振器）安放在待处理的构件上，并将构件用橡皮件等弹性物体支承，通过控制器启动电机并调节其转速，寻找到并精确稳定在亚共振区，使构件处于共振状态。
经过10-20分钟的处理，即可达到消除残余应力的目的。
该技术有一些明显的特点：a.被处理工件的机械性能显著提高。
可以提高构件的抗变形能力，稳定构件的精度，提高机械质量。
b.适用性强，工作方便。
振动时效机理及装置的原理一、振动时效机理振动时效是指在材料加工过程中，通过对金属进行高频振动处理，使其晶粒细化并提高强度和硬度的一种热处理方法。
其主要机理包括以下几个方面：1. 晶界迁移：由于振动作用下，晶界处发生微小位移，从而促进了晶体之间的相互滑移和扩散。
2. 动态再结晶：在高温下进行振动处理可以促进材料内部的再结晶现象，并且由于外力作用下形成了更多的活性位错源点，有利于再结晶颗粒尺寸更小。
3. 去除残余应力：由于金属经历了各种变形加工后会产生残余应力，在振动时效过程中这些应力得到释放或消除。
4. 相变反应：某些合金在特定条件下可能会发生固溶体析出或其他相变反应，在振动时效过程中也能够得到有效控制。
二、装置原理为实现上述机理所描述的功能，在实际操作中需要采用专门设计的装置来完成。
常见的装置类型包括以下几类：1. 按摩式设备：该设备通常采用电子驱动器将样品放入容器内，并通过震荡板等方式施加周期性运动以达到目标功率密度值。
优点是易于操作且适用范围广泛；缺点则是受限于容器大小及样品数量等因素。
2. 旋转式设备：该设备通常采用圆筒型容器，并通过电子驱动器将其旋转以达到目标功率密度值。
优点是可同时处理大量样品；缺点则是难以控制不同区域温度差异较大问题。
3. 轨道式设备：该设备通常采用环形轨道并配有电子驱动系统，可根据需要调整速度和角度等参数以达到目标功率密度值。
优点是具有良好稳定性和均匀性；缺点则是造价较高且使用复杂。
总之，在选择合适的装置类型前需充分考虑自身需求及预算情况，并确保选取最佳方案以获得最佳结果。
振动时效设备的原理是怎样的振动时效设备是一种将金属制品在振动条件下进行时效处理的设备。
振动时效是一种新型的金属材料时效热处理方法，它能够缩短时效时间，提高时效效果，同时能够降低能源消耗和生产成本，具有重要的经济意义和现实价值。
那么，振动时效设备的原理是怎样的？本文将从振动原理、时效原理和设备结构等方面进行介绍。
振动原理振动时效设备利用振动的作用，将金属材料在相应的温度下进行时效处理。
振动的作用主要是从加速材料的析出过程中的扩散过程，使得在晶界堆积的原子、非金属原子等起到更好的扩散作用，从而降低扩散过程的能量，并提高材料的硬度和强度。
时效原理振动时效热处理方法主要是在一定的温度下，通过调控振动的条件，使得材料中的固溶体原子逐渐沉淀出来，并从晶界和位错锁定点等地方，析出一些相对便于析出的硬度和强度。
其步骤包括：溶解、固溶体原子的沉淀、相变、位错移动和纠缠，分散。
设备结构振动时效设备主要包括三个部分，分别是：振动传感器、振幅控制器和加热装置。
其中振动传感器主要是为了控制振动的频率和振幅，振幅控制器是负责控制振幅的大小，而加热装置则是为了将金属材料升温到时效处理需要的温度。
振动时效设备主要采用的是电磁振动的原理。
通过电磁感应的作用，将磁场发生变化，从而在振动传感器中产生电流，通过电流的作用，使得振动传感器可以产生相应的振动。
同时，振幅控制器可以控制振动幅度的大小和频率等参数，从而实现对振动的调控。
总的来说，振动时效设备建立在振动和材料热处理的基础上，通过振动加速材料中的沉淀过程，提高材料的硬度和强度，缩短热处理时间，降低生产成本，具有重要的经济意义和现实价值。
振动时效简介振动时效工艺（Vibrationg Stress Relief缩写为VSR）源于西德，已在美、英、俄、日、德、法等国得到普遍应用，自1976年引入我国后也已被几乎所有机械行业采用，并被国家列为“七五”“八五”重点推广项目。
振动时效主要用于降低和均化工件的残余内应力，防止工件变形和开裂它是根据工艺要求控制激振器的转速和偏心使工件发生共振，让工件需时效部位产生一定幅度、一定周数的交变运动并吸收能量，以便让工件内部发生一定的微观粘弹塑性金属力学变化，从而在一定程度上降低和均化工件内部的残余应力，提高工件将来的尺寸稳定性及疲劳寿命等性能。
它最后通过比较时效前后及过程中工件的有效固有频率及其加速度等参数的变化来定性地判断时效效果。
振动时效适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜、铝、锌及其合金）等材质的铸件、煅件、焊接件及其机加工件。
振动时效相比热时效节能95%，处理时间只需二、三十分钟，不占场地，便携，工件不需运输可就地处理，可插在任何工序之间多次处理，应力均化效果好，尺寸稳定性更好，工件表面无氧化，几十米长、数百吨重、上千条焊缝的工件都可适用。
1、机理的力学描述残余应力σr必须和动应力σd叠加超过某一微观极限[σ]才能得到降低或均化,即σd+σr≥[σ].振动时效机理的另一种描述是：通过模拟工况让以后可能产生的变形与开裂提前释放。
所以，时效时也可先分析工件的工况再找出合适的振型及振幅去模拟工况。
这样，时效后时效参数若稳定下来，工件在该工况下就不会产生变形。
2、常规振动时效设备构成主机：控制电机、识别、处理、显示、打印参数激振器及测速装置：激振器强迫工件振动，测速装置将电机转速反馈回主机，作为受强迫振动的工件的振动频率加速传感器：把加速度信号反馈到主机卡具：把激振器固定在横梁或滚轮架（即下图中工件）上胶垫：隔振、降噪3、具体操作：影响VSR 效果的主要因素除时效时间、振幅外，更主要的是工件时效时的振型（也即与其一一对应的共振频率）。
振动时效设备消除残余应力的机理振动时效又称振动消除应力法，是将工件（包括铸件、锻件、焊接结构件等）在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，消除其残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。
这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。
近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。
振动时效的实质是以振动的形式给工件施加附加应力, 当附加应力与残余应力叠加后, 达到或超过材料的屈服极限时, 工件发生微观塑性变形, 从而降低和均化工件内的残余应力, 并使其尺寸精度达到稳定.在工件上施加附加应力的方法有很多种。
施加静力或静力矩也可得到消除应力、稳定精度的效果，这就是静态过载法以动力形式施加的附加应力也可以是冲击、随机振动或周期振动，周期振动中包括共振。
在本世纪五十年代前后，随着现代科学技术的发展，振动理论、测试技术和激振设备都得到迅速发展，从而发现，在工件的共振频率下进行振动，可以缩短振动处理时间，消除应力和稳定精度的效果更好，能源消耗也最少。
同时出现了相应的振动设备。
这种新型的振动时效工艺和设备的出现，立即受到各国的高度重视，迅速应用于生产实践中。
目前各国采用的振动时效工艺，大多数是共振时效。
这种工艺是将激振器牢固地夹持在被处理工件的适当位置上，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，并根据工件的固有频率调节激振频率，直至使联结在工件上的振动传感器（速度计或加速度计）所接收的信号达到一个最大值。
这时标志工件已达到共振。
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。
由于这种工艺日趋成熟，振动和控制设备日臻完善，振动时效已为十多个工业发达国家广泛采用。
美国某应力消除公司，进行5000多项振动时效处理，结果分析成本仅为热时效的10%，在消除应力方面完全可取代热时效。
英国和西德对飞机装配型架的焊接梁和框架普遍采用了振动时效，苏联金属切削机床实验科学研究院将振动时效工艺推荐给各机床厂，某些重型机床厂的大件和基础零件全部采用了振动时效。
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。
振动时效与热时效对比振动时效与热时效对比振动时效技术，国外称之为“Vibrating Stress Relief”(简称VSR),旨在通过专用的振动时效设备，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——被歪曲的晶格逐渐恢复平衡状态。
位错重新滑移并钉扎，从而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。
近年来，振动时效以投资少，效果好，高效，节能，环保等优势,锐不可当，逐步取代热时效.振动时效技术与传统热时效相比，具有以下突出优势：1.振动时效投资少与热时效相比，振动时效无需庞大的时效炉，可节省占地面积和昂贵的设备投资，热时效，如果工件少还不值得开炉、工件太大时又装不进炉等.而且炉内温度很难均匀，消除应力效果也差。
采用振动时效则可以避免这些问题。
2.振动时效时效效果好大量的研究和实际应用证明，振动时效对工件的时效效果好于烧煤、重油或煤气的热时效炉，而基本与电炉的时效效果相近，因为振动时效不仅克服了热时效炉温不均而造成消除应力不均匀之难题，而且避免了工件因加热而降低其抗变形能力的影响，所以一般经振动时效处理的工件较一般热时效处理的工件的尺寸稳定性可提高30%以上。
3.振动时效灵活性强振动时效技术的使用不受场地、工件大小、形状、重量等条件的限制，由于振动时效设备只有几十公斤，所以对大型工件可就地进行时效处理。
同时根据工艺要求可安排在工件不同的加工工序间进行时效处理。
4.振动时效彻底解决了热时效炉窑的环境污染问题随着人们对环境要求的提高，热时效炉窑的烟气、粉尘、炉渣问题已受到限制，振动时效则能完全避免，这也是振动时效技术被国家环保局几年一直推广的原因。
5.振动时效节能显著振动时效处理一个周期下来只用几度电，与热时效比较起来其节能基本在95%以上。
6.振动时效效率高自然时效需经6个月至一年时间，热时效也需要十几至几十个小时一个周期，而振动时效只需十几分钟至一个小时即可完成。
振动时效原理
振动时效主要用于降低和均化工件的残余内应力，防止工件变形和开裂，它是根据工艺要求控制激振器的转速和偏心使工件发生共振，让工件需时效部位产生一定幅度、一定周数的交变运动并吸收能量，以便让工件内部发生一定的微观金属力学变化，从而在一定程度上降低和均化工件内部的残余应力，提高工件将来的尺寸稳定性及疲劳寿命等性能。
它最后通过比较时效前后及过程中工件的有效固有频率及其加速度等参数的变化来定性地判断时效效果。
振动时效适用于碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜、铝、锌及其合金）等材质的铸件、煅件、焊接件及其机加工件。
振动时效工艺源于西德，已在美、英、俄、日、德、法等国得到普遍应用，自1976年引入我国后已被几乎所有机械行业采用，并被国家列为“七五”“八五”重点推广项目。
振动时效相比热时效节能95%，处理时间只需二、三十分钟，不占场地，便携，工件不需运输可就地处理，可插在任何工序之间多次处理，应力钧化效果好，尺寸稳定性更好，工件表面无氧化，几十米长、数百吨重、上千条焊缝的工件都可适用。
振动时效去应力共振原理振动时效去应力共振原理 振动时效（VSR）是与自然时效和热时效相比降低残余应力的一种有效方法。
它具有能耗低、污染大幅度减少的优点。
它能防止热处理过程中的氧化和开裂。
它还可以防止在热处理过程中产生新的应力。
近年来，设计了许多用于降低残余应力的振动时效装置。
（1）建立了一个实验来消除梁的残余应力。
梁由刀架夹紧，偏心凸轮状部件通过卡盘使用联接到主轴上。
旋转主轴迫使凸轮产生周期载荷，施加到梁上。
〔2〕设计了一种简单的悬臂梁振动系统，研究了残余应力的松弛。
简单悬臂梁和振动电机均安装在振动平台上。
〔3〕设计了一个振动平台，以产生所需的动态应力，以减小残余应力。
小的工件，不适合直接处理与质量偏心电机，因为它们太小，被夹。
〔4〕将偏心质量马达直接夹紧在工件上。
采用有限元法计算动应力。
尽管关于振动处理许多研究已经做了几十年，应用范围受到了限制和巨大的潜力尚未被挖掘。
最重要的原因是，许多工件的最低固有频率比的振动时效设备电流励磁产生的频率更高。
工件不能产生共振，产生足够的动应力。
由于激振器的激振频率仍比具有高刚度工件的固有频率要低，工件易产生共振，产生足够的弹性变形。
虽然整体组件可以在低频励磁由于工件和平台的整体刚度低，产生共振，高刚度工件不会产生弹性变形。
它们仅是具有整体结构的刚体运动形式，没有弹性变形。
由于对机械振动的认识不足，工程实践中可能采用的方法不当。
张亮提出了利用频谱谐波降低高刚度工件的振动时效方法。
他声称，光谱分析仪可以找到几个合适的工件的振动模式的激发，但。
振动时效工艺技术振动时效工艺技术是一种利用振动来改善材料特性的处理方法。
通过调控材料在特定振动条件下的时效过程，可以使材料的力学性能得到提高，提高材料的耐疲劳性和抗变形能力。
振动时效工艺技术主要适用于金属材料，特别是结构件、工具件和零部件等重要材料。
该工艺技术的操作相对简单，但是要保证振动的频率、振幅和时间等参数符合要求，且需要仔细监控振动时效的过程。
振动时效工艺技术的工艺过程一般包括以下几个步骤：1. 材料准备：将待处理的金属材料切割成适当的形状和尺寸，清洗干净并进行表面处理。
2. 振动设备准备：选择适当的振动设备，根据材料的形状和尺寸调整好设备的参数，如振动频率和振幅等。
3. 振动时效：将材料放置在振动台上，调整好振动设备的参数，确保振动频率和振幅符合要求。
然后，将振动设备打开，开始振动时效的过程。
振动时效的时间一般根据材料的特性和工艺要求而定，可以根据实际需要进行调整。
4. 振动结束：待振动时效的时间到达后，将振动设备关闭，取出经过振动时效处理的材料。
振动时效工艺技术的主要优点有以下几个方面：1. 提高材料的力学性能：振动时效可以使材料的晶粒尺寸变细，提高材料的强度和硬度，从而提高材料的力学性能。
2. 提高材料的耐疲劳性：振动时效可以增强材料的断裂韧性和抗疲劳性，延缓材料的疲劳断裂，提高材料的使用寿命。
3. 提高材料的抗变形能力：振动时效可以减少材料的应力集中和变形，从而提高材料的抗变形能力和耐冷间隙冲击性能。
4. 工艺简单高效：振动时效是一种非常简单和高效的处理方法，仅需较短的时间，即可达到良好的处理效果。
振动时效工艺技术在汽车、航空航天、机械制造等领域有着广泛的应用。
通过采用该工艺技术，可以提高产品的质量和性能，降低材料的成本和能耗，提高材料的使用寿命和经济效益。
因此，振动时效工艺技术具有重要的科学意义和实际应用价值。
振动时效技术在石油机械制造中的应用【摘要】能源工程中很多构件在服役或超期服役过程中有的经受高温、高压并带有放射性物质的作用或兼有介质腐蚀的环境，有的承受疲劳、冲击及中子辐照等工况条件，这往往会引发材质恶化，应力变动以及产生新的裂纹，给结构的安全运行带来不利的影响，应采取合理的技术措施防止上述问题的发生。
振动时效以其工艺简单方便、适用性强等突出特点在大型起重机械、大型火电、核电力设备以及航空、航天构件等的制造中受到广泛应用。
【关键词】振动时效；石油机械制造中图分类号：tq171文献标识码： a 文章编号：一、振动时效机理简述振动时效最早是由一个美国的物理学家提出来的，其基本思想是通过对应力工件施以循环载荷，使工件内应力释放从而使工件残余应力降低，尺寸稳定下来而达到时效之目的。
由于其降低残余应力效果与热时效相当工件尺寸稳定性，抗疲劳强度极限还优于热时效，加上无须建一系列热时效，所需固定设备生产周期短、处理地点灵活、购置一套装置投入少、时效时耗能少(据统计、振动时效的能耗约为热时效的2%以下、生产费用约为10%以下) ，无环境污染等优点，故而在国外应用已相当普遍，许多国家已将振动时效定为某些机械构件必须采用的标准工艺。
我国从20世纪70年代就开始对振动时效技术进行研究、试验取得了大量成果，并于 1991年被国务院新技术办公室批准为国家重点推广项目，1993 年又被国家科委列为“国家级科技成果重点推广计划项目”g。
然而自 1991年至今此项技术显然没能在机械行业得到显著推广究其原因，笔者认为:首先是振动时效机理现在尚无定论，这使具体使用者对他的实效产生疑惑。
其次，振动时效工艺参数具体如何确定的问题目前很少有系统介绍，给此项技术的使用带来一定不便。
再者，振动时效效果的检测，由于测振动前后残余应力来知道消除情况的方法较麻烦，而对参数曲线评价方法(一种利用振动前后幅频曲线的变化等来评价效果的方法)感觉没把握，这也多少影响了此技术的接受率和广泛推广。
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。
因此，相对与热时效来说，振动时效可节省能源90%以上，可节省费用95%以上，特别是可以节省建造大型焖火窑的巨大投资。
三、振动时效工艺的发展及应用用振动的方法消除金属构件的残余应力技术，于1900年在美国就取得了专利。
但由于人们长期使用热时效，加上当时对振动时效消除残余应力的机理还不十分明确，且高速电机尚未出现造成设备沉重、调节不便，因此该技术一直未得到实际应用。
§4—1振动时效的原理国内外大量的应用实例证明，振动时效对消除和均化残余应力，稳定工件的尺寸精度具有良好的作用。
同时对振动时效的机理也做了大量的研究和探讨。
从宏观角度分析，振动时效使零件产生塑性变形，降低和均化残余应力并提高材料的抗变形能力，无意识导致零件尺寸精度稳定的基本原因。
从分析残余应力松弛和零件变形中可知，残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松弛和再分布，使零件发生塑性变形。
故通常采用热时效方法以消除和降低残余应力，特别是危险的峰值应力。
振动时效同样可以降低残余应力。
零件在振动处理后残余应力通常可降低30~55﹪，同时也使峰值应力降低，使应力分布均匀化。
除残余应力值外，决定零件尺寸稳定性的另一种重要因素是松弛刚性，或零件的抗变形能力。
有时虽然零件具有较大的残余应力，但因其抗变形能力强，而不致造成大的变形。
在这一方面，振动时效同样表现出明显的作用。
由振动时效的加载实验结果可知，振动时效件的抗变形能力不仅高于未经时效的零件，也高于经热时效处理的零件。
通过振动而使材料得到强化，使零件的尺寸精度达到稳定。
从微观方面分析，振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加动应力。
众所周知，工程上采用的材料都不是理想的弹性体，其内部存在着不同类型的微观缺陷。
铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属基体得石墨。
故而无论是钢、铸铁或其他金属，其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。
当受到振动时，施加于零件上的交变应力与零件中的残余应力叠加。
当应力叠加的结果达到一定的数值时，在应力集中最严重的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。
这种塑性变形降低了该处残余应力峰值，并强化了金属机体。
而后，振动又在一些应力集中较严重的部位上产生同样作用，直至振动附加应力与残余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性性别为止，此时，振动便不再产生消除和均化残余应力及强化金属作用。
上述解释已由大量的试验加以证明。
此外，我更主张从错位、晶格滑移等金属学理论上去解释振动时效机理。
其主要观点是振动时效处理过程实际上是通过在工件的共振状态下，给工件的每一部位（从微观角度说是工件里的每一个微观晶格）施加一定的动能量，如果施加的这个能量值与微观组织本身原有的能量值（残余应力本身是一种势能）之和，足以克服微观组织周围的井势（也可以说是对恢复平衡的束缚力），则微观区域必然会产生塑性变形，使产生残余应力的歪曲晶格得以慢慢地回复平衡状态，使应力集中处地位错得以滑移并重新钉扎，达到消除和均化残余应力的目的。
对于残余应力集中的地方，四芯电缆残余应力值较大，其微观组织本身所具有的回复平衡状态的势能值也较大，所以，此处的残余应力在震动处理过程中消除的就越多。
只有从这一观点上才能解释通许多用第一种观点所解释不通的一些现象，比如：在振动处理过程中我们只需施加一个方向的主动应力，就能消除包括垂直主动应力方向上的所有残余应力等。
§4—2振动时效工艺振动时效处理过程是将激振器刚性夹持在被处理工件的适当位置，首先根据零件大小，形状和加持情况来调节激振频率，最好使零件在其固有频率下进行共振，然后根据零件所需动应力或振幅的大小来调节激振力。
零件的振动状态和动应力，可用测量振动和应力的仪表来检测。
通常将感受元件（加速度计或速度计）接于被振物体上，振动时，感受元件把接收到得振动信号送往测试仪表，经放大电路将信号放大并指示出各种所需的参数值。
振动状态的主要指示参数是振幅、频率和振型。
振动状态和激振力的控制是通过控制激振器的控制装置来实现的。
它能调节激振力、激振频率和振动时间。
被处理零件在所需频率和振动强度下振动一段时间后，振动时效即告结束，这个工艺过程一般为几分钟或几十分钟。
概括起来讲振动时效的工艺过程分四步进行：第一步：首先用弹性橡胶垫将要时效处理的工件在其节线附近支撑起来，并将激振器用弓形卡具卡紧在工件振动时的波峰处，将测试工件振动情况的传感器用磁坐吸紧在工件上，并用专用电缆线将激振器、传感器和控制器连接起来，这一步又称为准备过程。
第二步：振动时效设备以扫描的方式自动检测出被时效处理工件的固有共振频率和应该给工件振动能量的大小，这一步又称为振前扫描。
第三步：振动时效设备以第二步测得参数为依据自动确定出对工件进行振动处理的振动频率，并对工件进行振动时效处理，在处理过程中随时检测振动参数和工件残余应力的变化，而残余应力不再消除时即适时停止处理过程，这一步又称为振动处理过程。
第四步：振动处理完毕后，振动时效设备自动对被时效处理工件的参数进行再一次检测，以便依据JB/T5926-91或JB/T10375-2002标准，对振动时效进行判定。
这一步又称为时效效果检测过程或振后扫描。
振动时效工艺实际上是指对工件的几个振动时效参数的确定，振动时效的几个主要参数是：振动频率、振动时间、动应力、工件的振型（用来确定工件的支撑位置，激振器和传感器的装夹位置），下面将对这几个参数进行较为详细的说明。
一、 振动频率的确定在共振状态下，可用最小的振动能量，使工件产生最大的振幅，得到最大的动应力和动能量，从而使工件中的残余应力消除的更彻底，工件获得的尺寸稳定性效果更好。
振动时效中的共振状态，是在外部激振器激振力的持续作用下，零件处于“受迫振动”时的一个特殊状态。
它的条件是激振频率接近工件的固有频率，这时振动特性中的振幅—频率曲线出现一个峰值，振幅的陡然增大对振动时效产生附加动应力有利。
工件在振动时效时是一个振动体，它与其支撑用的弹性橡胶垫和激振器组成为一个振动系统，当该系统进行自由振动时，根据振动学原理，它的共振频率仅与系统本身的质量、刚度和阻尼有关。
这个频率是由系统固有性质所决定的，称为固有频率。
振动时效中一个工件和它的支撑体组成振动学中一个质量和一个弹簧的振动系统，它的固有频率可用下列通式表示：mk f n π2=' （4-1） 式中：n f -----固有频率（HZ ）；K---弹簧的刚度（Kg/cm ）；m---振动体质量（Kg ）。
图4-1示出了某均质等截面梁弯曲的频率及相应的振型。
由振动频率的方程解及上图可知，具有几个自由度的振动系统，有几个固有频率，按低至高频顺序分别称为：第一固有频率（基本固有频率）；第二个固有频率……。
对于每一个固有频率都有一个确定的位移形态，称为振型，就是说，对应每一个固有频率都有对应的一个振型。
工件的固有频率可用振动时效设备本身来测定，以VSR 系列振动时效设备为例，只要按一下控制器面板上的“启动”按钮，整套装置就会在其扫频范围内寻找出被时效工件的固有共振频率，并将固有频率值、固有频率下所对应的工件的最大振动加速度值及工件在固有频率周围的振动趋势图打印出来，使操作者一目了然。
图4-2振动频率一般选择在共振峰前沿，即工件的亚共振区，一般确定在共振峰高度的32~31所对应的频率范围内，如图4-2所示，该工件的固有共振频率为4500r/min ，共振时产生的最大振动加速度（峰值）为60.0m/s 2,则对工件的振动时效频率就确定为工件的振动加速度值在20.0~40.0m/s 2区域内所对应的频率。
具体的确定方式有两种：1．手动调节。
首先将激振器频率调节到工件固有频率以下100r/min 处，即4400r/min ，观察控制器上加速度的值，然后再用手动慢慢升速，使加速度值升高在20~40m/s 2范围内，具体掌握在多大的频率下，还要看工件的振动情况，若工件在共振状态时振动很激烈，则可选择在21~31范围内，若工件振动不是很激烈，则选择在21~31范围内。
2.自动调节。
VSR 系列全自动控制器会自动地控制整套设备对工件进行频率、振动情况的测定，并给出数据及曲线图，并根据专家系统自动地确定对工件的振动频率，这一切无需人工干预，而只需按一下自动按钮就可完成。
二、振动时间的确定由于各种零件的结构和重量不同，残余应力的大小分布不同，振动时效选用的振动时间也应有所不同。
振动时间的长短对振动时效的效果，尤其是获得最佳技术和经济效果是有一定的影响的。
除英国的振动时效工艺外，其他包括中国在内的所有国家所选用的都是长时间的亚共振处理方法。
英国的振动时效工艺主要内容是控制器控制激振器的激振频率以一定的速度升高，当升高到工件的固有频率附近时，工件产生共振，这时控制器就控制激振器在工件的共振频率上激振约5000次，然后激振器再以一定的速度升速，若再遇上工件的共振频率，再在这个共振频率下施振5000次，之后，再升速直至升到激振器的最高转速极限，之后，再快速扫描一次，这时激振器不再在共振频率处停滞，整个处理过程在很短的时间内就告完结。
