振动时效应用技术特点

振动时效又称振动消除应力，指在通过控制激振器的激振频率，使工件发生共振，让工件产生适当的交变运动并吸收部分能量，以致内部发生微观粘弹塑性力学变化，从而降低工件局部峰值应力和均化工件的残余应力场尤其是表面的应力集中区域，最终防止工件变形与开裂，保证以后的尺寸稳定精度。它是上个世纪初期开始出现并在五十年代以来获得广泛应用的一项消除应力的新技术。 构件经过焊接、铸造、锻造、机械加工等工艺过程，在其内部产生了残余应力，它极大地影响了构件的尺寸稳定性、刚度、强度、疲劳寿命和机械加工性能，甚至会导致裂纹和应力腐蚀。时效是降低残余应力，使构件尺寸精度稳定的方法。目前时效的方法主要有三种，即自然时效、热时效和振动时效。

自然时效是最古老的方法，它是把构件置于室外，让其经过气候、温度的反复变化，在反复温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2～10％，但是却较大地提高了工件的松弛刚度，因而工件的尺寸稳定性很好。但因其时间太长，一般不在实际生产中采用。

热时效是传统的时效方法，它是利用热处理当中的退火技术，通常是将工件加热到500～650℃进行较长时间的保温后再缓慢冷却至室温。在热的作用下通过原子扩散及塑性变形使内应力消除。从理论上讲采用热时效时，只要退火温度和时间适宜，应力可以完全消除。但在实际生产中通常认为最好可以消除残余应力的70～80％，与此同时它能造成工件材料表面氧化、硬度及机械性能下降等缺陷。因此，人们一直在研究更好的方法来消除残余应力。

振动时效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。

振动时效应用技术特点

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。我国也从上世纪70年代后期

振动时效应用技术特点