振動時效應用技術特點

振動時效又稱振動消除應力，指在通過控制激振器的激振頻率，使工件發生共振，讓工件產生適當的交變運動并吸收部分能量，以致內部發生微觀粘彈塑性力學變化，從而降低工件局部峰值應力和均化工件的殘余應力場尤其是表面的應力集中區域，最終防止工件變形與開裂，保證以后的尺寸穩定精度。它是上個世紀初期開始出現并在五十年代以來獲得廣泛應用的一項消除應力的新技術。 構件經過焊接、鑄造、鍛造、機械加工等工藝過程，在其內部產生了殘余應力，它極大地影響了構件的尺寸穩定性、剛度、強度、疲勞壽命和機械加工性能，甚至會導致裂紋和應力腐蝕。時效是降低殘余應力，使構件尺寸精度穩定的方法。目前時效的方法主要有三種，即自然時效、熱時效和振動時效。

自然時效是最古老的方法，它是把構件置于室外，讓其經過氣候、溫度的反復變化，在反復溫度應力作用下，使殘余應力松弛、尺寸精度獲得穩定。一般認為，經過一年自然時效的工件，殘余應力僅下降2～10％，但是卻較大地提高了工件的松弛剛度，因而工件的尺寸穩定性很好。但因其時間太長，一般不在實際生產中采用。

熱時效是傳統的時效方法，它是利用熱處理當中的退火技術，通常是將工件加熱到500～650℃進行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱的作用下通過原子擴散及塑性變形使內應力消除。從理論上講采用熱時效時，只要退火溫度和時間適宜，應力可以完全消除。但在實際生產中通常認為最好可以消除殘余應力的70～80％，與此同時它能造成工件材料表面氧化、硬度及機械性能下降等缺陷。因此，人們一直在研究更好的方法來消除殘余應力。

振動時效是在上個世紀初期產生并發展起來的消除應力新方法。即工件在激振器所施加的周期性外力作用下產生共振，松弛殘余應力，獲得尺寸精度穩定性。也就是在機械的作用下，使構件產生局部的塑性變形，從而使殘余應力得到釋放，以達到降低和調整殘余應力的目的。但機械作用使應力消除的程度是有限的，不可能完全消除。因此振動時效往往是把應力降低（主要是降低殘余應力峰值）和重新分布作為主要目的。

振動時效應用技術特點

振動消除應力是對構件施加一交變應力，如果交變應力幅與構件上某些點所存在的殘余應力之和達到材料的屈服極限時，這些點將產生塑性變形。如果這種循環應力使某些點產生晶格滑移，盡管宏觀上沒有達到屈服極限，也同樣會產生微觀的塑性變形，況且這些塑性變形往往是首先發生在殘余應力最大點上，因此使這些點受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應力。這就是用振動時效可以消除殘余應力的機理。

用振動的方法消除金屬構件的殘余應力技術，1900年在美國就取得了專利。但由于人們長期使用熱時效，加上當時對振動消除應力的機理還不十分明確，且高速電機尚未出現造成當時的振動時效設備沉重、調節不便，因此該項技術一直未得到大的發展和廣泛應用。直到上世紀50—60年代由于能源危機的出現，美、英等國才又開始研究振動時效的機理和應用工藝。特別是到上世紀70年代由于可調高速電機的出現大大推動了振動消除應力裝置的發展：1973年英國制成手提式振動時效系統VCM80，后來美國馬丁工程公司也研制出比較先進的LT-100R型振動時效系統。這些比較先進的激振裝置，促進了振動消除應力工藝的發展和實際應用。由于這種工藝日趨成熟，振動和控制設備日臻完善，目前振動時效已在英、美、俄、德等國被普遍采用，他們幾乎所有機械廠都配備了振動時效裝置，尤其是起重機械廠的大件和基礎零件全部采用了振動時效。我國也從上世紀70年代后期

振動時效應用技術特點