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。


我国近年来在振动时效的研究与应用方面也取得了长足的进展。实际使用情况表明,经过振动时效的工件尺寸精度稳定性良好,振动时效费用仅为热时效的10%左右,能源消耗不到热时效的5%。


由于振动时效的技术经济效果日益显著,其应用范围也不断扩大。在机械制造、航空、化工器械、动力机械等行业中,用钢、铸铁、有色合金等材料制造的各类零件成功地采用了振动时效。


 

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