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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一定时间的振动处理，消除和均化其残余应力，使工件尺寸精度获得稳定的一种工艺。这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。近年来在国内外已得到迅速的发展和广泛的应用。
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。为了降低和均化工件内的成型内应力，保持构件的尺寸精度，生产上采用的方法大致可分为以下两大类。 *一类：使内应力大量消除，如热时效（将构件加热到一定温度，保温一段时间然后缓慢冷却至室温）一般可以消除残余应力的30-80%。 第二类：均化部分内应力，提高工件的松弛刚度，如自然时效和加载处理等。振动时效的作用是以上两类时效方法综合的结果，它不仅大量消除和均化成型内应力（降低成型内应力30-60%），而且还可以有效的提高构件的松弛刚度，提高构件的抗动载荷变形能力。对于振动时效的原理可从下面几个方面来综合分析。
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工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。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动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，并强化了金属基体。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变形为止。此时，振动便不再产生消除和均化残余应力及强化金属的作用。上述解释已由大量的试验加以证明。
从宏观角度分析，振动时效使工件产生塑性变形，降低和均化残余应力并提高材料的抗变形能力，无疑是导致工件尺寸精度稳定的基本原因。从分析残余应力松驰和工件变形中可知，残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松驰和再分布，使工件发生塑性变形。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。工件在振动处理后残余应力通常可降低30-60％，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，决定工件尺寸稳定性的另一重要因素是松驰刚性，或工件的抗变形能力。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。由振动时效的加载试验结果可知，经振动时效处理过的工件其抗变形能力不仅高于未经振动时效处理过的工件，也高于经热时效处理过的工件。振动时效通过共振的巨大能量而使材料得到强化，使工件的尺寸精度达到稳定。
此外，从位错、品格滑移等金属学理论上更能去解释振动时效的机理。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部位得以慢慢地回复平衡状态，使应力集中处的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，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，此处的残余应力在振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*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。 |
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