振動時效源自于敲擊時效。在焊接過程中有經(jīng)驗的焊接師傅在施焊一段時間后立即用小錘對焊縫及周邊進行敲擊以防止產(chǎn)生裂紋，究其原因即是隨時將焊接應(yīng)力消除一些，以免產(chǎn)生較大的應(yīng)力集中。而實際上這種敲擊的能量是有限的，后來人們發(fā)現(xiàn)使工件產(chǎn)生共振時，可給工件輸入振動能量，從而于1915年在美國產(chǎn)生了世界關(guān)于振動消除殘余應(yīng)力的專利，并出現(xiàn)了振動時效設(shè)備。但由于當時難以制造出高頻率的振動時效設(shè)備，且對其機理也尚待研究，所以二十世紀五十年代以前，這項技術(shù)的發(fā)展十分緩慢。到了五十年代后期，由于電機制造水平不斷的提高，輕巧的振動時效設(shè)備陸續(xù)在美國、德國、英國、法國、蘇聯(lián)等國家出現(xiàn)，并不斷地被應(yīng)用到機械制造業(yè)中，實際應(yīng)用證明振動時效比熱時效能提高工件的尺寸穩(wěn)定性。實際應(yīng)用的成功又促進了人們對機理的探討。到目前為止，上述國家的較大型機械制造廠商基本上在采用振動時效工藝。

   國內(nèi)開展振動時效研究比較晚，早是由孫照清總工程師等老一輩的工程技術(shù)人員74年出國考查訪問時，把這項技術(shù)帶回國內(nèi)，并開始在機械部、航空部研究移植，并于“六五”期間在機械部提出的攻關(guān)課題之一—提高機床鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的大課題里面確定了“振動時效可行性研究”這一子課題，并由北京機床研究所和四大機床廠來完成這一課題。經(jīng)過幾年的努力與其它兄弟院所一起取得了一定的成果，證明振動時效工藝的可行性。由于受當時簡易設(shè)備的限制，一些工藝參數(shù)很難測量也限制了這項技術(shù)的研究和應(yīng)用。

 

金屬構(gòu)件在冷熱加工過程中，會產(chǎn)生殘余應(yīng)力。而殘余應(yīng)力的存在又對工件造成變形和開裂等影響，因此消除殘余應(yīng)力的時效工藝就很重要了。能降低殘余應(yīng)力，使工件尺寸穩(wěn)定的工藝方法都叫“時效”。消除殘余應(yīng)力的工藝方法大致分為：自然時效、熱時效、振動時效、靜態(tài)過載時效、熱沖擊時效、超聲沖擊時效等，其中振動時效方法環(huán)保、經(jīng)濟、方便，在提高金屬構(gòu)件尺寸穩(wěn)定性方面具有較好的效果，因此被越來越多的應(yīng)用于機械加工的各個工序中。

從宏觀角度分析，振動時效使工件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化殘余應(yīng)力并使材料的抗變形能力加大，無疑是導(dǎo)致工件尺寸穩(wěn)定的原因。從分析殘余應(yīng)力松馳和工件變形中可知，殘余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松馳和再分布，使工件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低殘余應(yīng)力，和危險的峰值應(yīng)力。振動時效同樣可以降低殘余應(yīng)力。工件在振動處理后殘余應(yīng)力通?？山档停瑫r也使峰值應(yīng)力降低，使應(yīng)力分布均勻化。

除殘余應(yīng)力值外，決定工件尺寸穩(wěn)定性的另一因素是松馳剛性，或工件的抗變形能力。有時雖然零件具有殘余應(yīng)力，但因其抗變形能力強，而不致造成大的變形。在這一方面，振動時效同樣表現(xiàn)出較好的作用。由振動時效的加載試驗結(jié)果可知，經(jīng)振動時效處理過的工件其抗變形能力高于未經(jīng)振動時效處理過的工件，也高于經(jīng)熱時效處理過的工件。振動時效通過共振的能量而使材料得到強化，使工件的尺寸達到穩(wěn)定。

 

概括起來講振動時效的工藝過程分四步進行：

第1步：首先用彈性橡膠墊將要時效處理的工件在其節(jié)線附件支撐起來，并將激振器用弓形卡具卡緊在工件振動時的波峰處，將測試工件振動情況的傳感器用磁座吸緊在工件上，并用電纜線將激振器、傳感器和控制器連接起來，這一步又稱為準備過程。

第二步：振動時效設(shè)備以掃描的方式自動檢測出被時效處理工件的固有共振頻率和應(yīng)該給工件振動能量的大小，這一步又稱為振前掃描。

第三步：振動時效設(shè)備以第二步測得參數(shù)為依據(jù)自動（或手動）確定出對工件進行振動處理的振動頻率，并對工件進行振動時效處理。在處理過程中隨時檢測振動參數(shù)和工件殘余應(yīng)力的變化，而殘余應(yīng)力不再消除時即適時停止處理過程，這一步又稱為振動處理過程。

第四步：振動處理完畢后，振動時效設(shè)備自動對被時效處理工件的參數(shù)進行再一次檢測，以便依據(jù)國家標準，對振動時效效果進行判定。這一步又稱為時效效果檢測過程或振后掃描。

   振動時效越來越多的被應(yīng)用于機械加工工藝中是因為振動時效自身的特點決定的。也是經(jīng)過現(xiàn)場實踐證明了的。振動時效技術(shù)與傳統(tǒng)的自然時效和熱時效相比：

◆ 時效處理好

研究和實際應(yīng)用證明，振動時效對工件的時效好于燒煤、重油或煤氣的熱時效爐，而基本與電爐的時效相近。因為振動時效克服了熱時效爐爐溫不均而造成消除應(yīng)力不均勻之難題，而且避免了工件因加熱而降低其抗變形能力的影響，所以一般經(jīng)振動時效處理的工件較一般熱時效處理的工件的尺寸穩(wěn)定性可提高。

◆ 投資少，經(jīng)濟

振動時效設(shè)備的價格一般在2—8萬元左右，就能滿足幾百噸以下工件的時效處理，而對大型工件建造熱時效爐窯不僅需投資幾十萬元，而且占地面積大，應(yīng)用起來不靈活，如果工件少還不值得開爐、工件太大時又裝不進爐等。

◆ 適應(yīng)性

振動時效技術(shù)的使用不受場地、工件大小、形狀、重量等條件的限制，由于振動時效設(shè)備只有幾十公斤，所以對大型工件可就地進行時效處理。同時根據(jù)工藝要求可安排在工件不同的加工工序間進行時效處理

◆ 無環(huán)境污染問題。

隨著人們對環(huán)境要求的提高，熱時效爐窯的煙氣、粉塵、爐渣問題已受到限制，振動時效則能完全避免，這也是振動時效技術(shù)被國家環(huán)保局近幾年一直推廣的原因。

◆ 節(jié)能

振動時效處理一個周期下來只用幾度電，與熱時效比較起來節(jié)能。

◆ 效率

自然時效需經(jīng)6個月至一年時間，熱時效也需要十幾至幾十個小時一個周期，而振動時效只需十幾分鐘至一個小時即可完成。

◆ 適合不宜高溫時效的工件消除應(yīng)力處理

如不銹鋼件、有色金屬件、焊修后的機械零件等等。