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

   國(guó)內(nèi)開(kāi)展振動(dòng)時(shí)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(guó)考查訪問(wèn)時(shí)，把這項(xiàng)技術(shù)帶回國(guó)內(nèi)，并開(kāi)始在機(jī)械部、航空部研究移植，并于“六五”期間在機(jī)械部提出的攻關(guān)課題之一—提高機(jī)床鑄件產(chǎn)品質(zhì)量的大課題里面確定了“振動(dòng)時(shí)效可行性研究”這一子課題，并由北京機(jī)床研究所和四大機(jī)床廠來(lái)完成這一課題。經(jīng)過(guò)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(dòng)時(shí)效工藝的可行性。由于受當(dāng)時(shí)簡(jiǎn)易設(shè)備的限制，一些工藝參數(shù)很難測(cè)量也限制了這項(xiàng)技術(shù)的研究和應(yīng)用。

 

金屬構(gòu)件在冷熱加工過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生殘余應(yīng)力。而殘余應(yīng)力的存在又對(duì)工件造成變形和開(kāi)裂等影響，因此消除殘余應(yīng)力的時(shí)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(shí)效”。消除殘余應(yīng)力的工藝方法大致分為：自然時(shí)效、熱時(shí)效、振動(dòng)時(shí)效、靜態(tài)過(guò)載時(shí)效、熱沖擊時(shí)效、超聲沖擊時(shí)效等，其中振動(dòng)時(shí)效方法環(huán)保、經(jīng)濟(jì)、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(lái)越多的應(yīng)用于機(jī)械加工的各個(gè)工序中。

從宏觀角度分析，振動(dòng)時(shí)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(wú)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(shí)效方法以消除和降低殘余應(yīng)力，和危險(xiǎn)的峰值應(yīng)力。振動(dòng)時(shí)效同樣可以降低殘余應(yīng)力。工件在振動(dòng)處理后殘余應(yīng)力通?？山档?，同時(shí)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(shí)雖然零件具有殘余應(yīng)力，但因其抗變形能力強(qiáng)，而不致造成大的變形。在這一方面，振動(dòng)時(shí)效同樣表現(xiàn)出較好的作用。由振動(dòng)時(shí)效的加載試驗(yàn)結(jié)果可知，經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)的工件其抗變形能力高于未經(jīng)振動(dòng)時(shí)效處理過(guò)的工件，也高于經(jīng)熱時(shí)效處理過(guò)的工件。振動(dòng)時(shí)效通過(guò)共振的能量而使材料得到強(qiáng)化，使工件的尺寸達(dá)到穩(wěn)定。

 

概括起來(lái)講振動(dòng)時(shí)效的工藝過(guò)程分四步進(jìn)行：

第1步：首先用彈性橡膠墊將要時(shí)效處理的工件在其節(jié)線附件支撐起來(lái)，并將激振器用弓形卡具卡緊在工件振動(dòng)時(shí)的波峰處，將測(cè)試工件振動(dòng)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(lái)，這一步又稱為準(zhǔn)備過(guò)程。

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

第三步：振動(dòng)時(shí)效設(shè)備以第二步測(cè)得參數(shù)為依據(jù)自動(dòng)（或手動(dòng)）確定出對(duì)工件進(jìn)行振動(dòng)處理的振動(dòng)頻率，并對(duì)工件進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效處理。在處理過(guò)程中隨時(shí)檢測(cè)振動(dòng)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(shí)即適時(shí)停止處理過(guò)程，這一步又稱為振動(dòng)處理過(guò)程。

第四步：振動(dòng)處理完畢后，振動(dòng)時(shí)效設(shè)備自動(dòng)對(duì)被時(shí)效處理工件的參數(shù)進(jìn)行再一次檢測(cè)，以便依據(jù)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，對(duì)振動(dòng)時(shí)效效果進(jìn)行判定。這一步又稱為時(shí)效效果檢測(cè)過(guò)程或振后掃描。

   振動(dòng)時(shí)效越來(lái)越多的被應(yīng)用于機(jī)械加工工藝中是因?yàn)檎駝?dòng)時(shí)效自身的特點(diǎn)決定的。也是經(jīng)過(guò)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)踐證明了的。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)與傳統(tǒng)的自然時(shí)效和熱時(shí)效相比：

◆ 時(shí)效處理好

研究和實(shí)際應(yīng)用證明，振動(dòng)時(shí)效對(duì)工件的時(shí)效好于燒煤、重油或煤氣的熱時(shí)效爐，而基本與電爐的時(shí)效相近。因?yàn)檎駝?dòng)時(shí)效克服了熱時(shí)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(dòng)時(shí)效處理的工件較一般熱時(shí)效處理的工件的尺寸穩(wěn)定性可提高。

◆ 投資少，經(jīng)濟(jì)

振動(dòng)時(shí)效設(shè)備的價(jià)格一般在2—8萬(wàn)元左右，就能滿足幾百噸以下工件的時(shí)效處理，而對(duì)大型工件建造熱時(shí)效爐窯不僅需投資幾十萬(wàn)元，而且占地面積大，應(yīng)用起來(lái)不靈活，如果工件少還不值得開(kāi)爐、工件太大時(shí)又裝不進(jìn)爐等。

◆ 適應(yīng)性

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

◆ 無(wú)環(huán)境污染問(wèn)題。

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

◆ 節(jié)能

振動(dòng)時(shí)效處理一個(gè)周期下來(lái)只用幾度電，與熱時(shí)效比較起來(lái)節(jié)能。

◆ 效率

自然時(shí)效需經(jīng)6個(gè)月至一年時(shí)間，熱時(shí)效也需要十幾至幾十個(gè)小時(shí)一個(gè)周期，而振動(dòng)時(shí)效只需十幾分鐘至一個(gè)小時(shí)即可完成。

◆ 適合不宜高溫時(shí)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(jī)械零件等等。