振動時效工藝（Vibrationg Stress Relief 縮寫為 VSR）源于西德，已在美、英、俄、日、德、法等國得到普遍應(yīng)用，自 1976 年引入我國后也已被幾乎所有機(jī)械行業(yè)采用，并被國家列為“七五”“八五”重點推廣項目。

振動時效主要用于降低和均化工件的殘余內(nèi)應(yīng)力，防止工件變形和開裂。

它是根據(jù)工藝要求控制激振器的轉(zhuǎn)速和偏心使工件發(fā)生共振，讓工件需時效部位產(chǎn)生一定幅度、一定周數(shù)的交變運動并吸收能量，以便讓工件內(nèi)部發(fā)生一定的微觀粘彈塑性金屬力學(xué)變化，從而在一定程度上降低和均化工件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，提高工件將來的尺寸穩(wěn)定性及疲勞壽命等性能。它最后通過比較

時效前后及過程中工件的有效固有頻率及其加速度等參數(shù)的變化來定性地判斷時效效果。

振動時效適用于碳素結(jié)構(gòu)鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬（銅、鋁、鋅及其合金）等材質(zhì)的鑄件、煅件、焊接件及其機(jī)加工件。

振動時效相比熱時效節(jié)能 95%，處理時間只需二、三十分鐘，不占場地，便攜，工件不需運輸可就地處理，可插在任何工序之間多次處理，應(yīng)力均化效果好，尺寸穩(wěn)定性更好，工件表面無氧化，幾十米長、數(shù)百噸重、上千條焊縫的工件都可適用。

1、機(jī)理的力學(xué)描述

殘余應(yīng)力σr 必須和動應(yīng)力σd 疊加超過某一微觀極限[σ]才能得到降低或均化,即 σd+σr≥[σ].

振動時效機(jī)理的另一種描述是：通過模擬工況讓以后可能產(chǎn)生的變形與開裂提前釋放。所以，時效時也可先分析工件的工況再找出合適的振型及振幅去模擬工況。這樣，時效后時效參數(shù)若穩(wěn)定下來，工件在該工況下就不會產(chǎn)生變形。

2、常規(guī)振動時效設(shè)備構(gòu)成

主機(jī)：控制電機(jī)、識別、處理、顯示、打印參數(shù)

激振器及測速裝置：激振器強迫工件振動，測速裝置將電機(jī)轉(zhuǎn)速反饋回主機(jī)，作為受強迫振動的工件的振動頻率

加速傳感器：把加速度信號反饋到主機(jī)

卡具：把激振器固定在橫梁或滾輪架（即下圖中工件）上

膠墊：隔振、降噪

3、具體操作：

影響 VSR 效果的主要因素除時效時間、振幅外，更主要的是工件時效時的振型（也即與其一一對應(yīng)的共振頻率）。因為振型決定了工件時效時的動應(yīng)力場，而 VSR 的機(jī)理之一就是動應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加超過某一極限就會導(dǎo)致殘余應(yīng)力降低，所以振型也決定了工件各點的殘余應(yīng)力降低效果。

振型決定了工件各點的殘余應(yīng)力降低效果，正確并完整的工藝如下：先分析工件的材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、工藝要求、工況失敗原因、殘余應(yīng)力分布，需重點去應(yīng)力部位，預(yù)期動應(yīng)力分布等，在振前對工件多點掃頻，在線打印有關(guān)曲線數(shù)據(jù)，綜合所有掃頻曲線對應(yīng)的固有頻率，操作者一邊快速用遙控功能調(diào)整轉(zhuǎn)速，

一邊用手去快速判斷識別各頻率對應(yīng)的振型，找出可有效消除工件關(guān)鍵部位應(yīng)力的有效振型（及其對應(yīng)的有效頻率），直接對這些有效頻率（或曰有效振型）時效，同時在線打印 g～t 曲線以觀察時效進(jìn)程，以決定何時停機(jī)，然后通過對該頻率（振型）局部掃頻，局部打印（這點計算機(jī)可自動實現(xiàn)），以驗證

評價工件上對應(yīng)該峰值（或振型）下的那些關(guān)鍵部位的時效效果。如果該振型不能覆蓋工件的所有關(guān)鍵部位，則應(yīng)對其它關(guān)鍵部位對應(yīng)的振型（或固頻）進(jìn)行時效。

按照科學(xué)振動時效理論中有關(guān)振型分析的工藝原則去做，目前工藝人員已可準(zhǔn)確預(yù)知去應(yīng)力部位。若盲目振動時效則不然。

以起重機(jī)橫梁（見下圖 a）為例：

掃描得 a-n 曲線如圖（b）,根據(jù)科學(xué)振動時效原理，進(jìn)行振型分析后由圖（c）（d）顯然可見：共振頻率 n1 可重點消除 A 區(qū)應(yīng)力,n2 可重點消除 B 區(qū)應(yīng)力。

所以，以振型為核心的科學(xué)振動時效理論，結(jié)合以搖控識別振型、在線打印、多振型時效為基本功能的科學(xué)振動時效設(shè)備，可準(zhǔn)確去除工件關(guān)鍵部位的殘余應(yīng)力。

4、振動時效具有如下工藝效果：

1）可降低殘余應(yīng)力峰值，均化殘余應(yīng)力場：

以某焊接框架振動前后殘余應(yīng)力分布圖為例：

2）可提高工件的疲勞壽命：

以某焊接框架為例：

3）可提高工件抗靜載變形能力：

以某灰鐵床身加載前后導(dǎo)軌垂直面內(nèi)不直度變化量（μm）為例：

4）可提高工件抗動載變形能力：振動時效比熱時效提高 70%，比不時效提高 1-3 倍

5）可提高工件的尺寸保持精度：

銑床工作臺 11 個月后變形分布如右圖：