振動時效設(shè)備是在上個世紀(jì)初期產(chǎn)生并發(fā)展起來的消除應(yīng)力新方法。即工件在激振器所施加的周期性外力作用下產(chǎn)生共振，松弛殘余應(yīng)力，獲得尺寸精度穩(wěn)定性。也就是在機(jī)械的作用下，使構(gòu)件產(chǎn)生局部的塑性變形，從而使殘余應(yīng)力得到釋放，以達(dá)到降低和調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。但機(jī)械作用使應(yīng)力消除的程度是有限的，不可能*消除。因此振動時效設(shè)備往往是把應(yīng)力降低（主要是降低殘余應(yīng)力峰值）和重新分布作為主要目的。

    振動消除應(yīng)力是對構(gòu)件施加一交變應(yīng)力，如果交變應(yīng)力幅與構(gòu)件上某些點所存在的殘余應(yīng)力之和達(dá)到材料的屈服極*，這些點將產(chǎn)生塑性變形。如果這種循環(huán)應(yīng)力使某些點產(chǎn)生晶格滑移，盡管宏觀上沒有達(dá)到屈服極限，也同樣會產(chǎn)生微觀的塑性變形，況且這些塑性變形往往是首先發(fā)生在殘余應(yīng)力zui大點上，因此使這些點受約束的變形得以釋放從而降低了殘余應(yīng)力。這就是用振動時效設(shè)備可以消除殘余應(yīng)力的機(jī)理。

    用振動的方法消除金屬構(gòu)件的殘余應(yīng)力技術(shù)，1900年在美國就取得了。但由于人們*使用熱時效，加上當(dāng)時對振動消除應(yīng)力的機(jī)理還不十分明確，且高速電機(jī)尚未出現(xiàn)造成當(dāng)時的振動時效設(shè)備設(shè)備沉重、調(diào)節(jié)不便，因此該項技術(shù)一直未得到大的發(fā)展和廣泛應(yīng)用。直到上世紀(jì)50—60年代由于能源危機(jī)的出現(xiàn)，美、英等國才又開始研究振動時效設(shè)備的機(jī)理和應(yīng)用工藝。特別是到上世紀(jì)70年代由于可調(diào)高速電機(jī)的出現(xiàn)大大推動了振動消除應(yīng)力裝置的發(fā)展：1973年英國制成手提式振動時效設(shè)備系統(tǒng)VCM80，后來美國馬丁工程公司也研制出比較*的LT-100R型振動時效設(shè)備系統(tǒng)。這些比較*的激振裝置，促進(jìn)了振動消除應(yīng)力工藝的發(fā)展和實際應(yīng)用。由于這種工藝日趨成熟，振動和控制設(shè)備日臻完善，目前振動時效設(shè)備已在英、美、俄、德等國被普遍采用，他們幾乎所有機(jī)械廠都配備了振動時效設(shè)備裝置，尤其是起重機(jī)械廠的大件和*件全部采用了振動時效設(shè)備。我國也從上世紀(jì)70年代后期開始引進(jìn)和使用振動時效設(shè)備技術(shù)。

    現(xiàn)在的振動時效設(shè)備如圖所示：它是將一個具有偏心重塊的電機(jī)系統(tǒng)(激振器)用卡具安放在工件上并將工件用膠墊等彈性物體支承，如圖所示。通過主機(jī)控起動電機(jī)并調(diào)節(jié)其轉(zhuǎn)速，使工件處于共振狀態(tài)。一般工件經(jīng)30分鐘的振動處理即可達(dá)到調(diào)整殘余應(yīng)力的目的。  可見，采用振動時效設(shè)備來調(diào)整殘余應(yīng)力的技術(shù)是十分簡單和可行的。  

振動時效設(shè)備又稱振動消除應(yīng)力，指在通過控制激振器的激振頻率，使工件發(fā)生共振，讓工件產(chǎn)生適當(dāng)?shù)慕蛔冞\動并吸收部分能量，以致內(nèi)部發(fā)生微觀粘彈塑性力學(xué)變化，從而降低工件局部峰值應(yīng)力和均化工件的殘余應(yīng)力場尤其是表面的應(yīng)力集中區(qū)域，zui終防止工件變形與開裂，保證以后的尺寸穩(wěn)定精度。它是上個世紀(jì)初期開始出現(xiàn)并在五十年代以來獲得廣泛應(yīng)用的一項消除應(yīng)力的新技術(shù)。

    構(gòu)件經(jīng)過焊接、鑄造、鍛造、機(jī)械加工等工藝過程，在其內(nèi)部產(chǎn)生了殘余應(yīng)力，它*地影響了構(gòu)件的尺寸穩(wěn)定性、剛度、強(qiáng)度、疲勞壽命和機(jī)械加工性能，甚至?xí)?dǎo)致裂紋和應(yīng)力腐蝕。時效是降低殘余應(yīng)力，使構(gòu)件尺寸精度穩(wěn)定的方法。目前時效的方法主要有三種，即自然時效、熱時效和振動時效設(shè)備。   自然時效是zui古老的方法，它是把構(gòu)件置于室外，讓其經(jīng)過氣候、溫度的反復(fù)變化，在反復(fù)溫度應(yīng)力作用下，使殘余應(yīng)力松弛、尺寸精度獲得穩(wěn)定。一般認(rèn)為，經(jīng)過一年自然時效的工件，殘余應(yīng)力僅下降2～10％，但是卻較大地提高了工件的松弛剛度，因而工件的尺寸穩(wěn)定性很好。但因其時間太長，一般不在實際生產(chǎn)中采用。

    熱時效是傳統(tǒng)的時效方法，它是利用熱處理當(dāng)中的退火技術(shù)，通常是將工件加熱到500～650℃進(jìn)行較長時間的保溫后再緩慢冷卻至室溫。在熱的作用下通過原子擴(kuò)散及塑性變形使內(nèi)應(yīng)力消除。從理論上講采用熱時效時，只要退火溫度和時間適宜，應(yīng)力可以*消除。但在實際生產(chǎn)中通常認(rèn)為可以消除殘余應(yīng)力的70～80％，與此同時它能造成工件材料表面氧化、硬度及機(jī)械性能下降等缺陷。因此，人們一直在研究更好的方法來消除殘余應(yīng)力。  

振動時效設(shè)備之所以能夠部分地取代熱時效，在實際當(dāng)中被廣泛應(yīng)用，是與該項技術(shù)具有的一些明顯的*特征分不開的。  

1、投資少適用性強(qiáng)。與傳統(tǒng)的熱時效相比它無需龐大的時效爐，現(xiàn)代工業(yè)中的大型鑄件與焊接件越來越多也越來越大，如采用熱時效消除應(yīng)力則需建造大型時效爐，不僅造價昂貴、利用率低，而且爐內(nèi)溫度很難均勻，消除應(yīng)力效果差。采用振動時效設(shè)備可以*避免這些問題。因此，目前對長達(dá)幾米至幾十米的橋梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重達(dá)幾噸至幾十噸的超重型鑄件，較多地采用了振動時效設(shè)備。 

2、生產(chǎn)周期短效率高。熱時效往往需要經(jīng)過數(shù)十小時的周期方能完成，而振動時效設(shè)備一般只需數(shù)十分鐘即可完成。而且，振動時效設(shè)備不受場地限制可減少工件在時效前后的往返運輸。如將振動設(shè)備安置在機(jī)械加工生產(chǎn)線上，不僅使生產(chǎn)安排更加緊湊而且可以消除加工過程中產(chǎn)生的應(yīng)力。  

3、使用方便。振動時效設(shè)備設(shè)備體積小、重量輕，便于攜帶，我國目前生產(chǎn)的激振器可振動處理300噸以下的工件，但振動裝置本身僅重幾十公斤。國外生產(chǎn)的可振動處理5公斤至150噸工件的振動設(shè)備其總重也不過一百公斤。正是由于振動處理不受場地限制，振動裝置又可攜至現(xiàn)場，所以這種工藝與熱時效相比，使用簡便，適應(yīng)性較強(qiáng)，可排在任何工序之間也可多次進(jìn)行。  

4、節(jié)約能源，降低成本，無廢渣、廢氣及輻射等污染。在工件的共振頻率下進(jìn)行時效處理，耗能極小。實踐證明，功率為0.25至1馬力的機(jī)械式激振器可振動150噸以下的工件。其能源消耗僅為熱時效的3～5％，成本僅為熱時效的8～10％。加之熱時效時均需要以煤、油等做為燃料不可必免地要排出大量的廢渣、廢氣等不能夠滿足越來越高的環(huán)保要求。故振動時效設(shè)備已逐漸成為去應(yīng)力的*選擇。  

5、機(jī)械性能顯著提高。經(jīng)過振動時效設(shè)備處理的工件其殘余應(yīng)力可以被消除20～80％左右，高拉應(yīng)力區(qū)消除的比低應(yīng)力區(qū)大。

  當(dāng)然振動時效設(shè)備也存在著一定的局限性；首先它有一定的噪聲特別對于箱形和板形工件時效噪聲較大；其次工藝效果在很大程度上取決于工藝員對工件關(guān)鍵部位及需重點去應(yīng)力部位的理解和現(xiàn)場有效振型的選擇；再有，它不適于高壓容器、殘余應(yīng)力較小的工件、大尺寸的薄板焊件、薄壁鑄件、大部分冷加工件、彈性結(jié)構(gòu)應(yīng)力為主的工件、剛性過大或尺寸過小的工件。

  盡管振動時效設(shè)備有一些局限性但在部分行業(yè)和部分材質(zhì)的零件上的時效效果還是非常顯著的。隨著人們對振動時效設(shè)備技術(shù)的進(jìn)一步了解，可以逐步減小它的局限現(xiàn)性。如通過對工件采取隔離，或錯開工作時間等辦法可降低時效的噪聲；對于部分不適用激振器進(jìn)行時效處理的可通過振動平臺來進(jìn)時效處理；以及對相關(guān)工藝人員進(jìn)行培訓(xùn)的方法等等，到目前為止我國已有數(shù)千家機(jī)械廠在使用振動時效設(shè)備。正是由于振動時效設(shè)備技術(shù)的不斷發(fā)展、經(jīng)濟(jì)效果日益明顯，才使其應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。在機(jī)械制造、航空、化工器械、動力機(jī)械、造船等行業(yè)中，鑄件、鍛件、焊接件及有色合金等材料制造的各類零件均成功地采用了振動時效設(shè)備。振動時效設(shè)備已越來越受到各方面的重視，其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣闊。

  可提高使用強(qiáng)度和疲勞壽命，而且從根本上防止了金屬在熱時效過程中產(chǎn)生的翹曲變形、氧化、脫碳及硬度降低等缺陷。還可以提高構(gòu)件抗變形的能力，穩(wěn)定構(gòu)件的精度，提高機(jī)械質(zhì)量。

  實踐證明，振動時效設(shè)備適用于碳素結(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、鍛件、焊接件及機(jī)加工件的應(yīng)力消除。