振動處理過程中材料的應力和應變

振 動處理是對構件施加-交變應力，而殘余應力相當于平均應力而改變了總應力的應力水平。但在交變應力作用下，殘余應力是一個不穩(wěn)定的力學量，在振動處理過程 中逐漸下降，使總應力水平降低。從這個圖中可以看到在振動處理過程中殘余應力的變化情況，當材料受到等幅交變應變作用、如果材料已經屈服，則殘余應力下 降。設處理前的殘余應力為σA，回線ACB是次交變循環(huán)時的應力和應變曲線。當總應力超過A點后，材料進入塑性直到C點。而CB又平行于彈性線，CB 末端卻又偏離彈性線。這些現(xiàn)象都是由包效應所致。經過一定次數(shù)的循環(huán)后應力和應變均處于穩(wěn)定的回線上。如圖中曲線所示，殘余應力由σA下降到σB而不 再變化。

從原理上說是相同的，都說明要使構件中的殘余應力下降，必須使作用應力疊加后大于材料的屈服極限

如果殘余應力下降后，作用應力與殘余應力之和小于屈服極，則構件保持穩(wěn)定的應力狀態(tài)。因此振動處理到一定周次后，如果不提高作用應力的量值，則繼續(xù)處理已不再起作用。

 實踐證明振動時效替代熱時效后可節(jié)約能源90%以上，提高抗變形能力30%以上，尺寸穩(wěn)定性提高30%以上，疲勞壽命提高20%以上。處理時效通常只需15 —45分鐘，不分場地，不受工件尺寸、形狀、重量等限制，可處理幾公斤至幾百噸的工件。便攜工件不需運輸可就地處理，可插在任何工序之間進行處理。采用振 動時效可提高工效幾十倍，它具有減少環(huán)境污染、縮短生產周期、改善勞動條件、工藝簡便等優(yōu)點，是一項投資少、見效快、綜合效益顯著的工藝。
   振動時效適應于碳素結構鋼、低合金鋼、不銹鋼、鑄鐵、有色金屬（銅、鋁、鋅及其合金）等鑄件、鍛件和焊接件及其機加工件

目前各國采用的振動消除應力設備工藝，大多數(shù)是共振時效。這種工藝是將激振器牢固地夾持在被處理工件的適當位置上，通過振動設備的控制部分，根據工件的大小和形狀調節(jié)激振力，并根據工件的固有頻率調節(jié)激振頻率，直至使聯(lián)結在工件上的振動傳感器（速度計或加速度計）所接收的信號達到一個大值。這時標志工件已達到共振。在這種狀態(tài)下持續(xù)振動一段時間，即可達到消除應力、穩(wěn)定尺寸精度的目的。 由于這種工藝日趨成熟，振動和控制設備日臻*，振動時效已為十多個工業(yè)發(fā)達國家廣泛采用。美國某應力消除公司，進行5000多項振動時效處理，結果分析成本僅為熱時效的10%，在消除應力方面可取代熱時效。英國和西德對飛機裝配型架的焊接梁和框架普遍采用了振動時效，蘇聯(lián)金屬切削機床實驗科學研究院將振動時效工藝推薦給各機床廠，某些重型機床廠的大件和全部采用了振動時效。 我國近年來在振動時效的研究與應用方面也取得了長足的進展。實際使用情況表明，經過振動時效的工件尺寸精度穩(wěn)定性良好，振動時效費用僅為熱時效的10%左右，能源消耗不到熱時效的5%。

振動時效機 振動時效技術又稱“振動消除應力法”，國外簡稱“VSR”技術。它的實施過程是通過振動時效裝置的控制系統(tǒng)控制激振器的轉數(shù)和偏心作用在工件上產生離心 力，使工件發(fā)生共振（諧振），讓工件需時效部位產生一定幅度、一定周期的交變運動，并吸收能量，經過一定時間的振動引起工件微小塑性變形及晶粒內部位錯逐 漸滑移，并重新纏繞釘扎使得殘余應力被消除和均化，防止工件變形和開裂，從而達到提高工件尺寸精度穩(wěn)定性，增強工件的抗變形能力和提高疲勞壽命。