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振动时效的过程实质上是金属材料内部晶体位错运动、增殖、塞识和缠结的过程

振动时效优于稳定工件尺寸精度、提高静音、动态载荷变形能力。这也是机床行业大多数应用振动时效技术的原因之一。从微观上看，当温度零度以上时，金属原子总是处于质子运动，这些原子质子由于自残余应力的影响而处于不平衡运动状态，但努力回到平衡位置，这需要能量。振动时效是指给金属元件以机械能，释放限制金属原子重置的残余应力，提高金属原子返回平衡位置的速度。

在金属物理学中，振动时效过程本质上是金属材料内部晶体电位运动、增殖、栓塞识别、纠缠的过程。金属材料发生错误，零部件内部产生的交叉动态应力与内部残余应力重叠，应力高的区域出现错误的滑动，从而导致微小的塑性变形。错误的滑动在一个方向上累积成直线。微应变累积识别宏观量后，金属组织内残余应力较大处的电位堵塞交替开通，局部释放较大的残余应力，相应地元件宏观应力缓解，残余应力降至峰值，重新承受元件的原始应力场，终导致元件的残余应力堵塞，阻碍电位移动，随后机体加强，提高了元件的变形性，零件的尺寸精度稳定。

关于振动时效过程的道理，国内外进行了大量研究，取得了以下一致。振动时效是指对金属元件施加周期性力(动态应力)。在振动时效过程中，金属构件各部分施加的动态应力与内部应力重叠，当叠加振幅大于金属构件的屈曲极，金属构件的内部点晶格会滑动，产生小的塑性变形，终达到残余应力。

从宏观角度来看，振动时效使零件塑性变形，减少和平均残余应力，提高材料的变形耐受性，无疑是零件尺寸精度稳定的基本原因。分析了残余应力松弛和零件变形，发现残余应力的存在和不稳定性导致应力松弛和再分配，使零件发生塑性变形。因此，为了消除和减少残余应力，特别是危险的大应力，通常好在热时效法。振动时效也能降低残余应力。零件振动处理后，残余应力通常可以降低到20-30%，有时可以降低到50-60%，还可以降低峰值应力，使应力分布均匀。

除了残余应力值外，决定零件尺寸稳定性的另一个重要因素是松弛刚度或零件抗变形能力。 虽然零件有很大的残馀应力，但由于抗变形能力强，有时不会引起大的变形。 在这方面，振动时效也表现出明显的作用。 振动时效的载荷试验结果表明，振动时效构件的抗变形能力不仅未时效的零件，而且经热时效处理的零件。 振动会强化材料，使零件的尺寸精度稳定。

从微观上分析，振动时效可以看作是以循环载荷形式施加在零件上的附加应力。 众所周知，工程中采用的材料并不是理想的弹性体，其内部存在不同类型的微观缺陷，铸铁中还存在大量切割不同形状金属机体的石墨。 因此，无论是钢、铸铁还是其他金属，其中微观缺陷附近都存在一定程度的应力集中。 受到振动时，施加在部件上的交变应力会与部件中的残馀应力重叠。 当应力叠加结果达到一定数值时，在应力集中严重的部位会超出材料的屈服极限发生塑性变形。 这种塑性变形降低了这里的残馀应力峰值，强化了金属基体。 并且，振动对残馀应力和残馀应力叠加的代数以及其他应力集中严重的部位也有同样的作用，直到不再发生任何部位的塑性变形。 此时，振动不再产生消除和均衡残留应力、强化金属的作用。

时效技术大盘点
消除残余应力的技术称为时效技术，一般包括自然时效、热时效以及振动时效。
1、自然时效
自然时效是将工件长时间置于自然条件下，比如露天、海洋等场所，利用昼夜的温差和复杂多样的“环境震荡”，使金属发生缓慢、细微的收缩和膨胀，经长期积累得到释放残余应力的目的。自然时效对应力的均化效果较好，但其周期长、效率低且占用场地大，难以适应现代生产需要。
2、热时效
热时效是在合适的温度下，对工件进行退火或回火处理，可以很好地起到消除残余应力的目的。作为传统工艺，热时效能够很好地对工件中残余应力进行消除，并能一定程度上改善材料特性。然而，热时效需要的加热炉，费用高(通常1～1.2万元/m2)，能耗高，生产成本高，污染大。并且炉内温度不均匀，容易产生新的变形和二次应力。
3、振动时效
振动时效技术起源于对锤击法消除构件局部残余应力的实践摸索，早于1906年由美国物理学家J.W.Stratt提出并取得专利，发展至今仅有百余年历史。有别于传统热时效，振动时效的宏观机理是通过动应力与残余应力的叠加大于材料的屈服极限，是一种非热的残余应力消除与均化方法，不产生氧化皮与热变形的同时，具有能耗低、占地小、时间短，对处理材料的限制少等特点，因此具有可观的经济效益与应用价值。

在21世纪初一种新的振动时效技术在中国出现了，她摒弃了原有振动时效技术攻关方向，辟蹊径，从另外一个全新的角度，去诠释振动时效的价值。突破了原有的技术瓶颈，迎来了振动时效应用的一个全新时代。因为其找频方式与处理频率，被称为频谱谐波技术。频谱谐波技术不再沿用原有的扫频方式，而是通过对工件进行频谱分析找出工件的几十种谐波频率，在这几十种谐波频率中优选出对消除工件残余应力效果佳的五种不同振型的谐波频率进行时效处理，达到多维消除应力提高尺寸精度稳定性的目的。频谱谐波方式不论工件大小、频率刚性高低、材料特性均能找出五种不同振型的谐波峰。不受激振器的转速范围限制，对激振点和拾振点无特殊要求，能够处理亚共振无法处理的高刚性高固有频率工件，能够满足对尺寸精度要求高的工件，振动噪音低，在机械行业的覆盖面已达到近。处理的转速全部在6000RPM以下，也解决了亚共振设备噪音大的问题。

振动消除应力实际上就是用周期的动应力与残余应力叠加，使局部产生塑性变形而释放应力。这里，残余应力是作为平均应力提高周期应力水平而起作用的。
振动处理是对构件施加一交变应力，如果交变应力幅与构件上某些点所存在的残余应力之和达到材料的屈服极，这些点将产生塑性变形。如果这种循环应力使某些点产生晶格滑移，尽管宏观上没有达到屈服极限，也同样会产生微观的塑性变形，况且这些塑性变形往往是发生在残余应力大的点上，因此，使这些点受约束的变形得以释放从而降低了残余应力。这就是用振动时效可以消除残余应力的机理。