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振動時效發展歷史

振動時效在70年代起源于美國，后來在西德、英國、法國得到了廣泛的應用，目前在國外有8萬多臺設備在使用，我國也有5千多臺設備在機械加工企業使用，由于振動時效的無比的優越性，又適應現代工業對能源和環保的要求，我國從80年代出開始引進使用振動時效工藝，目前在某些方面已取代了傳統的熱時效和自然時效。 
振動時效在國外稱vsr(vibratory stress relief)這個復雜的術語表示了一個使金屬構件尺寸穩定的物理過程，這個過程是簡單的，它的直接結果是解決構件在加工過程中和加工后的變形問題，它利用受控振動對工件進行處理，在今天，這個過程的工藝方法已經非常簡單，其設備自動化程度非常之高，已使振動時效的應用變得非常經濟和簡單易行。 
工件在金剛石鑄造、金剛石焊接和金剛石切削加工過程中，由于受冷、熱溫度不均勻的作用，在工件表面和內部產生不均勻的殘余應力，致使工件處于不穩定狀態，降低了工件的尺寸穩定性和機械性能，使工件在加工和使用過程中產生應力變形而失敗，尺寸精度得不到保證。為了消除和均化殘余應力，穩定工件的尺寸精度， 過去通常采用熱時效和自然時效的方法，自然時效雖然不耗能源，但周期太長，需要場地太大，不適應大規模生產；熱時效是通過把工件加熱到相變溫度以下，在熱狀態下加速應力釋放，其周期較自然時效大為縮短，應用廣泛，但是退火爐造價高，使用費用也高，而且占地面積大，輔助設備多，能耗高，爐溫控制困難，工件易氧化，增加了清理工作量。還有因工件受熱不均而導致裂變或在冷卻過程中產生新的應力。此外，熱時效處理勞動條件差，污染環境，機械化自動化水平也不高。振動時效對于消除.均化和減小金屬構件的殘余應力，提高構件抗動載荷變形能力，穩定構件尺寸精度有非常好的效果，經濟效益尤其顯著。與上述兩種時效方法相比，振動時效具有無可比擬的優越性，其特點是： 
(1)降低工件內殘余應力(峰值應力)30%以上，同時使殘余應力分布均勻并處于相對穩定狀態。 
(2)振動時效處理的工件可提高抗變形能力，與熱時效和自然時效相比，振動時效處理的工件的抗靜載荷變形能力提高35%以上，抗動載荷變形能力可提高1-3倍。 
（3)勞動條件好，無污染，工件沒有氧化脫碳現象，無須清理氧化皮，工件保持原由的金屬光澤。 
(4)振動時效處理后，工件尺寸穩定性提高30-50%。 
(5)顯著節能，降低成本，縮短周期，與熱時效相比，振動時效節約成本90%以上，自然時效周期要半年以上，熱時效要1-2天，而振動時效通常僅需半小時，最長不超過50分鐘。 
(6)設備投資不到熱時效的1/10，而且維修簡單，維修費用低。 
(7)設備輕便易于攜帶，工藝簡單，適應性強，自動化程度高，不受工件大小，重量，工作地點限制，可用于各種金屬的鑄.焊.鍛件，特別是對大中型工件和需要二次時效的工件(半精加工后，淬火后等)，是目前使用方便，不受條件限制的最好的時效方法。 
(8)振動時效設備對所處理工件的參數自動記錄下來，為振動時效效果的判定和檢驗提供了可靠的依據。

用振動的方法消除金屬構件的殘余應力技術，于1900年在美國就取得了專利。但由于人們長期使用熱時效，加上當時對振動消除應力的機理還不十分明確，且高速電機尚未出現造成設備沉重、調節不便，因此該項技術一直未得到發展和應用。 

　　直到60年代由于能源危機，美國、英國、日本、聯邦德國等國才又開始研究振動時效的機理和應用工藝。特別是到70年代由于可調高速電機的出現，推動了振動消除應力裝置（VSR系統）的發展：1973年英國制成手提式VSR系統即VCM80，后來美國馬丁工程公司也研制出比較先進的設備LT-100R型VSR系統。法國和蘇聯也分別生產出PSV型和NB型VSR系統。這些比較先進的激振裝置，促進了振動消除應力工藝的發展和應用。 

據統計，目前世界上正在使用的VSR系統約有一萬臺以上。美國采用振動時效工藝的有700多個公司，蘇聯和東歐一些國家也在大量使用，都取得了明顯的經濟效益。許多國家都已將振動時效定為某些機械構件必須采用的標準工藝。在英國幾乎沒有一家公司不使用該項技術的。 

振動處理在國外的應用范圍比較廣，被處理構件的類型也比較多。例如： 

　　1．英國一機床公司生產大型精密機床，其床身與立柱要求精度為0.01mm/2m。過去采用熱時效其精度保持性較差，后來改用振動時效，滿足了精度要求，因此現在已將振動時效定為該項產品的標準工藝。 

　　2．英國生產的鋁合金鑄造精密泵體，其尺寸為275×300×150mm，也是用振動時效來保證其精度的。 

　　3．美國PX工程公司，用振動時效來消除8噸重的焊接結構齒輪的內應力，用以減少焊接裂紋。 

　　4．美國Pont Land電子專業公司，用該項技術處理4噸重的鍛件毛坯。該公司規定鍛件進行三次振動處理： 

　?。?）毛坯（2）粗加工后（3）精加工后。三次處理后即保證了鍛件的穩定性。 

5．美國華盛頓鋼鐵公司，對該公司生產的47噸重的剪床座進行振動處理。剪床座是用152mm至203mm厚的鋼板焊成，加強筋厚為38mm至76mm這樣大而重的構件只用40分鐘的振動處理就代替了過去的熱時效處理。 

6．美國西北工業公司對2800噸重的海洋鐵塔及1280噸重的鉆井平臺也采用過振動時效處理。 

　　7．英國對陸上井口平臺采用振動時效，井口平臺是由管徑為200mm的鋼管焊成6m×6m×2m管型構架。 

　　8．英國噴氣發動機火焰筒襯里，由于焊后熱膨脹而發生裂紋，報廢率占30％以上，后來采用振動時效工藝，報廢率幾乎為零。 

　　9．英國生產的所有專用機床床身都是用振動時效代替熱時效。有三十多家機床廠和十多個鍛壓設備廠都是將振動時效作為標準的生產工藝。 

　　美、英等國在其它工業部門也大里采用振動時效，如造紙機械廠、船舶軸承廠、激光焊機廠、齒輪箱制造廠、紡織機械廠、軋鋼設備廠、印刷機械廠、泵制造廠、采油設備廠、發電設備廠、鍋爐廠等都應用振動時效來消除構件的應力。 

　　自1975年以來,振動時效技術在我國也得到了較快的發展和推廣，在機床鑄件上取得了較大的突破。 

多年來，關于振動時效對焊接構件疲勞壽命的影響是國內外專家極為關心和爭論的焦點問題。我國一些單位做了許多研究，得出的結論認為，振動時效對金屬材料的力學性能有較大的影響，合理的振動時效工藝可以提高焊接構件的疲勞壽命。這些結論為振動時效在焊接構件上的應用奠定了理論基礎。 

振動時效工藝在國內經二十余年的研究應用，許多企業都在一些重要的基礎部件中應用了振動時效技術。