振动时效与残余应力
振动时效去应力原理
振动时效去应力原理
振动时效去应力原理是一种常见的材料处理方法，它可以对金属
材料进行去应力处理，提高材料的强度和稳定性。
该原理基于材料的
弹性形变和塑性形变在振动作用下的不同表现，通过特定的振动参数
来实现去除材料内部的残余应力。
首先，振动时效去应力原理的机理在于材料的谐振运动。
当金属
材料处于振动状态下，随着振幅和频率的不断变化，原有的应力状态
会逐渐发生改变，最后逐渐趋于平衡。
这种过程中，材料内部的位错
结构也会发生变化，从而实现应力的去除。
其次，振动时效去应力原理的优越性在于处理效果的稳定性和可
控性。
相比传统的热处理方法，振动时效去应力可以根据不同材料和
应用需求进行调整，更加精准地控制振动参数，从而实现理想的去应
力效果。
而且振动时效去应力不会对材料本身的物理和化学性质造成
太大的影响，因而材料的强度和稳定性可以得到保持。
此外，振动时效去应力原理的适用范围也非常广泛。
它可以用于
各种金属材料的去应力处理，如钢材、合金、铜材等等。
加之其处理
时间较短，能够高效地提升材料性能，振动时效去应力已经成为了众
多行业的必备技术之一，如航空航天、汽车、造船、机器制造等行业。
综上所述，振动时效去应力原理是一种非常重要的材料处理技术，它通过振动参数的调整来实现对金属材料的去应力处理，提高了材料
的强度和稳定性。
在未来，随着科技的不断发展和实践的不断积累，相信振动时效去应力原理会为各种工业应用带来更多的惊喜。
振动时效在HT-7U核聚变真空装置残余应力消除中的应用
摘
要： 针对 ＨＴ一 ｕ核聚变真空装置拼焊过程 中产生的焊接 变形 ， ７ 通过应用振动时效（ ｂ ｔｒ ＳｒｓＲｅｅ， Ｒ）＂ ， Ｖ． ｏｙ ｔ ｓ ｌｆ ｎ ｅ ｉ ＶＳ ７ 以消除拼
焊处残余应力． 了盲孔法测量残余应 力的原理 ， 介绍 并通过振 动过程 中动应 力分析 和 Ｖ Ｒ 工艺前后残余应力的测量， Ｓ 了解拼焊 处动应力
＝
（） １
（） ２
ｏ ＋４Ｂｃ ｓ ｙ
一
，
＝
（ ｌＢ） Ｅ－ ３
，
（） ３ （） ４ （） ５ （） ６
力松驰 、 峰值降低 ， 应力分布均化 ， 构件抗变形能力增 强， 尺寸稳定性提高． 它是一种局部替代热时效的新工
艺， 对大型钢结构焊接件而言 ， 它与热时效相 比具有 不 可 比拟 的优点 ． 本次试验通过对 Ｈ 一 Ｕ核聚变真空装置振动时 Ｔ７
因在 于 ：） 有 应 力 的局部 释 放 ； ） 孔 对应 力 分 布 １原 ２盲 的影 响 ；） 孔 加工 塑 性应 力 的影 响网在 应 变 花规 格 ３钻 ．
及钻孔工艺确定时， ３ 以上 点规律保持一定， 有：
ｓ＝ １ｏ； ｏ＝ ２ ； 占－３ ８； ｌｏ＇￣ ｏ分别对 Ｈ － Ｕ核聚变真空装置振动时 Ｔ７ 效前 和振动时效后焊接残余应力进行 了测量和分析． 真空装置由 ３４ 不锈钢制成 ，工件形状为 ｔ ６的扇 １Ｌ ／ １
２２ 动 应力分 析 ．
Ｊ ／５ ２— １ 准 把 动 应 力 作 为 振 动 时 效 的最 ＢＴ ９ ６９ 标
面旋转体 ， 测量点为外廓板与侧板的贴角焊缝 、 外廓 板与上孔管壁的贴角焊缝及外廓板连接焊缝． 测量数
第 ２ 卷第 ２ ５ 期 湖南科技大学学报【 自然科学版 ） ２１ ００年 ６ 月 ＪｕｎｌｆＨ ｎｎＵ ｉ ｒｔ ｏ Ｓ ｉ ｃ ｏｒ ｕａ ｎ ｅｓｙ ｆ ｃ ｎｅ＆ Ｔｃｎｌ ｙＮｔｒｌ ｃ ｎｅＥ ｉ ｎ ａｏ ｖ ｉ ｅ ｅｈｏ ｇ（ ａ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｉ ） ｏ ｕ ｅ ｔ ｏ
钢岔管振动时效消除焊接残余应力技术
激振 器 刚性连接在构件 上 ， 产 生激振 力 ， 带动 构件 产 生
振动的设备 。
Ａ位 置 ： 一 阶共 振 加 速 度 峰 值 已从 振 前 ５ ４ ． ７ ｍ ／ ｓ 升 高 到 振后 ６ ７ ． ０ ｍ ／ ｓ ； 一 阶 共 振 频 率 由振 前 ６ ８ ８ ５ ｒ ｐ ｍ 左 移 至
（ 高） ， 岔 管最 大设 计 水 头 ４ ２ １ ｍ（ 不含水锤水头 ） 。岔 管 焊 接 后
焊缝处 的焊接残余应 力大 、 焊接 残余应 力复 杂 ， 而焊接 残余应 力是造成焊缝变形 、 降低焊缝疲劳寿命及焊缝冷裂 纹产生 的主
要 因素 。
１ ． ２ 振 动 时 效 消 应 方 法 介 绍
１ 研 究 背 景 １ ． １ 木 星 土 水 电站 岔 管 概 况
木 星土水 电站钢 岔管材料选用 Ｒ ｍＩ ＞６ ０ ０ Ｎ ／ ｍ ｍ 级容器用
高 强 钢 ＷＤ Ｂ ６ ２ ０ ， 岔管板 厚 为 ５ ０ ｍ ｍ， 月牙 肋板 厚 为 １ ０ ０ ｍｍ。
岔管 的最大 外 形 尺 寸 为 ４ ． ６ ｍ（ 长 ）×５ ． ２ ｍ（ 宽 ）×３ ． ７ ｒ ｎ
振动时效消 除焊接残 余应 力的方 法是 指通过 振动 源对岔 管施加周期性的作用力 ， 在振 动过程中施加 到岔管各部 分的动 应力与岔管 内部残余应力叠加 ， 当叠加幅值大于金属 构件的屈 服极限时 ， 焊缝 的点晶格 发生滑移 ， 产生微小 的塑性变形 ， 焊缝
宏 观内应力随之松弛 ， 使焊接 残余应 力 的峰值下 降 ， 释放 和均
表１ 振 动 时 效 系 统 各 组 件 作 用
名 称 作 用
从 振 动 时效 工 艺 处 理 记 录 表 分 析 可 知 ： １ ） 第一次时效处理的振前 、 振 后 Ａ—ｎ曲 线对 比分 析 可 以
振动时效与残余应力
振动时效与残余应力随着机械设备的不断发展，精度和工作效率越来越高，因此在机械运动过程中，残余应力对于机械设备的稳定性和寿命有着重要的影响。
而振动时效也成为进一步提高机械设备精度和寿命的关键点之一。
本文将探讨振动时效及其对残余应力的影响。
残余应力残余应力是指材料在加工或制造过程中受到的不可避免的应力，它存在于各种金属、合金和非金属材料中。
残余应力对工件的稳定性、疲劳寿命和结构性质有着重要的影响。
在机械加工和装配过程中，存在很多可能导致残余应力的因素，如加工切削、热处理、装配、焊接等。
这些因素会改变材料的结构和性质，进而导致残余应力的产生。
而这些残余应力，会在机械设备的使用过程中逐渐释放，进而对设备稳定性和寿命产生影响。
振动时效振动时效是利用设备在加速的过程中产生的振动作用于材料上，使其得到一定的时效作用的加工方法。
它是通过机械设备在生产和使用过程中产生的振动来改善机械设备的性能和寿命。
在振动时效工艺中，加速振动的方式有很多，如震动台、振动机、激振器等。
通过振动，可以使材料内部结构得到有序排列，进而改善材料的性能，提高材料的硬度、强度和韧性等，从而进一步提高设备的性能和使用寿命。
振动时效对残余应力的影响振动时效在改善材料性能和提高机械设备寿命的过程中，也能够降低或消除残余应力。
一般来说，振动时效对保留在材料内部的残余应力具有很好的消除作用。
在振动时效的过程中，通过振动作用迫使残余应力得到释放和消除。
因为震动可以激励材料内部的分子和晶粒发生微小协调的位移，振动的作用会迫使残余应力重新分布，使其按照自然变化规律逐渐消失，从而达到消除残余应力的目的。
振动时效精辟的消除残余应力不仅会带来机械设备性能的提高和寿命的延长，更重要的是提高机械设备的工作效率，减少机械设备经常维护的时间和成本。
在机械设备制造、使用和维护过程中，残余应力是一个不可避免的问题，它会影响机械设备的稳定性和寿命。
为了降低和消除残余应力，振动时效成为了重要的方法之一。
采用振动时效工艺预防柴油机机体变形
采用振动时效工艺预防柴油机机体变形某厂新研发了一款W型大功率电喷柴油机，在进行性能试验后，对机体尺寸精度及各项形位公差进行重新检测，发现机体变形严重。
而产生变形的原因之一就是残余应力，残余应力主要包括机体铸件残余应力和冷加工残余应力的矢量和，所以需要对柴油机机体进行消除残余应力处理。
经过多次研究讨论后，决定采用振动时效工艺消除机体残余应力，并对振动时效前后的残余应力值进行检测，定量判断振动时效效果。
柴油机机体结构柴油机机体是V型结构，油管为衬管铸造，外形尺寸为4500*1480*1390，机体材料为球墨铸铁。
W型柴油机机体是一个满足*大强度和刚度设计的整体铸造件，用来安装曲轴、凸轮轴、动力组和其他安装在柴油机上的附件，铸件还包括安装座。
内部通道有主机油道和冷却水通道。
退火并粗加工后机体残余应力测试盲孔法是常用的残余应力测试方法之一，易于现场操作，精度高。
本次采用盲孔法对退火并粗加工后机体进行残余应力测试，仪器为聚航科技生产的JHMK残余应力测试系统。
试件的选取随机取一台经过退火处理并经过粗加工的柴油机体，粗加工后机体留量2mm作为测试的试件。
测点布置在机体的侧面、顶面及断面各布置9个测点，测得的的数据见表1。
表1 w型柴油机机体应力检测残余应力数据分析由表1可知，粗加工后机体内应力水平不算太高，但是有个明显的特点，即应力分布不均匀，如垂直机体长度的方向的应力ε⊥中，第9点为-300MPa，而最小的第6点只有-119MPa。
这种不均匀分布是造成结构易变形的根源，需要粗加工后进行处理，降低均匀残余应力。
振动时效工艺根据机体长宽高比率的结构特点，分析它的共振频率较高。
根据结构动力学的原理，工作时其支撑位置应尽量选在机体共振时的节线处，以保证工件共振时不消耗能量和产生噪声。
根据国内外振动时效工艺的实践经验，当工件的长与宽之比大于3，长与厚之比大于5时，则认为工件是梁型，在机体一侧距两端各2/9处用两位支撑，机体另一侧居中处用一位支撑。
振动时效去除高温合金件内部残余应力的方法及其应用
振动时效去除高温合金件内部残余应力的方法及其应用一、振动时效原理及优点振动时效的本质是利用高温合金细晶化时的微小位移效应，在受约束条件下引起晶界的剪切滑动，对高温合金件内部残余应力进行去除。
相比于传统的时效处理方法，振动时效具有以下优点：1、取样数少：振动时效需要的样品数量很少，一般1-2个即可进行。
2、时间短：传统的时效处理需要经过长时间高温处理，而振动时效只需要12~72小时的短时间处理，从而节省了大量的时间。
3、去除残余应力效果好：振动时效可以有效去除高温合金件内部的残余应力。
4、不影响材料性能：振动时效不会对高温合金件的组织结构和性能产生负面影响。
二、振动时效方法振动时效主要分为两种方法：机械振动时效和电磁振动时效。
1、机械振动时效方法机械振动时效方法通常采用压缩机或其他机械设备对高温合金件施加机械振动，在高温下进行处理。
在振动过程中，高温合金件内部的晶粒会随着振动而微小位移，从而引起晶界的剪切滑动，进而达到去除内部残余应力的目的。
2、电磁振动时效方法电磁振动时效方法采用一定的电磁场作用于高温合金件内部进行处理，从而实现去除内部残余应力。
电磁场可以产生交变的电场和磁场，使高温合金件内部的离子、分子和原子发生运动和碰撞，进而达到去除残余应力的目的。
三、应用范围振动时效可以用于高温合金件的制造和加工过程中。
在制造过程中，振动时效可以有效地去除残余应力，提高高温合金件的使用寿命。
在加工过程中，振动时效也可用于去除材料加工后的残余应力，从而提高加工精度和质量。
总之，振动时效是一种简单、快捷、高效、低成本的方法，已经在高温合金领域得到了广泛应用。
残余应力的测量方法-振动时效
残余应力的测量方法：由于工件经过振动时效处理以后其残余应力降低，所以测定工件振动时效前后残余应力的变化量也是判断振动时效效果的方法之一。
1. 盲孔法：它的原理是在平衡状态下的原始应力场上钻孔，以去除一部分具有应力的金属，而使圆孔附近部分金属内的应力得到松弛，钻孔破坏了原来的应力平衡状态而使应力重新分布，并呈现新的应力平衡，从而使圆孔附近的金属发生位移或应变，通过高灵敏度的应变仪，测量钻孔后的应变量，就可以计算原应力场的应力值。
测量仪器；应变仪.盲孔钻. 应变花。
2.X射线法：X射线应力测定方法是利用X射线衍射测定试样中晶格应变求出工件表面应力的方法。
但是由于χ光应力测定仪的测量精度较差.比较适合用于测定具有较大残余应力的工件，如普通纲件.焊接件 .淬火件等。
З.磁性法：磁性法测量残余应力是利用铁磁材料的压磁效应即在应力作用下.铁磁材料的各方向上的导磁率发生不同的变化，从而产生磁各向异性.通过对导磁率变化的测定来确定残余应力的方法。
此法目前尚处于试验或试用阶段，我所正在进行探讨采用此方法的可能性。
有关的数据处理方法在科学试验中，有着大量的测试数据，但是有时这些数据并不能使我们一目了然，而通过对这些数据进行科学的整理和分析，就可以帮助我们总结出许多现象和问提。
目前，这一问提已经引起越来越多的科技工作者的注意和重视，我们试验中每批试件尺寸精度保持性的数据都是几百个，甚至上千多个，因此初步尝试用一些简单的数理统计方法分析.整理了大批试验数据，取得了一定的成效。
4.测量误差分析：对大量的数据运用数理统计方法进行分析 .整理时，经常要用到算术平均值（X ）及离差（s ）其表达式为：一般用表示测量值的平均水平。
用8来衡量测量值的波动情况，S越大，表名测量值的波动越大，S小，则说明测量比较集中。
在计算.分析振动时效工件导轨精度变化量时，根据测量时重复读数的偏差大小，可以算出测量的离差值S，当变形量小于S时，就应该认为没有变形或变形不显著。
振动时效对铝合金箱体残余应力的影响研究
余应力ꎮ
３ 试验过程
(１) 铝合金箱体是某机电复合传动系统的重要
组成部分ꎬ 其重要尺寸主要包括内径 ϕ４０６Ｈ６ｍｍ、
ϕ１６２Ｈ６ｍｍ、 ϕ３２４ｈ７ｍｍ 和同轴度 ϕ０ ０４ｍｍꎬ 尺寸精
度较高ꎮ 该铝合金箱体使用材料为 ＺＬ１０１Ａ － ＳＢ －
Ｔ６ꎬ 其材料特性见表 １ꎮ 由于机加过 程 中 会产 生
１ 振动时效
振动时效技术又称 “ 振动消除应力法” ꎬ 是通
过振动时效装置的控制系统控制激振器的转速和
偏心作用在零件上产生离心力ꎬ 引起共振 ( 谐振)
加的代数和 不 能 引起 任 何 部 位 的 塑 性 形 变 为 止ꎬ
此时振动便不再产生消除和均化残余应力及强化
金属的作用ꎮ
２ 应力检测方法
反应ꎬ 让零件 产 生 特 定 幅 度 和 周 期 的 交 变 运 动ꎬ
热时效相比ꎬ 振 动 时 效 同 样 可 以 降 低 残 余 应 力ꎬ
的零件处于一种不稳定的状态ꎬ 其内部组织具有
强烈的恢 复到 没有 残 余 应 力 的 稳 定 状 态 的 倾 向ꎮ
在这一过程中ꎬ 零件的形状逐渐改变 ( 如弯曲变
而 且 绿 色 环 保ꎬ 残 余 应 力 通 常 可 以 降 低 ３０％ ~
成本较低ꎬ 故应用其进行铝合金箱体的残余应力
ｐ＝
检测ꎮ
ｑ＝
盲孔法测量最早是由 Ｊ Ｍａｔｈａｒ 在 １９３４ 年提出
的ꎬ 后由 Ｓｏｅｔｅ 发展完善而形成系统理论ꎮ 其基本
原理是在具有残余应力的零件表面上钻一个盲孔ꎬ
使得该盲孔的邻近区域内由于部分残余应力释放
而产生相应的位移和应变ꎬ 采用粘贴应变片 ( 见
焊接残余应力及VSR工艺剪
标准附录的内容： • 非熔化焊结构的振动时效可参考本标准； • 接头应力集中系数应小于2.8； • 振动时效无去氢和恢复塑性的功能不易用于 有抗脆断要求的材料； • 可与振动焊接、热时效、焊趾锤击/焊趾超 声波冲击等工艺组合应用； • 矫形到位后再进行振动时效，可以采用预应 力的振动矫形； • 对重要产品的振动时效工艺应先进行振动时 效工艺评定；
• • • •
对疲劳寿命的影响： 对ζmin/ζmax比值较低的有影响； 消应力可以提高疲劳寿命； 残余应力在应力集中较高时影响更大。
ζd 消应力
Lg(N) 106 107
1.5 常用消应力技术
• • • • • 整体高温回火 局部高温回火 机械拉伸 温差拉伸 振动
2 振动时效的消应力原理
激振器 偏心块 构件 橡胶垫 振动 传感器 振动 主机
σ
焊缝中心 E 非线性状况 B A D
C
等效应力 下降应力
动态应力
ε
动态应力 应变2
线弹性状况 母材
应变1
残余应力基于ζ –ε 非线性曲线的变化过程
ζ
原始残余应力
振动后残余应力
ε
VSR与热时效的比较
振动时效 消应力 热时效 消应力、去氢、恢复塑性
效果：20－50％ 适合大型重型构件
周期短（几十分钟）
效果：40－80％ 尺寸受炉膛限制
周期长（数十个小时）
无污染
无表面氧化 工艺变形小 不适合需低温韧性的构件
有污
表面氧化 工艺变形较大 不适合异种金属构件
振动时效与热时效效果示比较意图
弹性极限/原始残余应力水平(Mpa)
应
振动时效
弹性工作带宽(Mpa)
力
(Mpa) 热时效
振动时效及几种消除应力方法简介
振动时效介绍一、振动时效简介振动时效处理是工程材料常用的一种消除其内部残余内应力的方法，是通过振动，使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的时候，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。
振动时效的实质是通过振动的形式给工件施加一个动应力，当动应力与工件本身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件就会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形，同时降低并均化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸与几何精度的目的。
它是将一个具有偏心重块的电机系统（称做激振器）安放在构件上，并将构件用橡皮垫等弹性物体支承，通过控制器起动电机并调节其转速，使构件处于共振状态。
约经20~30分钟的振动处理即可达到调整残余应力的目的，一般累计振动时间不应超过40分钟。
由于部分用户对振动时效的机理不甚了解，盲目使用一些简易的（所谓“全自动振动时效”）振动时效设备对产品进行时效。
这种完全不针对工件个性、仅按照振动时效设备生产者预置的参数，对各种工件均采用一种或几种工艺参数进行时效的方法，会导致被时效工件出现下列几种情况：1、假时效：工件未发生共振或振幅很小或者虽然振幅较大，但工件整体做刚体振动或摆动，“全自动振动时效设备”也能按照预置的程序打印或输出各种时效参数、曲线，误导操作者和工艺员判断，这样工件根本没有达到时效的效果；2、误时效：工件虽然产生共振，但是发生的振型与工件所需要的振型不一致，动应力没有加到工件需去应力的部位，这样不能使工件达到预期的时效目的，影响时效的效果;3、过时效：由于不针对工件个性采用合理的时效参数，完全照盲目预置的参数，对工件进行时效，可能会因为共振过于强烈或振幅过大，导致工件内部的缺陷（裂纹、夹渣、气孔、缩松等）继续扩大、撕裂，甚至报废的严重后果。
二、几种去应力方法简单对比：1、热时效，通过加热炉进行处理，不仅消耗大量的能源、占用场地和较大的设备资金投入，而且消除残余应力的效果也因炉况的不同有很大的差异，其对残余应力的消除率一般在40～80%之间；2、振动时效虽然使用方便，但其应力消除率一般在30～50%。
消除残余应力去应力方法(振动时效处理)
金属焊接应力消除设备、振动时效仪机、振动时效设备、应力消除设备、震动时效处理机、时效震动仪、金属剩余应力消除专家、超声波消除应力设备、超声冲击设备、外表加工设备、应力检测仪、应力应变检测仪器、内应力钻孔测试法、焊接应力消除设备、时效处理机器、剩余应力消除专家、金属时效处理最正确设备在工件的铸造、焊接、锻造、机械加工等制造过程中，工件内部会产生剩余应力。
剩余应力的存在必然会导致工件变形、开裂，严重影响了工件的尺寸稳定性，降低工件的疲劳寿命。
传统的时效处理方法是自然时效和热时效。
但自然时效消费周期长、积压资金、占用场地；热时效又受退火温度、升降温时间速度、时效炉的温差等各种因素的影响，且投资宏大。
随着科技的开展，对时效果求越来越高。
振动时效由于时效效果好、对工件的尺寸稳定性强、经济实用、投资少、节能显著等特点，逐渐取代传统的自然时效和热时效，越来越广泛的应用于理论中。
三种时效工艺效果比照图项目自然时效热时效振动时效应力消除率10%左右30—80%30—60%尺寸稳定性好较差较好时效本钱占场地、占资金150—300元/吨10元/吨时效周期一般半年以上20—60小时一小时内环境保护无污染污染较严重无污染抗变形才能较好比时效前降低较好时效变形量可忽略不计较大可忽略不计工件适应性几乎任何工件受尺寸、材质限制几乎任何工件工序安排须在精加工前须在精加工前任何工序之间振动时效源自于敲击时效。
通过专用设备使工件在固有频率下产生共振，使周期性的动应力与剩余应力叠加，使工件部分产生塑性变形而释放应力。
从而降低和均化工件内部的剩余应力，使工件尺寸精度到达稳定。
产品简介：一.BN-I 神州系列频谱振动时效系统1.全国独有的频谱谐波式剩余应力消除系统，兼具低/高频时效，亚共振时效于一体。
2.全自动科学的动态跟踪功能，科学合理扫描工件的共振谐波峰值，并给出断定方案。
3.自动选择适宜的谐波振动频率、并进展自动频率分析，合理安排时效加工时间，使剩余应力的消除和均化更彻底，时效效果更明显。
振动时效设备消除残余应力的机理
振动时效设备消除残余应力的机理振动时效又称振动消除应力法，是将工件（包括铸件、锻件、焊接结构件等）在其固有频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，消除其残余应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法。
这种工艺具有耗能少、时间短、效果显著等特点。
近年来在国内外都得到迅速发展和广泛应用。
振动时效的实质是以振动的形式给工件施加附加应力, 当附加应力与残余应力叠加后, 达到或超过材料的屈服极限时, 工件发生微观塑性变形, 从而降低和均化工件内的残余应力, 并使其尺寸精度达到稳定.在工件上施加附加应力的方法有很多种。
施加静力或静力矩也可得到消除应力、稳定精度的效果，这就是静态过载法以动力形式施加的附加应力也可以是冲击、随机振动或周期振动，周期振动中包括共振。
在本世纪五十年代前后，随着现代科学技术的发展，振动理论、测试技术和激振设备都得到迅速发展，从而发现，在工件的共振频率下进行振动，可以缩短振动处理时间，消除应力和稳定精度的效果更好，能源消耗也最少。
同时出现了相应的振动设备。
这种新型的振动时效工艺和设备的出现，立即受到各国的高度重视，迅速应用于生产实践中。
目前各国采用的振动时效工艺，大多数是共振时效。
这种工艺是将激振器牢固地夹持在被处理工件的适当位置上，通过振动设备的控制部分，根据工件的大小和形状调节激振力，并根据工件的固有频率调节激振频率，直至使联结在工件上的振动传感器（速度计或加速度计）所接收的信号达到一个最大值。
这时标志工件已达到共振。
在这种状态下持续振动一段时间，即可达到消除应力、稳定尺寸精度的目的。
由于这种工艺日趋成熟，振动和控制设备日臻完善，振动时效已为十多个工业发达国家广泛采用。
美国某应力消除公司，进行5000多项振动时效处理，结果分析成本仅为热时效的10%，在消除应力方面完全可取代热时效。
英国和西德对飞机装配型架的焊接梁和框架普遍采用了振动时效，苏联金属切削机床实验科学研究院将振动时效工艺推荐给各机床厂，某些重型机床厂的大件和基础零件全部采用了振动时效。
振动时效消除应力
振动时效消除应力引言振动时效是一种通过振动作用来消除金属材料内部应力的方法。
在金属材料加工、焊接、热处理等过程中，常常会产生各种应力，如残余应力、应力集中等。
这些应力不仅会影响材料性能和使用寿命，还可能导致材料发生变形、开裂等问题。
振动时效是通过施加一定的振动载荷来调控金属材料的内部结构，以达到消除应力的目的。
本文将介绍振动时效的原理、应用范围和效果评估方法。
一、振动时效原理振动时效是基于振动疲劳原理而发展起来的一种技术。
振动载荷可以有效地改变金属材料的内部结构，进而改善其力学性能。
具体来说，振动时效的原理可以归纳为以下几个方面：1. 相互作用原理：振动载荷作用下，材料内部的晶界、位错、空位等缺陷会发生移动和聚合，从而消除应力集中。
2. 晶粒细化效应：振动时效可以通过晶界间的滑动和重排，使晶粒得到细化和均匀分布，从而提高材料的强度和韧性。
3. 相变效应：振动时效可以引发材料内部的相变，如固相析出、溶质冷凝等，从而改变材料的组织结构和性能。
二、振动时效的应用范围振动时效可以在多个领域中得到应用，以下是一些常见的应用范围：1. 金属材料加工：在金属材料的加工过程中，常常会产生残余应力，例如锻造、轧制、拉伸等过程。
通过施加一定的振动载荷，可以有效地消除这些残余应力，减小材料的变形和开裂风险。
2. 焊接工艺：焊接过程中会产生大量的热应力和残余应力，严重影响焊接接头的性能。
振动时效可以通过调节焊接区域的应力分布，减小残余应力，提高焊接接头的强度和韧性。
3. 金属热处理：金属热处理过程中常常会产生应力，如淬火应力、回火应力等。
振动时效可以在热处理过程中施加振动载荷，使得应力得到释放和调整，从而得到更好的组织和性能。
三、振动时效效果评估方法评估振动时效效果的方法有很多种，下面介绍几种常用的方法：1. X射线衍射：通过对振动时效后的材料进行X射线衍射分析，可以得到材料的晶体结构、残余应力等信息，从而评估振动时效的效果。
绿色消除应力方法—振动时效
绿色消除应力方法—振动时效【摘要】随着环境的不断恶化，环境保护越来越受到重视。
而工业方面也不断的从保护环境方面出发。
在这里，将介绍一种成本低，效率高，低能耗，生产周期短，清洁生产，低噪音的消除应力方法-振动时效。
本文从振动时效的原理，对工件的效果影响，并选取一实例说明其操作过程。
【关键词】低能高效；机械加工；残余应力；振动时效1、残余应力1.1残余应力的产生与危害零件在加工过程和使用过程中，受外界条件的影响，在其内部会有残余的应力产生。
这些应力集中起来，会使工件在工作中处于不稳定的状态，影响使用甚至导致工件失效。
传统的残余应力消除的方法介绍：自然时效是一种消除周期长、占地面积大，大批量生产会受到限制；而热时效，耗能高、占用面积也大，有时候会因受热不均使其断裂，而冷却的过程更容易产生新的应力。
这两个方法的限制，使工业上的工件残余应力都不能得到很好的处理。
2、绿色消除应力方法-振动时效2.1振动时效的简介振动时效技术起源于欧美国家，振动消除残余应力是用机械方法调整残余应力的一种工艺，该工艺的主要特点是成本低，效率高，低能耗，生产周期短，清洁生产，低噪音。
此方法是利用受控振动的能能量对工件进行处理来消除残余应力。
振动时效适用于：碳素结构钢、低合金钢、不锈钢、铸铁、有色金属（铜、铝、钛及其合金）等金属材料的铸件、锻件、焊接件、模具、机械加工件。
2.2振动时效的应用实例以焊接件下箱体为例，具体说明其操作步骤。
（1）件用橡胶减震垫平稳支撑。
支撑位置应选择在振动的节点处，以避免产生大的噪音的更多能量的消耗。
支撑垫适合采用橡胶、泡沫等弹性物体。
在保持零件平稳的情况下，支撑数目越少越好。
（2）将激振器用弓形夹紧固定在工件上。
选择好激振器的放置位置后，调整激振器的偏心。
偏心的调整以工件能够顺利起振，达到设备要求的振动强度范围即可，不可盲目增大。
若需要进行振动时效的工件是安装在夹具或振动平台上的，可适当增大偏心。
激振器调整方法：用两只M10的内六角搬手A和B，搬手A插入顶端调节窗口内，搬手B插入前端芯轴顺时针旋转，在旋转过程中将搬手A找正偏心轮上的紧固螺钉孔后插入，逆时针旋转，略微松动紧固螺钉（不得取出），搬手B旋转转动轴，将转动轴上的缺口指向偏心标牌上对应的数值（此数值即为最大激振力的百分数，从0～100%，为无级调节方式），确定后，搬手A紧固调节窗口内的螺钉即可，注意必须紧固可靠。
浅探振动时效在风电塔架消除焊后残余应力的应运
浅探振动时效在风电塔架消除焊后残余应力的应运摘要：风电塔筒厚板（一般板厚＞30mm）及门框在焊接接过程中存在残余应力，所以需进行焊后残余应力消除，可采用焊后热处理或者振动时效方法消除残余应力。
一般塔架厂采用振动时效方法消除残余应力，简单高效。
在本文中，对比分析了工件振动时效前后的曲线变化情况，深入了解振动时效在风电塔筒制造过程中的应用可行性与应用效果，希望借此契机降低风电生产成本，提高生产工作效率。
关键词：振动时效；风电塔筒；焊接残余应力；应力措施一、引言风电塔筒焊接过程中需要采用到法兰与筒体钢板的焊接技术方法，不过焊接环节中可能出现受热不均衡情况，导致塔筒内部产生不均匀的塑性变形情况。
在焊接完毕以后，也会存在大量焊接残余应力，其对于塔架焊缝内部的疲劳强度与抗拉强度影响较大。
所以，在风电塔筒制造过程中需要了解振动时效问题，降低甚至消除焊接残余应力。
二、风电塔筒焊接残余应力产生的主要成因风电塔筒的焊接残余应力主要产生于厚板（＞30mm）及门框部位。
具体产生成因就是风电塔筒厚板和门框在焊前预热、焊接过程内部受热应力不均匀，在焊接中焊接温度快速升高，体积膨胀。
不过在热影响区温度则相对偏低，严重阻碍了区域膨胀变化，结果产生压应力和拉应力。
实际上，拉压应力伴随温度变化而不断变化，在常温状态下，最后的应力叠加所产生的焊接应力也会相应增大[1]。
三、风电塔筒焊后消除焊接残余应力的核心思路要消除风电塔筒厚板及门框焊后的焊接残余应力，就必须分析其中所存在的诸多时效问题，比如热时效问题、振动时效、自然时效三大时效问题。
这里主要谈振动时效，它主要通过设备施加振动方法来降低或均化构件内的残余应力，如此就能提高构件的整体使用强度，减小其变形尺寸，同时达到稳定尺寸精度的理想化效果。
相比于传统热时效方法，它能够在较短时间内减小构件中的残余应力，且不会生锈或产生氧化层。
如此看来，振动时效工艺还是相对最为简单便捷的，其适用价值更高，目前已经被各塔架制造厂所广泛应用。
降低钢结构焊接件残余应力的振动时效法
降低钢结构焊接件残余应力的振动时效法
钢结构焊接件残余应力时效法是指在振动环境中，对钢结构焊接件的残余应力进行降低，以缓解它们所受到振动环境带来的不利影响。
以下是钢结构焊接件残应力时效法的具体步骤：
1. 应用建模与仿真技术：在应用此技术之前，应进行充分的建模与仿真，综合考量构件的结构特征、尺寸参数和各种激振荷载，对构件体残应力进行预测，并建立残应力变化的模型；
2. 确定激振条件：根据建立的模型以及经过计算确定的激振频率、幅度及频率等指标，确定耐受激振环境的范围、条件，以及残应力的变化程度；
3. 选择激振技术：根据建立的模型和环境条件，确定必要的设备及其测控系统，并且在此基础上进行探测测控，确保系统的激振参数在给定的范围内；
4. 鉴定材料：选择经过鉴定评估的材料，以确保残应力时效法的有效性。
5. 组线衔接：组织好焊缝，使组线衔接贴合，使焊接件之间的残余应力变得最小；
6. 残余应力时效：将所组结构焊接件按照给定的力学条件进行激振，使其在较长的时间内，减弱残余应力，达到残应力衰减的目的；
7. 实验并评估：针对各衰减情况进行相应的试验，并根据观察结果进行评估；
8. 具体应用：将残余应力时效法应用于实际钢结构焊接件，从而减少结构受振的成果，提高结构的使用寿命。
以上是钢结构焊接件残余应力时效法的具体步骤，该法能有效减弱钢结构焊接件的残余应力，有助于结构的安全运行和使用寿命的提高。
时效处理方法
时效处理方法
时效处理的方法主要有三种，即自然时效、热时效和振动时效。
1. 自然时效是最古老的方法，它是把构件置于室外让其经过气候、温度的反复变化，在反复的温度应力作用下，使残余应力松弛、尺寸精度获得稳定。
一般认为，经过一年自然时效的工件，残余应力仅下降2~10%，但是却较
大地提高了工件的松弛刚度，因而工件的尺寸稳定性很好。
但因时间太长，一般不采用。
2. 热时效是传统的时效方法，它是把工件加热到550℃左右，保温后控制降温。
通常认为可以消除残余应力70~80%，我国若干厂家热时效消除残余应力的统计说明，实际生产中，热时效消除残余应力为20~60%，而且能耗大、成本高。
3. 振动时效是介于自然时效和热时效两者之间的方法即工件在激振器所施加的周期性外力作用下产生共振，松弛残余应力，获得尺寸精度稳定性。
振动时效可以消除残余应力20~50%，比热时效低一些，但比自然时效高，主要是降低残余应力峰值；它和自然时效一样，能提高工件的松弛刚度，而热时效却使工件的松弛刚度下降。
因些振动时效的工件的尺寸稳定性可以与热时效的工件媲美。
以上信息仅供参考，如需了解更多信息，建议查阅时效处理方面的文献或咨询专业人士。
振动时效与残余应力
振动时效与残余应力振动时效是我国上世纪八十年代从国外引进的一种残余应力消除技术，名词译自英语Vibrating Stress Relief，即振动应力消除。
从力学机理上分析，振动时效消除残余应力的原理是，使工件发生共振或接近共振，其残余应力叠加振动应力大于材料的屈服极限，这样振动时由于材料进入塑性区引起工件上应力重新分布，从而达到消除残余应力的目的。
郑州机械研究所应力测试技术中心，作为国内机械行业最权威的应力测试单位，做了大量的振动时效应力消除试验，得出以下几点结论。
1、对于低水平残余应力工件振动时效效果不理想对于低水平残余应力工件，比如没有大应力集中的铸件，由于振动时效时材料大部分没有进入塑性区，而在弹性范围内，无论应力如何变化，最终都恢复原始状态，不会消除残余应力，与理论分析相符。
2、残余应力消除效果没有标准规定的指标大振动时效标准JB/T 5926-2005《振动时效效果评定方法》规定，焊接构件残余应力消除应达30％以上。
实际测量表明，这是一种误区，比如，我们对一个16Mn焊接构件进行振动时效应力消除效果测试。
振动时效前，测得焊缝附近最大残余应力500 MPa，振动时效后测得300 MPa。
厂家非常高兴，认为效果非常好，消除达40%，远远大于振动时效标准规定的指标。
然而，16Mn的屈服极限是300 MPa左右，如果认为材料是理想塑性的，16Mn焊接构件上的残余应力都不会大于300 MPa，与振动时效后的测量值一样。
其实，振动时效前测得的500 MPa是按残余应力弹性理论计算公式计算出来的，而材料进入塑性区时，其实际残余应力肯定小于500 MPa。
如果按理想塑性计算，残余应力没有下降，当然这是极端情况，意在说明振动时效的残余应力消除效果不能以弹性理论计算的结果为依据。
根据大量试验结果，我们认为，对于焊接构件，振动时效的残余应力消除效果应在15%左右。
3、振动时效对消除构件的塑性应变效果非常好上述例子也说明，虽然振动时效消除残余应力的效果达不到40%，但塑性释放应变确实下降了40%，所以振动时效对消除构件的塑性应变效果非常好。
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振动时效与残余应力
振动时效是我国上世纪八十年代从国外引进的一种残余应力消除技术，名词译自英语Vibrating Stress Relief，即振动应力消除。
从力学机理上分析，振动时效消除残余应力的原理是，使工件发生共振或接近共振，其残余应力叠加振动应力大于材料的屈服极限，这样振动时由于材料进入塑性区引起工件上应力重新分布，从而达到消除残余应力的目的。
郑州机械研究所应力测试技术中心，作为国内机械行业最权威的应力测试单位，做了大量的振动时效应力消除试验，得出以下几点结论。
1、对于低水平残余应力工件振动时效效果不理想
对于低水平残余应力工件，比如没有大应力集中的铸件，由于振动时效时材料大部分没有进入塑性区，而在弹性范围内，无论应力如何变化，最终都恢复原始状态，不会消除残余应力，与理论分析相符。
2、残余应力消除效果没有标准规定的指标大
振动时效标准JB/T 5926-2005《振动时效效果评定方法》规定，焊接构件残余应力消除应达30％以上。
实际测量表明，这是一种误区，比如，我们对一个16Mn焊接构件进行振动时效应力消除效果测试。
振动时效前，测得焊缝附近最大残余应力500 MPa，振
动时效后测得300 MPa。
厂家非常高兴，认为效果非常好，消除达40%，远远大于振动时效标准规定的指标。
然而，16Mn的屈服极限是300 MPa左右，如果认为材料是理想塑性的，16Mn焊接构件上的残余应力都不会大于300 MPa，与振动时效后的测量值一样。
其实，振动时效前测得的500 MPa是按残余应力弹性理论计算公式计算出来的，而材料进入塑性区时，其实际残余应力肯定小于500 MPa。
如果按理想塑性计算，残余应力没有下降，当然这是极端情况，意在说明振动时效的残余应力消除效果不能以弹性理论计算的结果为依据。
根据大量试验结果，我们认为，对于焊接构件，振动时效的残余应力消除效果应在15%左右。
3、振动时效对消除构件的塑性应变效果非常好
上述例子也说明，虽然振动时效消除残余应力的效果达不到40%，但塑性释放应变确实下降了40%，所以振动时效对消除构件的塑性应变效果非常好。
大量试验证明，对于焊接构件，振动时效的塑性应变消除效果达40%左右，甚至达50%以上。
塑性应变涉及到构件尺寸的稳定性，所以经过振动时效的构件，尺寸稳定性特别好，即以后放置或再加工时构件不再变形。
综上所述，振动时效最适合于对残余应力要求不严但对尺寸稳定性要求较高的焊接构件的残余应力消除。
毕竟与热时效相比，振动时效非常节约能源，不需要建大的退火炉，大大节省了经费。
所以对残
余应力要求不严的工件，能用振动时效处理的尽量用振动时效。
必须指出，振动时效不适合于对残余应力要求较高的压力容器的残余应力消除。
作者，赵怀普，西安交通大学力学系毕业，近三十来，长期从事实验应力分析和有限元模拟计算工作，曾创新性地采用实验力学与计算力学相结合的方法，提出了新的三维残余应力测量方法，其论文在国际期刊《Strain》上发表。
在科研成果中，成功地把环芯法残余应力测量方法引进到我国重机行业中，因此获黑龙江省科技进步一等奖。