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振动时效发展历史

振动时效在70年代起源于美国，后来在西德、英国、法国得到了广泛的应用，目前在国外有8万多台设备在使用，我国也有5千多台设备在机械加工企业使用，由于振动时效的无比的优越性，又适应现代工业对能源和环保的要求，我国从80年代出开始引进使用振动时效工艺，目前在某些方面已取代了传统的热时效和自然时效。 
振动时效在国外称vsr(vibratory stress relief)这个复杂的术语表示了一个使金属构件尺寸稳定的物理过程，这个过程是简单的，它的直接结果是解决构件在加工过程中和加工后的变形问题，它利用受控振动对工件进行处理，在今天，这个过程的工艺方法已经非常简单，其设备自动化程度非常之高，已使振动时效的应用变得非常经济和简单易行。 
工件在金刚石铸造、金刚石焊接和金刚石切削加工过程中，由于受冷、热温度不均匀的作用，在工件表面和内部产生不均匀的残余应力，致使工件处于不稳定状态，降低了工件的尺寸稳定性和机械性能，使工件在加工和使用过程中产生应力变形而失败，尺寸精度得不到保证。为了消除和均化残余应力，稳定工件的尺寸精度， 过去通常采用热时效和自然时效的方法，自然时效虽然不耗能源，但周期太长，需要场地太大，不适应大规模生产；热时效是通过把工件加热到相变温度以下，在热状态下加速应力释放，其周期较自然时效大为缩短，应用广泛，但是退火炉造价高，使用费用也高，而且占地面积大，辅助设备多，能耗高，炉温控制困难，工件易氧化，增加了清理工作量。还有因工件受热不均而导致裂变或在冷却过程中产生新的应力。此外，热时效处理劳动条件差，污染环境，机械化自动化水平也不高。振动时效对于消除.均化和减小金属构件的残余应力，提高构件抗动载荷变形能力，稳定构件尺寸精度有非常好的效果，经济效益尤其显著。与上述两种时效方法相比，振动时效具有无可比拟的优越性，其特点是： 
(1)降低工件内残余应力(峰值应力)30%以上，同时使残余应力分布均匀并处于相对稳定状态。 
(2)振动时效处理的工件可提高抗变形能力，与热时效和自然时效相比，振动时效处理的工件的抗静载荷变形能力提高35%以上，抗动载荷变形能力可提高1-3倍。 
（3)劳动条件好，无污染，工件没有氧化脱碳现象，无须清理氧化皮，工件保持原由的金属光泽。 
(4)振动时效处理后，工件尺寸稳定性提高30-50%。 
(5)显著节能，降低成本，缩短周期，与热时效相比，振动时效节约成本90%以上，自然时效周期要半年以上，热时效要1-2天，而振动时效通常仅需半小时，最长不超过50分钟。 
(6)设备投资不到热时效的1/10，而且维修简单，维修费用低。 
(7)设备轻便易于携带，工艺简单，适应性强，自动化程度高，不受工件大小，重量，工作地点限制，可用于各种金属的铸.焊.锻件，特别是对大中型工件和需要二次时效的工件(半精加工后，淬火后等)，是目前使用方便，不受条件限制的最好的时效方法。 
(8)振动时效设备对所处理工件的参数自动记录下来，为振动时效效果的判定和检验提供了可靠的依据。

用振动的方法消除金属构件的残余应力技术，于1900年在美国就取得了专利。但由于人们长期使用热时效，加上当时对振动消除应力的机理还不十分明确，且高速电机尚未出现造成设备沉重、调节不便，因此该项技术一直未得到发展和应用。 

　　直到60年代由于能源危机，美国、英国、日本、联邦德国等国才又开始研究振动时效的机理和应用工艺。特别是到70年代由于可调高速电机的出现，推动了振动消除应力装置（VSR系统）的发展：1973年英国制成手提式VSR系统即VCM80，后来美国马丁工程公司也研制出比较先进的设备LT-100R型VSR系统。法国和苏联也分别生产出PSV型和NB型VSR系统。这些比较先进的激振装置，促进了振动消除应力工艺的发展和应用。 

据统计，目前世界上正在使用的VSR系统约有一万台以上。美国采用振动时效工艺的有700多个公司，苏联和东欧一些国家也在大量使用，都取得了明显的经济效益。许多国家都已将振动时效定为某些机械构件必须采用的标准工艺。在英国几乎没有一家公司不使用该项技术的。 

振动处理在国外的应用范围比较广，被处理构件的类型也比较多。例如： 

　　1．英国一机床公司生产大型精密机床，其床身与立柱要求精度为0.01mm/2m。过去采用热时效其精度保持性较差，后来改用振动时效，满足了精度要求，因此现在已将振动时效定为该项产品的标准工艺。 

　　2．英国生产的铝合金铸造精密泵体，其尺寸为275×300×150mm，也是用振动时效来保证其精度的。 

　　3．美国PX工程公司，用振动时效来消除8吨重的焊接结构齿轮的内应力，用以减少焊接裂纹。 

　　4．美国Pont Land电子专业公司，用该项技术处理4吨重的锻件毛坯。该公司规定锻件进行三次振动处理： 

　　（1）毛坯（2）粗加工后（3）精加工后。三次处理后即保证了锻件的稳定性。 

5．美国华盛顿钢铁公司，对该公司生产的47吨重的剪床座进行振动处理。剪床座是用152mm至203mm厚的钢板焊成，加强筋厚为38mm至76mm这样大而重的构件只用40分钟的振动处理就代替了过去的热时效处理。 

6．美国西北工业公司对2800吨重的海洋铁塔及1280吨重的钻井平台也采用过振动时效处理。 

　　7．英国对陆上井口平台采用振动时效，井口平台是由管径为200mm的钢管焊成6m×6m×2m管型构架。 

　　8．英国喷气发动机火焰筒衬里，由于焊后热膨胀而发生裂纹，报废率占30％以上，后来采用振动时效工艺，报废率几乎为零。 

　　9．英国生产的所有专用机床床身都是用振动时效代替热时效。有三十多家机床厂和十多个锻压设备厂都是将振动时效作为标准的生产工艺。 

　　美、英等国在其它工业部门也大里采用振动时效，如造纸机械厂、船舶轴承厂、激光焊机厂、齿轮箱制造厂、纺织机械厂、轧钢设备厂、印刷机械厂、泵制造厂、采油设备厂、发电设备厂、锅炉厂等都应用振动时效来消除构件的应力。 

　　自1975年以来,振动时效技术在我国也得到了较快的发展和推广，在机床铸件上取得了较大的突破。 

多年来，关于振动时效对焊接构件疲劳寿命的影响是国内外专家极为关心和争论的焦点问题。我国一些单位做了许多研究，得出的结论认为，振动时效对金属材料的力学性能有较大的影响，合理的振动时效工艺可以提高焊接构件的疲劳寿命。这些结论为振动时效在焊接构件上的应用奠定了理论基础。 

振动时效工艺在国内经二十余年的研究应用，许多企业都在一些重要的基础部件中应用了振动时效技术。