振動處理過程中材料的應(yīng)力和應(yīng)變

振 動處理是對構(gòu)件施加-交變應(yīng)力，而殘余應(yīng)力相當(dāng)于平均應(yīng)力而改變了總應(yīng)力的應(yīng)力水平。但在交變應(yīng)力作用下，殘余應(yīng)力是一個不穩(wěn)定的力學(xué)量，在振動處理過程 中逐漸下降，使總應(yīng)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(yīng)力的變化情況，當(dāng)材料受到等幅交變應(yīng)變作用、如果材料已經(jīng)屈服，則殘余應(yīng)力下 降。設(shè)處理前的殘余應(yīng)力為σA，回線ACB是次交變循環(huán)時的應(yīng)力和應(yīng)變曲線。當(dāng)總應(yīng)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(yīng)所致。經(jīng)過一定次數(shù)的循環(huán)后應(yīng)力和應(yīng)變均處于穩(wěn)定的回線上。如圖中曲線所示，殘余應(yīng)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(gòu)件中的殘余應(yīng)力下降，必須使作用應(yīng)力疊加后大于材料的屈服極限

如果殘余應(yīng)力下降后，作用應(yīng)力與殘余應(yīng)力之和小于屈服極，則構(gòu)件保持穩(wěn)定的應(yīng)力狀態(tài)。因此振動處理到一定周次后，如果不提高作用應(yīng)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(chǎn)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(yīng)于碳素結(jié)構(gòu)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(yīng)力設(shè)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(dāng)位置上，通過振動設(shè)備的控制部分，根據(jù)工件的大小和形狀調(diào)節(jié)激振力，并根據(jù)工件的固有頻率調(diào)節(jié)激振頻率，直至使聯(lián)結(jié)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(biāo)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(yīng)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(shè)備日臻完善，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(yīng)力消除公司，進行5000多項振動時效處理，結(jié)果分析成本僅為熱時效的10%，在消除應(yīng)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(xué)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(yīng)用方面也取得了長足的進展。實際使用情況表明，經(jīng)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(shù)又稱“振動消除應(yīng)力法"，國外簡稱“VSR"技術(shù)。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(zhuǎn)數(shù)和偏心作用在工件上產(chǎn)生離心 力，使工件發(fā)生共振（諧振），讓工件需時效部位產(chǎn)生一定幅度、一定周期的交變運動，并吸收能量，經(jīng)過一定時間的振動引起工件微小塑性變形及晶粒內(nèi)部位錯逐 漸滑移，并重新纏繞釘扎使得殘余應(yīng)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。