振动时效的发展史
一．有关时效的概述：
金属工件在铸造、锻压、焊接和切削加工的使用过程中，由于受热冷、机械变形作用，在工件内部产生残余应力，致使工件处于不平稳状态，降低工件的尺寸稳定性和机械物理性能，使工件在服役过程中产生应力变形和失效，尺寸精度得不到保证。为了消除残余应力，过去通常采用热时效和自然时效。然而这两种方式却都存在诸多弊端：自然时效需经过半年至一年的时间，周期太长，占地面积大，不适应大批量生产；热时效使用费高，且占地面积大，辅助设备多，耗能高，炉温控制难度高，工件易氧化，增加清理工作量，且易因受热不均致裂，并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。振动时效显著节能、降低成本、缩短周期。与热时效相比振动时效节约时效成本90%以上，节能95%以上，节约投资90%以上，自然时效周期要半年或两年，热时效需1-2天，而振动时效通常仅需半小时，**长不超过1小时。设备轻便易携，工艺简单，适应性强，自动化程度高，不受工件大小、重量、地点限制。
振动时效适应现代工业社会对能源和环保的要求。它在某些方面已有取代传统热时效的趋势，成为一种革命性的高新技术。已引起机械制造业的极大关注和兴趣。近二、三十年来在世界范围内得到更为广泛的应用。
二、振动时效的起源：
振动时效起源于二战后欧美国家。上世纪五十年代前后，随着现代科学技术的发展，振动理论和激振设备都得到迅速的发展。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**少。同时，出现了相应的振动设备。美国某应力消除公司拥有350台振动时效设备，进行过5000多项振动时效处理。英国和西德对飞机装配架的焊接梁和框架普遍采用了振动时效。前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。
近二、三十年来在国外得到迅速发展。美、英、德、法、俄、加、比、日等国均已不同程度的应用于航空、海洋、钻探、矿山、机床、纺织、造纸、石油运输等各种轻重工业的铸、锻、焊件以及有色金属工件中。美、德、法、英都有世界**的VSR设备制造商。
三、振动时效在中国的应用历史：
振动时效（VSR）20世纪七十年代被引进我国。1974年北京机床研究所正式将VSR工艺列为研究课题，开始进行机床铸铁件应用VSR工艺的研究工作，经过几年的研究，确定了VSR的基本工艺方法，肯定了VSR效果。随着研究的进行和深入，在“六、五”期间VSR又被列为中国38项重点攻关任务分子项“提高机床铸件质量的研究”内容之中，由北京机床研究所负责进行VSR工艺实用性研究，按期完成研究任务。“六、五”总鉴定，VSR工艺研究达到了世界先进水平。“七、五”
北京机床研究所又承担国家重点课题“消化吸收重大项目一条龙数控机床焊接构件振动时效工艺研究”。
“七、五”后我国VSR工艺成熟、完备。VSR设备也达到世界先进水平，基本满足VSR工艺要求，“八、五”VSR被国家科委、机电部、国务院生产办列为“八、五”六大重点推广技术之一。1999年原国家经贸委又将其列入全国重点推广项目；1999年7月中国机械工程学会又成立了消除应力技术委员会,我国就有了专门研究应力与变形的**学术组织;2000年原国家经贸委又将新一代VSR设备列为**重点技术创新项目；2001年原国家经贸委立项支持标准制修订工作，同年8月中国机械工业联合会发布文件，正式将振动消除应力技术纳入机床制造标准，接着将把振动消除应力技术制修订到铸、锻、焊基础件以及各制造业制造标准。2002年颁布实施了新的振动时效技术国家标准（JB/T10375-2002）。2003年全国科协大会选定振动时效作为大会宣读论文。就在不久前的2008年4月初，国防科工委又颁布了振动时效国家军队装备标准《装甲车辆振动消除应力技术要求》（WJ2696-2008）。这一切为振动消除应力技术的发展和应用起到了极大的推动作用。VSR在中国从无到有，现在已有几千台VSR设备在我国的机床、模具、锻压、铸造、木工、航空、航天、冶金、矿山、铁道、造船、纺织、核电站等行业运行。
四、传统振动时效应用上存在的问题：
传统的振动时效技术也就是亚共振技术确实存在着几十年未能解决的技术难题，无法纳入正式的工艺生产流程，也始终没有受到企业的广泛认可，得不到大规模的应用：
（1）对支撑点、激振点、拾振点及方向有严格要求，需要不断的扫频、调整位置。所以设备操作一般的工人即使受过培训也很难掌握这项技术；工件在单件生产时调整相当繁琐，一种工件就需要制订一种工艺；人为地确定需处理共振峰，这对操作者的经验要求也比较高；
（2）因为是通过扫频的方式寻找共振峰，而电机的转速是有限的，当工件共振频率超出激振器的频率范围时，通过扫描就无法找到工件共振频率，因而无法对工件进行有效的振动处理。国家相关数据统计亚共振技术可处理的工件在机械制造业覆盖面仅为23%。
（3）有效振型较少，振动时效的应力消除不稳定，应力的消除不能达到**佳的结果；
（4）噪声过大也是难以推广的主要原因。
五、频谱谐波技术在振动时效领域的应用：
各国的研究者，把提高激振器的转速来解决高刚性材料的找频问题，以及如何合理的制定各种工件的振动工艺方案作为了主要研究和突破方向，但进入了一个技术瓶颈。电机转速的提高面临着诸多的技术难题。新材料、新设备的不断出现，也使工艺方案的制定变得纷繁复杂。同时，需要电机在高转速运行所产生的噪音大、工作电流高、电机发热的问题成为技术难题。振动时效在20世纪的后二三十年进入了一个发展缓慢的阶段。
在21世纪初一种新的振动时效技术在中国出现，她摒弃了原有振动时效技术攻关方向，独辟蹊径，从另外一个全新的角度，去诠释振动时效的价值。因其独有的找频方式，被称为频谱谐波技术。它是通过傅立叶方法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，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100%
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项 目
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自然时效
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热时效
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振动时效
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应力消除率
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10%左右
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30—80%
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30—80%
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尺寸稳定性
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好
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较差
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好
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时效成本
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占场地、占资金
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150—300元/吨
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10元/吨
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时效周期
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一般半年以上
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20—60小时
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一小时内
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环境保护
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无污染
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污染较严重
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无污染
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抗变形能力
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较好
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比时效前降低
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较好
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时效变形量
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可忽略不计
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较大
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可忽略不计
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工件适应性
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几乎任何工件
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受尺寸、材质限制
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几乎任何工件
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工序安排
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须在精加工前
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须在精加工前
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任何工序之间
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