一. 前言
    振动时效简称VSR(Vibratory Stress Relief)。20世纪七十年代被引进我国。“七五”被列入国家“消化吸收重大项目，“八五”被列入国家六大重点推广技术之一。2000年新一代VSR设备列为国家重点技术创新项目。2001年振动消除应力技术纳入机床制造标准。2008年纳入国防科工委有关设备消除应力的技术标准。这一切为振动时效技术的发展和应用起到极大的作用。目前VSR设备已在我国机床、模具、锻压、铸造、航空、航天、冶金、矿山、铁道、造船、纺织、核电站等行业应用，并取得可喜的成绩。
    振动处理技术，不仅由于它的成本低、能耗低、效率高，而且更由于它的工艺简单、生产周期短、无污染的清洁生产，克服了某些热处理工艺所无法摆脱的表面氧化、脱碳等问题，从而弥补了自然时效和热时效的不足。因此，该项技术在国内外得到 广泛的应用。
二.振动时效机理
    振动消除应力是以机械的方式，将其动应力施加于构件上，当这种附加应力与构件的残余应力相叠加时，其总应力达到或超过一定数值时，在构件应力集中的地方，由于应力超过了材料的屈服强度而产生了微观和宏观的塑性变形，使残余应力的峰值降低，调整了残余应力的分布，从而达到残余应力均化的目的。国外学者，对振动时效技术的机理，从宏观、微观、力学、材料等不同角度，用位错理论、弹性变形理论、塑性变形理论和内耗理论进行了大量的研究、试验和分析。
    从宏观角度分析，振动时效使零件产生塑性变形，降低和均化残系应力，并提高材料的抗变形能力。无疑是导致零件尺寸精度稳定的基本原因。从分析残余应力松弛和零件变形中可知，残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松弛和再分布，使零件发生塑性变形。通常采用热时效方法以消除和降低残余应力，特别是危险的峰值应力。振动时效同样可以降低残余应力。零件在振动处理后，残余应力可降低20％～30％。有时可达50％～60％。同时也可以降低峰值应力，使应力分布均匀化。
    除残余应力值外，决定零件稳定性的另一重要因素是松弛刚性，或零件抗变形能力。有时虽然零件具有较大的残余应力，但因其抗变形能力强，而不致造成大的变形。在这方面振动时效同样具有明显的作用。由振动时效加载试验结果表明，经振动时效后，零件的抗变形能力不仅高于未经时效的零件，也高于经热时效处理的零件。通过振动使零件材料得到强化，使零件的尺寸精度达到稳定。
    从微观方面分析，振动时效可视为一种以循环载荷的形式施加于零件上的一种附加应力。众所周知，工程上采用的材料一般都不是理想的弹性体，其内部存在着不同类型的微观缺陷，如铸铁中更是存在大量形状各异的切割金属机体的石墨。所以无论是钢、铸铁或其它金属，其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。当受到振动时，施加零件上的交变应力与零件中的残余应力叠加。应力叠加到一定数值后，在应力最集中的部位就会超过材料的屈服极限而发生塑性变形。这塑性变形降低了该处残余应力的峰值，并强化了金属基体。而后振动又在另一些应力较集中较严重的部位上产生同样的作用，直至振动附加应力与残余应力叠加的代数和不能引起任何部位的塑性变形为止。此时振动就不再产生消除和均化残余应力及强化金属的作用。
三.振动时效的特点
  1.投资少。与热时效相比，它无需庞大的时效炉，可节省占地面积与昂贵的设备投资。如大型的铸件与焊接件，采用热时效消除应力，则要建造大型时效炉，造价贵，利用率低，而且炉内温度难以均匀，故消除应力效果差。因此目前长达几米至几十米的桥梁、船舶、化工器械等大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重铸件，较多地采用振动时效。
  2.生产周期短。自然时效需经几个月，长期放置。热时效也需要经数十小时的周期才能完成。振动时效一般只要振动数十分钟即可完成。
  3.使用方便。振动时效的设备的体积小、重量轻、便于携带。这种处理方式不受场地限制，设备又可携至现场。所以使用简便，适应性较强。
  4.节约能源，降低成本。在工作的共振频率下，进行时效处理，耗能极小。实践证明，功率为0.25至1马力的机械式激振器，可振动150吨以下的工件。粗略计算，其能耗仅为热时效的3％～5％。成本仅为热时效的8％～10％。
  5.其它。振动时效操作简便，易实现机械化与自动化。可避免工件在热时效时效过程中产生翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷，是目前唯一能进行二次时效的方法。
四.频谱谐波振动时效技术的推广应用
    频谱谐波振动时效彻底不同于传统振动时效所采取的亚共振模式。其特点：
  1.对激振点、拾振点和支撑位置无特殊要求，一般工人经简单培训就可以熟练此技术。传统振动时效设备处理工件时调整激振点、拾振点和支撑点很烦琐，而且很难达到最佳状态，若百种工件，要制定百种工艺。而频谱谐波振动时效设备处理工件的效果不依赖操作者，百种工件，均一种工艺。做到任何人使用都能达到恒定的处理效果。
  2.处理工件前无需扫描，直接对工件进行频谱分析。任何工件都能通过计算机优化选择5个最佳谐振峰，解决了高刚性、高固有频率工件的处理难题，原来传统共振设备振动不了的工件，现在都得到了解决。
  3.完全实现了多振型处理，复杂工件的残余应力受到多维动应力叠加得到很好的消除，处理效果显著优于传统振动时效和热时效。
  4.选择的谐振频率全在6000转/分以下，低频，振动噪声很小，达到绿色环保的要求。
  5.是一种对电流、场地无任何要求的名符其实的节能环保高效消除残余应力的设备。
    这种技术的专利发明人是北京翔博科技有限公司。该公司采用频谱谐波技术的产品――－领航者消除应力专家系统已率先在我国航空、航天、兵器等高精尖行业得到充分应用，解决了这些行业多年困扰的问题。2005年列入兵器工业集团公司重点推广技术，今年已被国防科工委正式纳入制造标准并已颁布。这项技术的出现解决了以往振动时效的技术难题，使振动时效取代热时效逐渐成为现实。
    南京机械工程学会铸造专业委员会拟与南京翔博科技有限公司共同在南京地区推广该项新技术，并于今年7月在南京召开了该项新振动时效技术推广会。南京市科协、南京机械工程学会及其下属的铸造专业委员会、焊接专业委员会、南京铸造协会、南京机电行业协会、中小企业协会及相关的行业企业领导及技术负责人出席了会议。会议引起了有关企业领导及技术人员的极大兴趣，他们表示要进一步了解该项新技术以便在企业应用。
                                        南京机械工程学会咨询部