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從宏觀角度分析振動時效使零件產(chǎn)生塑性變形，降低和均化余應(yīng)力并提高材料的抗變形能力，無疑是導(dǎo)致零件尺寸精度穩(wěn)定的基本原因。從分析余應(yīng)力松馳和零件變形中可知，余應(yīng)力的存在及其不穩(wěn)定性造成了應(yīng)力松馳和再分布，使零件發(fā)生塑性變形。故通常采用熱時效方法以消除和降低余應(yīng)力，特別是危險的降值應(yīng)力，振動時效同樣可以降低余應(yīng)力，零件在振動處理后余應(yīng)力通常可降低30—80%，同時也使峰值應(yīng)力降低使應(yīng)力分布均勻化。
從微觀方面分析振動時效可視為一種以循環(huán)載荷的形式施加于零件上的一種附加動應(yīng)力，眾所周知工程上采用的材料都不是理想的彈性體，其內(nèi)部存在著不同類型的微觀缺陷，鑄鐵中更是存在著大量形狀各異的切割金屬基體的石墨。故而無論是鋼、鑄鐵或其他金屬，其中的微觀缺陷附近都存在著不同程度的應(yīng)力集中，當受到振動時，施加于零件上的交變應(yīng)力與零件中的余應(yīng)力疊加。當應(yīng)力疊加的結(jié)果到一定的數(shù)值時，在應(yīng)力集中嚴重的部位就會超過材料的屈服極限而發(fā)生塑性變形。這種塑性變形降低了該處余應(yīng)力降值，并強化了金屬基體，而后振動又在一些應(yīng)力集中較嚴重的部位上產(chǎn)生同樣作用，直至振動附加應(yīng)力與余應(yīng)力疊加的代數(shù)和不能引起任何部位的塑性變形為止，此時振動便不再產(chǎn)生消除和均化余應(yīng)力及強化金屬的作用。
振動時效技術(shù)在108噸礦用重型汽車車架上的應(yīng)用經(jīng)過多次的試驗研究，采用振動時效技術(shù)降低108噸汽車車架焊接殘余應(yīng)力方面取得了顯著的效果。
試驗證明，只要振動時效參數(shù)選擇合理，完全可以用振動時效代替熱時效，提高焊接構(gòu)件疲勞壽命。特別是對108噸汽車車架（全長L=9001mm，重約10噸）等大型焊接構(gòu)件（見圖14），具有比熱時效方便、省時、節(jié)約能源等突出特點。

通過工藝試驗確定振動時效工藝規(guī)程
工藝試驗的目的在于給出合理的振動時效工藝參數(shù)，制定生產(chǎn)實用型的振動時效工藝規(guī)程。其目標是降低車架焊接殘余應(yīng)力，以便給出振動時效工藝參數(shù)。
根據(jù)工藝試驗結(jié)果確定工藝規(guī)程如下：
1．支撐方式
為使車架易于繞中橫梁軸扭振和使兩縱橫梁沿水平方向扭振而采用三點支撐：在龍門梁底部及兩側(cè)梁舉升軸座下各放一根枕木形成穩(wěn)定的三點支撐方式。
2．激振點的確定
根據(jù)結(jié)構(gòu)型式確定三個激振點，車架前保險杠端點、龍門梁前懸掛板車架縱梁后氮缸懸掛板（激振器夾在縱梁后氮缸掛板上）。
3．工藝參數(shù)的制定（見表15工藝參數(shù)表）
4．振動時效工藝程序
①將車架按規(guī)定方式放好，并墊好枕木支撐。
②將振動時效裝置的激振器垂直固定在縱梁后氮缸懸掛板上，并使激振器平面與縱梁垂直，在另一縱梁后氮缸懸掛板垂直方向上固定拾振器。
③掃頻：先將激振器偏心調(diào)到一檔，然后開機自動掃描，畫G-f曲線（見圖15）。
④時效處理：將激振器偏心調(diào)整到三檔，開機后將頻率調(diào)到6350RPM，仔細觀察車架處于振動狀態(tài)后，開始時效處理，時間15分鐘，同時繪出G-t曲線（見圖15）。
停機后，重新開機并將頻率調(diào)到8750RPM進行再次時效處理，時間15分鐘，同時繪出第二條G-t曲線（見圖15）。
⑤掃頻：停機后將激振器偏心調(diào)回到一檔，然后再開機自動掃頻，同時繪出振后的加速度頻率曲線（紅線）。
⑥自動停機后，將激振器移到另一側(cè)龍門梁前懸掛板上固定，其振動平面與龍門梁平行。按上述程序做同樣的時效處理：掃頻時激振器調(diào)到一檔，時效時激振器調(diào)到三檔。時效時間為10分鐘。重新繪出一張G-f、G-T曲線圖來，至此時效完成。
整個處理時間為40分鐘，加上裝卡，調(diào)試時間約80分鐘。共有兩個激振點，三個激振頻率。
每個車架振動時效處理完成后，可以獲得兩張曲線圖以供存檔。
停機后填寫時效工藝卡片，并附以上述兩強時效曲線圖，以供檢查。
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；

振動時效設(shè)備的構(gòu)造原理
振動時效技術(shù)應(yīng)用需要有專門的振動時效設(shè)備，振動時效設(shè)備大體上由控制器，激振器，傳感器等三部分組成。
一、控制器：控制器是振動時效裝置的心臟，它的主要功能是控制激振器上的電動機按操作者得指令要求運轉(zhuǎn)，并吧測得的有關(guān)數(shù)據(jù)給予顯示和打印，控制器的技術(shù)指標代表著整體設(shè)備的水平。
控制器一般由CPU板、控制板、硬件、顯示板和打印機等組成。原有的控制器一般是通過大量的電子元件之間的控制實現(xiàn)控制器的基本功能，
二、激振器：激振器是振動時效裝置的執(zhí)行部分，對于構(gòu)件的振動時效處理，就是通過激振器來完成的。激振器主要有調(diào)速電機、偏心塊和偏心箱組成，電機的轉(zhuǎn)速及升降的速度是由控制器來控制的，電機帶動偏心兩可調(diào)的偏心塊運轉(zhuǎn)，產(chǎn)生一定的周期激振力，激振力通過偏心箱作用在被時效的工件上，以實現(xiàn)對工作的振動時效處理。
三、傳感器：傳感器是用來測試工件的振動情況的，它將工件的實際振動變成電信號傳輸給微機處理，幫助微機實現(xiàn)對工件的振動監(jiān)視。
HK系列振動時效裝置是根據(jù)十多年的振動時效實際工作經(jīng)驗，并對包括美國馬丁公司產(chǎn)品在內(nèi)的多種振動時效裝置的實際長期使用、摸索、研究后，結(jié)合建偉成熟的振動時效理論及工藝研究而研制成功的具有全自動專家系統(tǒng)控制體系的振動時效裝置，它與現(xiàn)有的振動時效裝置相比，突出的優(yōu)點是：
1.控制其中的專家系統(tǒng)會自動地確定振動時效工藝參數(shù)，如果是操作者自己選擇參數(shù)，當參數(shù)不合適時，控制器會自動關(guān)機，并告知不合適的原因，指示您再調(diào)整。
2.對振動處理的數(shù)據(jù)及曲線，微機先記憶起來，然后按操作者的需求方式給予打印。
3.由于采用的是軟件控制，所以控制器不僅具有可編程功能，而且電子元件個數(shù)大大減少，故障率極低，又由于采用的插板式結(jié)構(gòu)，即使一般人員維修起來也特別方便。
4.由于激振器各部分是經(jīng)過嚴格挑選的，所以其可靠性大大提高。
5. 一臺控制器各可控制多種規(guī)格的激振器。
6.時效過程中動態(tài)檢測工件應(yīng)力的消除情況，做到適時停機。

回轉(zhuǎn)臂、底座是連鑄機上的主要部件，由厚鋼板焊接而成，具有較大的焊接應(yīng)力，必將造成應(yīng)力腐蝕破壞，結(jié)構(gòu)設(shè)計中提出對其進行時效處理。根據(jù)現(xiàn)場條件選用振動處理方法，確定如下具體實施方案：
1．對回轉(zhuǎn)臂、底座進行現(xiàn)場振動時效處理；
2．分別做振前、振后的焊接殘余應(yīng)力檢測，測試方法采用“盲孔法”按國家行業(yè)標準JB/T10375-2002評定效果。
3．給出檢測報告。
在貴廠技術(shù)人員積極配合下，此項工作已全部完成，特此提出如下報告：
一、振動時效處理對金屬構(gòu)件的作用
振動時效又稱振動消除應(yīng)力，是對具有殘余應(yīng)力的金屬構(gòu)件做振動處理，使構(gòu)件在共振頻率下振動。當構(gòu)件產(chǎn)生共振時，構(gòu)件將按一定的振型產(chǎn)生彈性變形，當這個彈性變形與構(gòu)件原有受約束的彈性應(yīng)變相疊加時，高應(yīng)力區(qū)進入了材料的屈服極限，使這些受約束的彈性應(yīng)變（即產(chǎn)生殘余應(yīng)力的應(yīng)變）轉(zhuǎn)化成塑性應(yīng)變，使約束得到緩解而釋放應(yīng)力。因此可以說振動時效是通過共振使構(gòu)件受約束的應(yīng)變得到釋放，而降低和均化應(yīng)力的。
振動時效既然可以降低和均化應(yīng)力，則必然可以消除或降低殘余應(yīng)力對構(gòu)件的影響。通過大量的實驗和工程實際應(yīng)用已充分證明它的如下技術(shù)作用：
1．降低和均化應(yīng)力，消除應(yīng)力集中，防止或延緩裂紋的發(fā)生；
2．防止或減少構(gòu)件的變形；
3．防止或減少應(yīng)力腐蝕；
4．可以提高焊縫的抗疲勞特性，提高使用壽命。
由于振動時效具有上述的作用，且具有操作簡便、節(jié)能、實用性強等特點，因此得到廣大企業(yè)的歡迎。目前全國在造船、冶金、機械制造、礦山機械、航空、鐵路、機床制造等行業(yè)已廣泛應(yīng)用，同時也受到國家的重視和認可。2005年制定了國家行業(yè)標準JB/T5926-2005，并在2006年被國家經(jīng)貿(mào)委批準為“科技成果重點推廣計劃”項目，在全國普遍推廣。
二、回轉(zhuǎn)臂振動時效處理
1．振動時效處理
a．主振：根據(jù)工件的結(jié)構(gòu)特點采用對角十字四點支撐，激振點在A處，拾振點在B處，具體位置見圖2。預(yù)置掃頻范圍6200RPM/min全自動處理。時效時間33分鐘，偏心檔位10檔，振動特性曲線見圖1。
b．振動：原支撐不變，激振點、拾振點旋轉(zhuǎn)90°采用手動處理，激振頻率5863RPM/min，時效時間30分鐘，偏心檔位不變。
2．殘余應(yīng)力檢測：為了驗證振動時效效果，對構(gòu)件做振前、振后焊接殘余應(yīng)力測試。測試方法選用盲孔松弛法，測點選擇14點，
轉(zhuǎn)數(shù)范圍：2000 R/Min-8000 R/Min；
激振力調(diào)整范圍：0-50KN；
電機額定功率：1500W；
適宜處理工件重量：≤30噸
穩(wěn)速精度：±1R/Min；
加速度量程：0-50.0g；
電機額定電流：10A；
電機額定電壓：150V；
供電電源電壓：交流220V±10%，50HZ±4%；
絕緣等級：E級；
工作條件：環(huán)境溫度：-10℃—+40℃；相對濕度：不大于80%（25℃）；
提供重大及重點工程項目的大型金屬結(jié)構(gòu)的振動時效現(xiàn)場技術(shù)咨詢與技術(shù)服務(wù)；
提供余應(yīng)力檢測服務(wù)，保證檢定結(jié)果的真實性及性；
提供各種金屬材料的材料力學(xué)性能檢驗，結(jié)構(gòu)設(shè)計和強度分析檢驗，疲勞強度和疲勞壽命試驗；
提供不銹鋼及鋁合金等材料的振動時效處理及余應(yīng)力檢測；
為用戶的金屬結(jié)構(gòu)件提供現(xiàn)場振動時效處理；
為您提供振動焊接服務(wù)；