振动时效源自于敲击时效。在焊接过程中有经验的焊接师傅在施焊一段时间后立即用小锤对焊缝及周边进行敲击以防止产生裂纹，究其原因即是随时将焊接应力消除一些，以免产生较大的应力集中。而实际上这种敲击的能量是有限的，后来人们发现使工件产生共振时，可给工件输入振动能量，从而于1915年在美国产生了世界关于振动消除残余应力的专利，并出现了振动时效设备。但由于当时难以制造出高频率的振动时效设备，且对其机理也尚待研究，所以二十世纪五十年代以前，这项技术的发展十分缓慢。到了五十年代后期，由于电机制造水平不断的提高，轻巧的振动时效设备陆续在美国、德国、英国、法国、苏联等国家出现，并不断地被应用到机械制造业中，实际应用证明振动时效比热时效能提高工件的尺寸稳定性。实际应用的成功又促进了人们对机理的探讨。到目前为止，上述国家的较大型机械制造厂商基本上在采用振动时效工艺。

   国内开展振动时效研究比较晚，早是由孙照清总工程师等老一辈的工程技术人员74年出国考查访问时，把这项技术带回国内，并开始在机械部、航空部研究移植，并于“六五”期间在机械部提出的攻关课题之一—提高机床铸件产品质量的大课题里面确定了“振动时效可行性研究”这一子课题，并由北京机床研究所和四大机床厂来完成这一课题。经过几年的努力与其它兄弟院所一起取得了一定的成果，证明振动时效工艺的可行性。由于受当时简易设备的限制，一些工艺参数很难测量也限制了这项技术的研究和应用。

 

金属构件在冷热加工过程中，会产生残余应力。而残余应力的存在又对工件造成变形和开裂等影响，因此消除残余应力的时效工艺就很重要了。能降低残余应力，使工件尺寸稳定的工艺方法都叫“时效”。消除残余应力的工艺方法大致分为：自然时效、热时效、振动时效、静态过载时效、热冲击时效、超声冲击时效等，其中振动时效方法环保、经济、方便，在提高金属构件尺寸稳定性方面具有较好的效果，因此被越来越多的应用于机械加工的各个工序中。

从宏观角度分析，振动时效使工件产生塑性变形，降低和均化残余应力并使材料的抗变形能力加大，无疑是导致工件尺寸稳定的原因。从分析残余应力松驰和工件变形中可知，残余应力的存在及其不稳定性造成了应力松驰和再分布，使工件发生塑性变形。故通常采用热时效方法以消除和降低残余应力，和危险的峰值应力。振动时效同样可以降低残余应力。工件在振动处理后残余应力通常可降低，同时也使峰值应力降低，使应力分布均匀化。

除残余应力值外，决定工件尺寸稳定性的另一因素是松驰刚性，或工件的抗变形能力。有时虽然零件具有残余应力，但因其抗变形能力强，而不致造成大的变形。在这一方面，振动时效同样表现出较好的作用。由振动时效的加载试验结果可知，经振动时效处理过的工件其抗变形能力高于未经振动时效处理过的工件，也高于经热时效处理过的工件。振动时效通过共振的能量而使材料得到强化，使工件的尺寸达到稳定。

 

概括起来讲振动时效的工艺过程分四步进行：

第1步：首先用弹性橡胶垫将要时效处理的工件在其节线附件支撑起来，并将激振器用弓形卡具卡紧在工件振动时的波峰处，将测试工件振动情况的传感器用磁座吸紧在工件上，并用电缆线将激振器、传感器和控制器连接起来，这一步又称为准备过程。

第二步：振动时效设备以扫描的方式自动检测出被时效处理工件的固有共振频率和应该给工件振动能量的大小，这一步又称为振前扫描。

第三步：振动时效设备以第二步测得参数为依据自动（或手动）确定出对工件进行振动处理的振动频率，并对工件进行振动时效处理。在处理过程中随时检测振动参数和工件残余应力的变化，而残余应力不再消除时即适时停止处理过程，这一步又称为振动处理过程。

第四步：振动处理完毕后，振动时效设备自动对被时效处理工件的参数进行再一次检测，以便依据国家标准，对振动时效效果进行判定。这一步又称为时效效果检测过程或振后扫描。

   振动时效越来越多的被应用于机械加工工艺中是因为振动时效自身的特点决定的。也是经过现场实践证明了的。振动时效技术与传统的自然时效和热时效相比：

◆ 时效处理好

研究和实际应用证明，振动时效对工件的时效好于烧煤、重油或煤气的热时效炉，而基本与电炉的时效相近。因为振动时效克服了热时效炉炉温不均而造成消除应力不均匀之难题，而且避免了工件因加热而降低其抗变形能力的影响，所以一般经振动时效处理的工件较一般热时效处理的工件的尺寸稳定性可提高。

◆ 投资少，经济

振动时效设备的价格一般在2—8万元左右，就能满足几百吨以下工件的时效处理，而对大型工件建造热时效炉窑不仅需投资几十万元，而且占地面积大，应用起来不灵活，如果工件少还不值得开炉、工件太大时又装不进炉等。

◆ 适应性

振动时效技术的使用不受场地、工件大小、形状、重量等条件的限制，由于振动时效设备只有几十公斤，所以对大型工件可就地进行时效处理。同时根据工艺要求可安排在工件不同的加工工序间进行时效处理

◆ 无环境污染问题。

随着人们对环境要求的提高，热时效炉窑的烟气、粉尘、炉渣问题已受到限制，振动时效则能完全避免，这也是振动时效技术被国家环保局近几年一直推广的原因。

◆ 节能

振动时效处理一个周期下来只用几度电，与热时效比较起来节能。

◆ 效率

自然时效需经6个月至一年时间，热时效也需要十几至几十个小时一个周期，而振动时效只需十几分钟至一个小时即可完成。

◆ 适合不宜高温时效的工件消除应力处理

如不锈钢件、有色金属件、焊修后的机械零件等等。