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振動時效是我國上世紀八十年代從國外引進的一種殘余應力消除技術，名詞譯自英語Vibrating Stress Relief，即振動應力消除。從力學機理上分析，振動時效消除殘余應力的原理是，使工件發(fā)生共振或接近共振，其殘余應力疊加振動應力大于材料的屈服極限，這樣振動時由于材料進入塑性區(qū)引起工件上應力重新分布，從而達到消除殘余應力的目的。

鄭州機械研究所應力測試技術中心，作為國內機械行業(yè)zui的應力測試單位，做了大量的振動時效應力消除試驗，得出以下幾點結論。

 

1、對于低水平殘余應力工件振動時效效果不理想

對于低水平殘余應力工件，比如沒有大應力集中的鑄件，由于振動時效時材料大部分沒有進入塑性區(qū)，而在彈性范圍內，無論應力如何變化，zui終都恢復原始狀態(tài)，不會消除殘余應力，與理論分析相符。

 

2、殘余應力消除效果沒有標準規(guī)定的指標大

振動時效標準JB/T 5926-2005《振動時效效果評定方法》規(guī)定，焊接構件殘余應力消除應達30％以上。實際測量表明，這是一種誤區(qū)，比如，我們對一個16Mn焊接構件進行振動時效應力消除效果測試。振動時效前，測得焊縫附近zui大殘余應力500 MPa，振動時效后測得300 MPa。廠家非常高興，認為效果非常好，消除達40%，遠遠大于振動時效標準規(guī)定的指標。然而，16Mn的屈服極限是300 MPa左右，如果認為材料是理想塑性的，16Mn焊接構件上的殘余應力都不會大于300 MPa，與振動時效后的測量值一樣。其實，振動時效前測得的500 MPa是按殘余應力彈性理論計算公式計算出來的，而材料進入塑性區(qū)時，其實際殘余應力肯定小于500 MPa。如果按理想塑性計算，殘余應力沒有下降，當然這是情況，意在說明振動時效的殘余應力消除效果不能以彈性理論計算的結果為依據(jù)。根據(jù)大量試驗結果，我們認為，對于焊接構件，振動時效的殘余應力消除效果應在15%左右。

 

3、振動時效對消除構件的塑性應變效果非常好

上述例子也說明，雖然振動時效消除殘余應力的效果達不到40%，但塑性釋放應變確實下降了40%，所以振動時效對消除構件的塑性應變效果非常好。大量試驗證明，對于焊接構件，振動時效的塑性應變消除效果達40%左右，甚至達50%以上。塑性應變涉及到構件尺寸的穩(wěn)定性，所以經(jīng)過振動時效的構件，尺寸穩(wěn)定性特別好，即以后放置或再加工時構件不再變形。

 

綜上所述，振動時效于對殘余應力要求不嚴但對尺寸穩(wěn)定性要求較高的焊接構件的殘余應力消除。畢竟與熱時效相比，振動時效非常節(jié)約能源，不需要建大的退火爐，大大節(jié)省了經(jīng)費。所以對殘余應力要求不嚴的工件，能用振動時效處理的盡量用振動時效。必須指出，振動時效不適合于對殘余應力要求較高的壓力容器的殘余應力消除。