振动时效工艺对比热时效，各方面胜出！

振动时效工艺 | 2023-01-13 14:59

传统消除残余应力的方法包括自然时效以及热时效两种，两种方法均能在一定程度上消除构件残余应力，稳定和提高构件的精度，但这两种方法也都有自身的缺陷。随着科技发展，“长江前浪推后浪”，解决老问题不断涌现出更优秀的新工艺。今天通过对比，我们来看看振动时效是如何把老工艺拍在沙滩上的。

自然时效

将金属构件放置在露天中，利用自然环境中的振动条件或者白天黑夜交替形成的温度差等，经过半年到一年长时间的闲置，使构件通过长期时间的热胀冷缩等作用形成构件内部的残余应力释放。

自然时效方法降低的残余应力有限，效率低下，处理的时间相对太长，无法匹配产品的周期并且占用大面积的空间，因此目前在生产实践中很少得到应用。

热时效

通过加热炉，加热棒等加热措施，使构件在加热作用下升温到能使构件释放残余应力所需的指定温度，并进行相应的工艺处理，使环境的温度维持数小时后，然后通过工艺处理完成降温来实现残余应力的降低的过程称为热时效。

该方法消除残余应力的效果显著，在目前的构件、材料生产中经常被使用，但是该方法需要搭建完善的加热系统，整体成本较高，且耗能巨大，并且会对环境造成严重污染。同时该方法多数运用在大结构刚体，对于一些小型的精密零件就显得无能为力。因为这些明显的劣势，热时效目前大有被振动时效取代的趋势。

振动时效

振动时效通过振动，使工件内部残余的内应力和附加的振动应力的矢量和达到并超过材料屈服强度的时候，使材料发生微量的塑性变形，从而使材料内部的内应力得以松弛和减轻。

振动时效之所以能够在大多数场合下取代热时效（退火），在实际加工中得到推广应用，得益于该项技术具有的明显优越性：

1、投资少适用性强。与传统的热时效相比它无需庞大的时效炉，现代工业中的大型铸件与焊接件越来越多也越来越大，如采用热时效消除应力则需建造大型时效炉，不仅造价昂贵、利用率低，而且炉内温度很难均匀，消除应力效果差。采用振动时效可以完全避免这些问题。因此，目前对长达几米至几十米的桥梁、船舶、化工器械的大型焊接件和重达几吨至几十吨的超重型铸件，较多地采用了振动时效。

2、生产周期短效率高。热时效往往需要经过数十小时的周期方能完成，而振动时效一般只需数十分钟即可完成。而且，振动时效不受场地限制可减少工件在时效前后的往返运输。如将振动设备安置在机械加工生产线上，不仅使生产安排更加紧凑而且可以消除加工过程中产生的应力。

3、使用方便。振动时效设备体积小、重量轻，便于携带，我国目前生产的激振器可振动处理300吨以下的工件，但振动装置本身仅重几十公斤。正是由于振动处理不受场地限制，振动装置又可携至现场，所以这种工艺与热时效相比，使用简便，适应性较强，可安排在任何工序之间也可多次进行。

4、节约能源，降低成本，无废渣、废气及辐射等污染。在工件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。其能源消耗仅为热时效的3～5％，成本仅为热时效的8～10％。加之热时效时均需要以煤、油等作为燃料不可避免要排出大量的废渣、废气等不能够满足越来越高的环保要求。故振动时效已逐渐成为去应力的第一选择。

5、机械性能显著提高。经过振动时效处理的工件其残余应力可以被消除20～80％左右，高拉应力区消除的比低应力区大。可提高使用强度和疲劳寿命，而且从根本上防止了金属在热时效过程中产生的翘曲变形、氧化、脱碳及硬度降低等缺陷。还可以提高构件抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。

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