振动时效技术是一种新型的消除应力方法，在国内已得到广泛的应用。在实际应用中也取得了理想的效果和显著的经济效益。某生产厂家在制作电炉水冷板、炼铁40吨料篮、80吨铁水罐、转炉水冷烟道时，就是采用振动时效工艺消除残余应力。下文就是用振动时效工艺消除活动烟罩残余应力案例讲解。

振动时效工艺过程

振动平台设计

本质上，振动平台的设计是为了大大降低工件的工作频率。设计要求平台的抗弯刚度（EI₁）要大于工件的抗弯刚度（EI₂），以确保平台将谐振传给工件，即EI.EI₁/EI₂＞2；同时平台上装夹工件后的整体为一梁状系统，使工件的重要部位有计划的得到相应的弯曲，从而保证该部位获得适当的动应力，较好地降低和均匀化残余应力。支撑点应安装在工件的节线处，使工件处于良好的振动状态，激振点应位于工件刚度的最大振幅峰值处。根据活动烟罩的结构特点，我们采用了三点支撑法，即用三个专用橡胶垫构成一个振动平台；将激振器卡在刚性较强的位置，便于激振力的传输，使工件易于起振，工件采取立式，激振器装好，选定激振点。

动应力的选择

动应力是振动时效工艺主要参数之一。试验结果表明：在一定范围内动应力越大，被处理工件的应变释放量也越大，消除应力的效果就越好。但过大的动应力将可能导致工件损伤或降低疲劳寿命。因此，动应力应以工作应力来确定。即σ_动=（1/3-2/3）σ_工作。活动烟罩的重量为4.3吨，参照扫频结果，选择15-20%F_max的激振力。

时效频率选择

国内的研究表明，以共振峰处的频率作为时效频率，时效过程中，共振峰向低频移动，振动效果并不明显。因此，一般采用亚共振峰值的1/3作为激振频率，实践证明效果较好。在处理活动烟罩过程中，进行第一次扫频，在扫频过程中，检查确定支撑点位置及偏心档；然后根据扫频情况，从低阶到高阶，选一个低阶共振频率作为主振频率，另选1-2个作为辅振频率；由扫频曲线看，只有一个共振峰N_max=5451rpm

激振时间的选择

振动时效是根据被振构件的材料、结构、重量来确定激振时间。从振动曲线可以看出；振动时效前五分钟残余应力变化最快。十五分钟后基本趋于稳定，说明残余应力降到一定程度后就不再发生变化。

振动时间选择

金属构件重量＜1吨 ，10-15分钟；1-5 吨，15-25分钟； ＞5吨， 25-40分钟。

根据活动烟罩的重量（G重量=4.3吨），时间选择为16min。

激振过程

选取激振频率N=5464.2rpm，进行振动时效，在振动过程中密切观察并记录级速度G随时间的变化以及工件的响振情况。

振后扫频

振动结束后，对部分工作重新扫频，记录加速度及转速；根据振后扫频曲线来看，共振峰N_max=5464.2rpm。

效果判断

根据JB/T5926-91标准4.1.2条，用幅频特性曲线判断振动时效效果，即在振动时效处理过程中，对工件进行振动时效处理前后的扫频对比及振动时效工艺过程G-t曲线变化，来判断工件的残余应力是否得以降低和均匀化，从而使工件尺寸稳定性得到提高，判据如下：

a. 振幅时间（G-t）曲线先上升后变平。

b. 振幅时间（G-t）曲线先上升后下降再变平。

c. 振幅频率（G-n）曲线振后峰值升高

d. 振幅频率（G-n）曲线振后峰值左移

e. 振幅频率（G-n）曲线振后峰值变窄

由振动时效处理前后的扫频对比可知，G-n曲线振后峰值左移，由振动时效工艺过程G-t曲线可知，G-t曲线先上升后变平，均符合标准，即工件的残余应力得以降低和均化，从而提高工作尺寸稳定性。

实际应用效果

将振动时效处理后的电炉水冷炉壁板应用于电炉生产中，单件使用寿命长达2000多个小时，正在使用的十多件水冷板，质量较好，满足使用要求，受到电炉厂的好评。通过几个月的观察，整个活动烟罩、料篮、水冷板等构件的外形尺寸精度变化较小，稳定性良好。按照机械行业标准和有关技术规范检验，说明应用振动时效工艺是可行的，有效的。