振动时效是一种常用的工程材料处理方法，旨在消除其内部残余内应力。该方法通过振动使工件内部的残余应力和附加的振动应力的矢量和达到超过材料屈服强度的程度，从而引起材料的微小塑性变形，进而松弛和减轻材料内部的内应力。
工艺原理
振动时效的本质在于通过振动的方式向工件施加动态应力。当动态应力与工件自身的残余应力叠加后，达到或超过材料的微观屈服极限时，工件会发生微观或宏观的局部、整体的弹性塑性变形。这个过程会降低并均匀化工件内部的残余应力，最终达到防止工件变形与开裂，稳定工件尺寸与几何精度的目标。
工艺程序
振动处理技术，又称振动消除应力，在我国被称为振动时效。其基本流程是将带有偏心重块的电机系统（称为激振器）安装在构件上，并利用橡胶垫等弹性物品将其支撑。通过控制器启动电机并调节转速，使构件进入共振状态。通常持续振动20至30分钟后，即可达到调整残余应力的目的，累积振动时间不宜超过40分钟。
工艺守则
振动时效工艺守则是指导振动时效技术应用及检查的总体原则，涵盖以下内容：
- 总则部分：阐述守则的目的及适用范围。
- 生产前准备：涉及设备检查、仪器连接、工作场地定置管理等方面。
- 预分析：根据工件形状预测可能出现的振型，以指导操作人员正确支撑工件及安装激振器和传感器。
- 试振：初步测试工件的固有频率，验证预分析的准确性。如预分析与实际情况不符，可通过此步骤进行调整。此外，还包含主振器频率、激振力、振动时间的确定原则等。
- 振动处理过程：详细描述整个振动处理的操作程序和各个程序的确定原则。
- 质量管理制度：规定时效效果的检验方法及检验方式。
- 仪器保养和维护：提供有关仪器保养和维护的信息。
工艺特点
振动时效因其独特的特性，能够在一定程度上替代热时效。其关键参数包括支撑点、振型、激振点、加速度、固有频率、时间和时效频率。振动加速度、共振频率、共振时间是决定工艺效果的主要参数。振动时效的优势体现在以下几个方面：
- 机械性能显著提升：振动处理过的构件残余应力可降低20%至80%，高拉应力区的降解幅度更大。这可以提高使用强度和疲劳寿命，减少应力腐蚀现象。同时，还可以提高构件抵抗变形的能力，稳定构件的精度，提高机械质量。
- 适用性强：振动时效设备轻便，可在任意场所进行现场处理。无论构件大小和材料种类，都可以使用振动时效技术。
- 成本节约：振动时效仅需30分钟即可进行下一步骤，而热时效至少需要一天以上的时间和大量的能源消耗。相比之下，振动时效可节省90%以上的能源和费用，尤其是省去了建造大型焖火窑的巨大投资。
工艺发展
振动时效技术的历史可以追溯到1900年，当时在美国获得了专利。然而，由于人们对热时效的长期依赖，以及高速电机尚未普及，导致设备笨重、调节不便，这项技术未能得到广泛应用和发展。直到20世纪60年代，随着能源危机的出现，美国、英国、日本、联邦德国等国重新研究振动时效的机理和应用工艺。70年代，可调高速电机的问世推动了振动消除应力装置（VSR系统）的发展。目前，全球正在使用的VSR系统数量众多，振动时效已成为许多国家机械构件必须采用的标准工艺之一。
工艺应用
振动处理在国外的应用广泛，涵盖了多种类型的构件。例如，英国一家机床公司的床身与立柱要求精度为0.01mm/2m，过去采用热时效精度保持性差，改为振动时效后满足了精度要求。美国PX工程公司使用振动时效消除8吨重焊接结构齿轮的内应力，减少焊接裂纹。此外，美国西北工业公司、华盛顿钢铁公司、英国喷气发动机火焰筒衬里等多个案例均显示了振动时效的重要性和有效性。
常见问题
由于部分用户对振动时效的机理理解不足，盲目使用所谓的“全自动振动时效”设备，可能导致以下问题：
- 假时效：工件未发生共振或振幅极小，设备仍按预设程序打印或输出时效参数、曲线，误导操作者和工艺员判断，实际上工件并未达到时效效果。
- 误时效：工件虽产生共振，但产生的振型与所需振型不一致，动应力未加到工件需去应力的部位，导致时效效果不佳。
- 过时效：因不针对工件个性采用合理参数，盲目使用预设参数进行时效，可能因共振过度或振幅过大，导致工件内部缺陷扩大，甚至报废。
工艺分析
为了确保振动时效的科学性，应在时效前分析工件的残余应力分布、形位精度要求、未来工作载荷和潜在失效原因，制定合理的振动时效工艺，确定时效路线及重点时效部位。此外，应根据被时效的工件，选择合适的振动时效设备，避免选择简单的“全自动振动时效设备”，而是选择能够适应工件特性的设备，以确保振动时效的科学性和有效性。
关于振动焊接技术
振动焊接技术是在振动时效技术基础上发展而来的新技术。它通过对已焊接成型的构件进行处理，降低和均化焊接引起的残余应力。振动焊接技术的独特之处在于，它能在焊接过程中通过特定频率范围内的轻微振动，促进组织变化，细化晶粒，同时在热状态下通过热塑性变形调整应变，降低残余应力，防止焊接裂纹和变形，提高焊接质量。