一、振動頻率的確定
在共振狀態(tài)下，可用小的振動能量，使工件產(chǎn)生大的振幅，得到大的動應力和動能量，從而使工件中的殘余應力消除的更，工件獲得的尺寸穩(wěn)定性效果更好。
振動時效中的共振狀態(tài)，是在外部激振器激振力的持續(xù)作用下，零件處于“受迫振動”時的一個特殊狀態(tài)。它的條件是激振頻率接近工件的固有頻率，這時振動特性中的振幅—頻率曲線出現(xiàn)一個峰值，振幅的陡然增大對振動時效產(chǎn)生附加動應力有利。
工件在振動時效時是一個振動體，它與其支撐用的彈性橡膠墊和激振器組成為一個振動系統(tǒng)，當該系統(tǒng)進行自由振動時，根據(jù)振動學原理，它的共振頻率僅與系統(tǒng)本身的質(zhì)量、剛度和阻尼有關。這個頻率是由系統(tǒng)固有性質(zhì)所決定的，稱為固有頻率。

振動時效中一個工件和它的支撐體組成振動學中一個質(zhì)量和一個彈簧的振動系統(tǒng)，它的固有頻率可用下列通式表示：
（4-1）
式中：-----固有頻率（HZ）；K---彈簧的剛度（Kg/cm）；
m---振動體質(zhì)量（Kg）。
圖4-1示出了某均質(zhì)等截面梁彎曲的頻率及相應的振型。
由振動頻率的方程解及上圖可知，具有幾個自由度的振動系統(tǒng)，有幾個固有頻率，按低至高

國內(nèi)外研究學者在這方面已做出了大量的試驗，并得出了對非合金結(jié)構(gòu)鋼、碳素鋼、合金鋼、鑄鐵及有色金屬材料力學性能影響的大量數(shù)據(jù)，在這里就不再舉例一一說明。但總的試驗結(jié)論是：
.經(jīng)熱時效后材料的屈服強度與抗拉強度均下降，而振動時效后材料的屈服強度和抗拉強度基本上不改變或有升高。
.由于振動時效后材料的殘余應力得以消除或均化，材料的斷裂韌性提高（約10%），防止脆斷的能力提高。
.振動處理可以提高金屬材料的疲勞極限已被實驗驗證。但是提高的比例大小，是與試件的初始狀態(tài)有關的，如果初始殘余應力大，則因振動處理后殘余應力消除的比例大而提高疲勞極限的比例也大。

一項振動時效工藝是否成功，其后的檢測方法應是殘余應力的變化率和尺寸精度保持性的測試。但是振動處理過程中采用上述兩種參數(shù)是不可能的，它是需要長時間和復雜的測試過程。通常在實際生產(chǎn)應用的控制過程中往往采用振動時效前后幅頻特性參數(shù)曲線和振幅-時間參數(shù)曲線測試法并按JB/T5926-91標準中第4.1條款或JB/T10375-2002標準中的第6.2條款驗收來實現(xiàn)的。
（a）幅頻特性曲線掃描法

圖6-1幅頻特性曲線二次掃描圖
（圖中實線為振前所測曲線、虛線為振后所測曲線）
在振動處理過程中隨著殘余應力的下降，構(gòu)件的內(nèi)阻尼減小，所以在幅頻特性曲線上所表現(xiàn)出的是固有頻率的下降，（如圖6-1中所示f1變?yōu)閒1′）、共振峰值的增高、頻帶變窄。振動處理前測得的幅-頻特性曲線和振后幅頻特性曲線對比可求出各參數(shù)的變化量△f,△h和△u。經(jīng)過多個試件處理后可把這些變化量的統(tǒng)計值確定下來。這樣就可在生產(chǎn)應用時進行監(jiān)測。
如果生產(chǎn)中所得的參數(shù)變化與確定的數(shù)值相近，說明振動處理的效果已達到。如果遠遠偏小，說明效果欠佳，尚需在激振參數(shù)（主要是激振力）上做適當調(diào)整，或支承方式上需做調(diào)整。
總之，幅-頻特性曲線監(jiān)測法是國內(nèi)外普遍采用的較為成熟的方法。
（b）振幅-時間曲線監(jiān)測法
幅-頻特性曲線是振動處理的前后進行的，且頻率在不斷的改變。有時為了獲得更好的曲線。這要比種方法更為簡單，它既可以通過振幅的變化來控制振動處理的有效時間，又可以通過振幅的變化量來監(jiān)測殘余應力的變化情況。

尺寸精度穩(wěn)定性是根據(jù)定期對構(gòu)件尺寸精度的測量來實現(xiàn)的。它包括兩方面內(nèi)容：一方面是觀測構(gòu)件尺寸精度隨時間而發(fā)生的變化量，與熱時效或精度允差相比較；另一方面是要觀察構(gòu)件在靜、動荷載作用后的尺寸精度變化量，同樣與傳統(tǒng)工藝（熱時效）相比，以鑒定振動時效工藝的可行性。
如果殘余應力消除和均化的效果好，那么工件中殘余應力的再分布的可能性和程度就比較小，工件的尺寸精度穩(wěn)定性就好。實踐證明在保持工件尺寸精度穩(wěn)定性方面振動時效技術比其它傳統(tǒng)的時效方法更顯優(yōu)勢。

焊接構(gòu)件的振動時效技術是對已焊接成型的構(gòu)件進行振動處理，用以降低和均化由于焊接造成的殘余應力。而振動焊接是將被焊部件進行振動，且邊振動邊焊接，直到焊完為止。這種振動是在一定頻率范圍內(nèi)的輕微振動，其作用如下：，當焊縫金屬在熔溶狀態(tài)時，振動可以使組織發(fā)生變化，晶粒得以細化。焊縫晶粒細化必將使材料力學性能得到提高；其次在有溫度作用下，焊縫處材料屈服極限很低，因此振動很容易使熱應力場得到緩解，極易發(fā)生熱塑性變形，而釋放受約束應變，使應力場梯度減少，故使后的焊接殘余應力得到降低或均化；第三由于振動，在結(jié)晶過程中使氣泡雜質(zhì)等容易上浮，氫氣易排除，焊縫材料與母材過渡連接均勻、平緩，降低應力集中，提高焊接質(zhì)量。因此振動焊接可以有效地防止焊接裂紋和變形，提高構(gòu)件的疲勞壽命，增強機械性能。
振動焊接技術是在振動時效技術基礎上發(fā)展起來的。但振動焊接技術的作用明顯優(yōu)于振動時效技術。振動時效技術是在構(gòu)件焊好后使用的處理技術，只能對焊接殘余應力起到降低和均化作用，而振動焊接技術從焊接開始就起到細化晶粒的作用，接著在熱狀態(tài)下通過熱塑性變形來調(diào)整應變而降低殘余應力。因此，可以說振動焊接從一開始就起到了防止焊接裂紋和減少變形的作用。提高焊接質(zhì)量是優(yōu)于振動時效技術的優(yōu)點。做為振動焊接，它并不要求構(gòu)件達到共振狀態(tài)，只要達到某一頻率范圍內(nèi)且具有一定的振幅就可以，因此振動焊接技術可以在任何構(gòu)件上應用。特別是在大型結(jié)構(gòu)件焊接修復時，振動焊接就完全可以實現(xiàn)，焊后不再使用熱時效處理。
在這里說明的是“振動焊接技術”包括兩個方面，即“焊接技術”與“焊接振動技術”兩個內(nèi)容。這里說的“焊接技術”就是正常的焊接技術，而“焊接振動技術”就是在焊接過程中根據(jù)不同構(gòu)件施加一種不同參數(shù)的機械振動。這一章就是研究關于“振動焊接”的作用和“振動焊接”的工藝參數(shù)選擇原理。

某廠成批生產(chǎn)的B1010A刨床的床身，材質(zhì)為HT200，重量問6500kg，輪廊尺寸為6900×980×580mm，為典型的梁型件，我們用四個橡膠墊在床身下面距端部2/9L即1530mm處將床身支撐起來。該床身兩頭為油箱，中央夾激振器不方便，所以我們把激振器用弓形卡具卡緊在床身端頭油箱處。加速度計用磁鐵吸緊在床身的另一端頭。如圖7-1
用VSRDS-08型振動時效裝置對床身進行掃頻處理，測得其一階固有頻率為2334r/min,即38.9Hz，共振加速度值為48.9m/s2。這時K2型激振器的偏心率調(diào)在26%（本激振器偏心裝置在0～范圍內(nèi)無極可調(diào)）。
我們按峰值48.9m/s2 的1/2確定振動頻率為2303r/min振動處理約10分鐘，加速度值基本保持不變了，再處理3分鐘，即共13分鐘。然后再對床身進行掃頻處理，發(fā)現(xiàn)共振頻率已發(fā)生前移，峰值已升高，符合JB/T5926—2005驗收標準中第4.12條第c、d兩項驗收指標，達到消除和均化殘余應力的目的。