机床铸件铸造及凝固收缩过程

机床铸件铸造过程中，由于壁厚不均匀导致铸件在凝固收缩过程中产生大量的残余应力。残余应力的存在地影响了构件的尺寸稳定性、刚度、强度、疲劳寿命，甚至导致产生裂纹和应力腐蚀。“时效”是降低残余应力使构件尺寸精度稳定的方法。目前常用的残余应力的方法有:热时效、自然时效和振动时效。热时效存在着能耗大、成本高、材料机械性能下降、大工件难以处理等弊端;自然时效时间长，效率低，仅能使应力20/a-v10%。60年代开始研究采用振动时效来金属工件内残余应力。我国1976年引进了振动时效技术振动时效由于具有设备简单、处理时间短，节省能源，对稳定工件尺寸和残余应力作用显著等特点，近10年来了较普遍的应用。

振动时效(VibratingStressRelief，缩写VSR)又称振动应力，旨在通过控制激振器的激振频率，使工件发生共振，让工件产生适当的交变响应并吸收部分能量，以致内部发生微观粘弹塑性力变化，从而降低工件的局部峰值应力和均化工件的残余应力场，   终防止工件的变形与开裂，以后的尺寸稳定精度。

振动时效原理是由于振动过程中金属材料内部的位错滑移产生微观塑性变形，使残余应力得以释放。

激振力、激振频率、和振动时间三大参数的选择是振动时效工艺的技术关键。工件的支承、激振点的选取等因素对时效的处理效果也会产生不可忽视的影响。铸件残余应力的大小和分布情况以及其振动模态和各阶模态的动应力的分布情况是振动工艺参数确定的前提和依据。铸造凝固过程温度场、应力场有限元数值模拟技术和有限元动力学分析技术逐步成熟和实用化，给我们提供了一种方便的认识铸件残余应力的大小和分布情况以及其振动模态和各阶模态的动应力的分布情况的途径。

就目前而言，振动时效效果还具有不稳定性和难控制性，对其机理的掌握不够是个重要的原因。其机理的理论尚无定论，理论本身的不完善而未能形成一个具有说服力的体系。另外，当前对振动时效工艺参数的制定和时效效果的评价方法还存在较大的盲目性。这些因素都影响了该技术的接受率和进一步推广。