一、从材料的应力应变特性角度分析。

    工程上采用的材料都不是理想的弹性体,其内部存在着不同类型的微观缺陷,铸铁中更是存在着大量形状各异的切割金属基体的石墨,其中的微观缺陷附近都存在着不同程度的应力集中。振动时效消除残余应力的必要条件是动应力(激振力)和残余应力之和大于材料的屈服极限。若以σa表示动应力,σn表示残余应力,σs表示屈服极限,则振动时效消除残余应力的必要条件可表示为 σa+σn≥σs(1) 当式(1)成立时,在工件内残余应力的高峰值处将产生局部屈服,引起微小塑性变形,使得工件内部残余应力高峰值降低和残余应力重新均匀分布使工件内原来不稳定的残余应力得到松弛和匀化;同时,由于包辛格效应,经过一段时间循环后,工件的屈服极限上升,直到与所受应力相等,工件内部不再产生新的塑性变形,工件的弹性性能得到强化,金属基体达到强化,增强了抗变形能力,提高了工件尺寸精度稳定性。

二、从位错理论的微观角度分析。

    残余应力的本质是晶格畸变,而晶格畸变在很大程度上是由位错引起的。根据能量原理,较小的间隙原子优先处在位错旁的空洞里,它们起着钉住位错,阻碍位错滑移的作用。如果要位错脱出钉锚,产生滑移,需要足够的分切应力。所有阻碍位错滑移的因素均会提高临界分切应力。在振动时效时,需要加大动应力,以便在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。若以τa表示外加动应力,τn表示残余应力,τs表示流变应力,则振动时效消除残余应力的微观必要条件可表示为 τa+τn≥τs(2) 机床床身的应力集中区,绝大部分是在工件的微观缺陷区,如位错、空位、夹杂等。当式(2)成立时,将引起金属内缺陷区大量位错移动。位错滑移一开始就相当于晶体开始屈服,工件的自变形就是位错滑移的结果。如果有某种方式使易动位错先滑移，余下位错不易滑移,其最终结果就可减少构件的自变形使尺寸稳定。位错运动一方面产生位错增殖及亚结构的变化;另一方面使晶体产生微观塑性变形。位错增殖及亚结构的变化将使金属发生强烈的加工硬化,即继续塑性变形的抗力增大,强度大大提高,从而提高工件抗变形能力和尺寸稳定性。而金属晶体的微观塑性变形将使高残余应力得以释放,消除或降低应力集中,达到均化应力的目的。

    从以上分析可知:当工件受到动应力的作用时,在其内部激起局部应变,应力集中越大的区域,产生的应变也越大,结果耗掉了应力峰值,使应力均化并降低。山东华云机电目前制造的机床普遍采用了振动时效技术对床身整体进行应力消除，具有超强的稳定性。在国内同行业处于领先水平。

华云振动时效消除机床残余应力