在農(nóng)機(jī)、機(jī)床等設(shè)備中大型鑄件的應(yīng)用十分普遍。大型鑄件在鑄造過程中，由于體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，凝固過程中易產(chǎn)生較大的殘余應(yīng)力，造成鑄件出現(xiàn)裂紋等質(zhì)量缺陷。為了消除鑄件的殘余應(yīng)力，一般采用退火等熱處理的方法進(jìn)行時(shí)效處理。
大型鑄件的熱處理需要建立大型的時(shí)效爐，成本高、污染重。
近年來，使用振動(dòng)方法進(jìn)行時(shí)效處理獲得很大范圍內(nèi)的應(yīng)用。振動(dòng)時(shí)效技術(shù)是采用機(jī)械共振的方法，消除或勻化鑄件、鍛件、焊接件在熱加工或機(jī)械加工過程中所產(chǎn)生的殘余應(yīng)力，有效防止機(jī)械產(chǎn)品在使用過程中因殘余應(yīng)力釋放而造成的變形、甚至開裂的時(shí)效處理。
振動(dòng)時(shí)效的過程中，工藝參數(shù)的選擇十分重戛目前一般使用掃頻法在生產(chǎn)實(shí)踐中總結(jié)規(guī)律，制訂工藝參數(shù)。但是對(duì)于大型鑄件來說，使用試驗(yàn)法成本過高且效率低下，在企業(yè)難以推行。振動(dòng)時(shí)效的工藝過程及主要工藝參數(shù)對(duì)時(shí)效效果的影響，振動(dòng)時(shí)效過程進(jìn)行仿真分析，借助分析結(jié)果制定出合理的時(shí)效工藝參數(shù)。
振動(dòng)時(shí)效處理過程是將激振器剛性?shī)A持在被處理零件的適當(dāng)位置，并將鑄件用彈性物體支撐通過控制器使激振器不斷地敲擊鑄件，使鑄件處于振動(dòng)狀態(tài)，經(jīng)過一段時(shí)間就可以達(dá)到消除殘余應(yīng)力的目的。
在這個(gè)過程中，以振動(dòng)的形式給鑄件施加交變應(yīng)九當(dāng)交變應(yīng)力與殘余應(yīng)力疊加達(dá)到或超過材料極限應(yīng)力值時(shí)，鑄件內(nèi)部發(fā)生一定的微觀粘彈塑性金屬力學(xué)變化，從而在一定程度上降低和均勻鑄件內(nèi)部的殘余應(yīng)力，提高鑄件將來的尺寸穩(wěn)定性及疲勞壽命等性能。振動(dòng)時(shí)效能夠降低鑄件內(nèi)的殘余應(yīng)力，并使應(yīng)力分布均勻化。
從理論上來說，施加于鑄件的動(dòng)應(yīng)力必須處在一個(gè)合適的范圍內(nèi)。動(dòng)應(yīng)力與殘余應(yīng)力的疊加應(yīng)該大于鑄件材料的屈服極限，使鑄件產(chǎn)生塑性變形，從而降低殘余應(yīng)力。但是疊加力過大超過了材料的疲勞極限，又會(huì)對(duì)鑄件造成損傷，影響鑄件的使用壽命。因此確定合適的動(dòng)應(yīng)力范圍是進(jìn)行振動(dòng)時(shí)效成功的關(guān)鍵。
鑄件振動(dòng)的動(dòng)應(yīng)力來自于激振裝置的激振力。對(duì)于機(jī)械式激振裝置，激振力就是偏心質(zhì)量的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力。激振力決定了動(dòng)應(yīng)力的大小。
動(dòng)應(yīng)力的大小不僅取決于激振力，還和鑄件的振動(dòng)狀態(tài)有關(guān)。振動(dòng)狀態(tài)表現(xiàn)為振型、振幅和頻率。當(dāng)振動(dòng)頻率選擇在鑄件的共振頻率附近的時(shí)候，能夠使用較小的激振力產(chǎn)生較大的動(dòng)應(yīng)力。在鑄件共振時(shí)，激振力越大，內(nèi)部產(chǎn)生的振幅越大，相應(yīng)的動(dòng)應(yīng)力也就越大，在不超出構(gòu)件疲勞極限條件不振動(dòng)時(shí)效的效果就越好。動(dòng)應(yīng)力的大小還與鑄件安裝的支撐位置、激振器作用點(diǎn)密切相關(guān)。鑄件安裝時(shí)，將激振點(diǎn)選擇在振幅較大處，而將支撐點(diǎn)選擇在振幅較小處。
綜上所述，影響振動(dòng)時(shí)效的工藝參數(shù)有：激振力的大小、激振頻率、激振時(shí)間，以及鑄件的支撐點(diǎn)、激振點(diǎn)位置等。
