震动应力消除
Vibratory Stress Relief (V.S.R.) 振荡应力消除技术，近年来在大陆如火如荼推广流行了起来，冒出了几家相关技术的公司，并且也开办了研讨会。事实上V.S.R.并不是一项新的技术，最初发表迄今以逾半个世纪........
在文献的纪录中提到，最早的纪录约在1950 年代[1]，当时便有学着提出以振荡来替代热处理应用于消除金属材料的残留应力，也有相关的设备商品化并于市面上销售。不过除此之外，便无其它文献了解销售的状况如何，一直到1960 年代才又渐渐地受到重视。
振动消除应力法，是将工件（包括铸件、锻件、焊接构件等）在固定频率下进行数分钟至数十分钟的振动处理，以振动的形式给工件施与附加应力，从而降低和均化工件内的残留应力，使尺寸精度获得稳定的一种方法，除此之外，振动消除应力法还有另一个效果，即振荡时效（aging），可以有效的减低模具的刚性和抵抗变形能力，如此一来加工性也变的更加优良。
优缺点
V.S.R.这项技术的优点不少，相对于传统的热处理，经济、省时与不易变形为其最大优点，振动消除应力法消耗的能量极少、处理时间短、效果显著等特点。近年来在国外已迅速发展和广泛应用，尤其是航天飞机、军火工业、与战斗机方面，由于需要极高质量的零件，却又必须兼顾零件的可靠度，唯一可以使用的方法就是利用振动消除应力，除了这些工业之外，汽车业也开始利用来提升零件的质量。
研究回顾
振荡技术由1950 年代发展至今争议不断，但以其消除材料内部残留应力的方法，可谓为应力消除热处理最佳的替代方案，但有可能造成材料的疲劳破坏、机械强度降低的不良影响，但低成本的应力消除方法对于工业界有极大的好处，所以过去数十年间有许多关于振荡技术的研究，也发现了振荡对材料的其它影响。故在1960 年代，振动消除残留应力的研究如雨后春笋般纷纷地发表，虽然振荡确实可以消除残留应力，但是其效果众说纷纭，令人质疑，并没有得到很大的回响，更何况还有许多的研究指出此项技术不但没达到预期的效果还有严重的副作用[2]，一般最常受到抨击的便是疲劳破坏与机械强度变差了，因此如何达到最佳的效果与避免其所带来的副作用，便是这项研究的重点。
在最初的研究多以频率与循环应力为控制参数，1960 年Buhler 与Pfalzgraf 利用焊接试片与铸件以振荡来消除残留应力做了许多测试，但残留应力虽然下降了20﹪的程度，可是用来振荡的循环应力却必需要提高到疲劳限附近，所以材料受疲劳破坏的可能性极大，Buhler 与Pfalzgraf 也明确的指出疲劳的潜在危险，最后他们希望结合热处理与振荡技术来克服这项问题[3-5]。但由于制程变得更复杂了，所以后来并没有相关的文章发表。在其后1960~1970 年间发表了许多的相关论文，但不外乎残留应力下降多少百分比与疲劳破损的问题。1970 年Bonal Corporation 发表了以振动消除残留应力的理论、方法及设备，称之为Meta-Lax Technology (metal relaxation technology) 与1960~1970 年间发表的技术最大的不同点在于Meta-Lax Technology [6] 完全是使用频率的控制而已，所以疲劳的危险可以降低，并大大地简化制程使振荡消除应力变成真正简单好用的方法，其频率大异于先前的共振频率，而是使用次共振频率来消除残留应力，即略低于共振的频率，定义为共振振幅1/3 时的频率或低于共振频10Hz 的频率。
 
以其理论看来频率欲接近共振频率（但不超过）则效果愈好，如果在10Hz 内振幅衰减很快速的话，就选择共振振幅1/3 时的频率为次共振频率，Meta-Lax Technology 的理论认为残留应力所束缚住的原子以应变存在晶格内造成晶格扭曲，振荡可以提供一个力量使原子动能提高便能脱离束缚而减少晶格应变消除残留应力[7]，只是Meta-Lax Technology 的理论看似简单而又正确，但缺乏证据支持，即使其设备确实能降低残留应力，其提出消除残留应力的机构却不一定是正确的。
1980 年R. Dawson 与D. G. Moffat以冷抽钢、热轧钢及铝合金三种不同应力条件的试片，使用应变为控制的参数，发现振荡消除残留应力的发生与时间、频率皆无关连性，他们选用了三个频率33、63、92Hz 但结果大致相同，最主要的因素是必须使材料达到一定的临界应变，若有超过临界应变，则应力消除会在振荡的前几个循环（约10 个循环）内完成[8]，所以时间对这项制程并没有影响，而且能够大幅降低材料表面的残留应力，这对于薄片型或板状的材料来说，是相当好的应力消除法，因为通常薄片型或板状的材料做过热处理后，因表面积占的比率太高去除了氧化层后会减轻许多重量，而且若有不均于受热的情况通常会变形，使材料处理过后会发生更多的麻烦，但使用振荡消除应力法，非但没有氧化膜的困扰，还不会变形。由以上看来若采用应变控制是最完美的解决方案，没有实作的原因是在于应变控制的困难，振荡的装置会以strain gage 传回的数据进行分析来决定是否要增强或降低力量，好把应变量控制在理想范围内，R. Dawson与D. G. Moffat 使用棒状的试片来分析，故仅传回单一轴向的应变数据，如果是立体的试片则有三个轴向的应变值，而且立体的试片应变的形式相形之下更为复杂，所以一般仍以频率来控制。
1991 年WEI BINGBO 以Al-3﹪Mg alloy 利用共振频率来激发材料产生激烈的振动，而生成无方向性的枝状凝固，相对于无振动的条件，其凝固点的温度提高了，也可以证实液体内溶解了较高比率的合金元素、减少偏析。而液体与固体间的温度梯度因振荡的关系也略有下降。结构上最明显变化的就是树枝状结晶的第一与第二枝臂崩溃分解了。在第一共振（470Hz）金相结构是类似竹子状的组织，并且溶解了较多的偏析物质。但除了晶粒细化的影响外，振动也会使原先结构因聚合而粗大化。而使机械性质有明显的恶化，但如果再以第二共振（1050Hz）与第三共振（1736Hz）做处理的话则会上升。振荡的这项技术因其对组织的改变与抑制收缩的特性，使它特别适用于铸造，不止应用于重力铸造，也可以使用在连续铸造与一般铸造。虽然很可能会热传的情况改变而导致融溅与热裂，但铸件的机械性质却提高了。
振动导致晶粒细化有以下两个机制(1)藉由形成气孔来加速成核(2)分解树状晶增加晶粒数目。由上可预期到最小晶粒尺寸会在第二枝臂的间距最小时发生，在这情况下振动会抑制树状晶成长，而形成圆形或多面体的形状。
WEI BINGBO 所使用的频率从470Hz 到高达1736Hz，像如此高的频率通常必须在实验室中有精密的仪器与高昂的设备才有可能出现，虽然工业界不易达成这样的频率，但证明在金属凝固时若加入振荡确实能改善偏析、晶粒粗大等无可避免的现象。
振荡技术今后的发展
振荡技术虽有许多的疑点仍待解开，但由前人研究的成果显示这条路是可行的。今后将朝向改善质量与简化制程两大方向进行，而应用的范围也会扩大，例如应用于人体工学，可以消除疲劳。应用于铸件可减少偏析与提升机械性质。应用于焊接可以降低焊接变形与偏析、热裂等等不良影响。以学术观点来看，找出振荡消除残留应力的机构也是一个有趣的题目，除了纯学术的讨论外，对于将振动转变为有益的利用，会有极大的帮助。一般认为振荡后材料的机械强度变低了，但其实只是下降了极小的量，可谓为瑕不掩瑜。
参考文献
[1] E. Enke" Stress Relieven byVibration, "Maschinenmarket, Vol. 61,No.66, p. 37-38, 1955.
[2] G. Adoyan et at. "The Vibratory Stress Relieving of Castings" Machinesand Tooling, Vol. 38, No. 8, p. 18-22,1967.
[3] Buhler, H., and Pfalzgraf, H. G., "Investigations Into the Reduction of Residual Welding Stresses by    Alternating Stress Tests or Mechanical Vibration," Inst. of Machine Tools and Shaping Technology of the University, Hanover. Schweisse und Schreiden, Vol.16, 1964, No, 5. (also designated nternat. Inst. of Welding Documents HS/HWDOCX-336-64).
[4] Buhler, H., and Pfalzgraf, H. G.,"Discussion on the Reduction of Residual Stresses inWorkpieces Made of Cast Iron,"Weristati und Betrieb, No.2, 171, p.36-43. ,1964.
[5] Buhler, H., and Pfalzgraf. H. G., "Relief of Casting Stresses by Jotting :Part 1," Foundry Trade Journal, Vol.118, p. 567-569, 1965.
[6] Bonal Technologies , Inc. ,"Meta-Lax Stress Relief Procedure " 1997.
[7] August G. Hebel Jr. "Subresonant Vibrations Relieve Residual Stress ",Metal Progress, Vol. 128, No. 6, p51-55,1985.
[8] R. Dawson , D. G. Moffat , "Vibratory Stress Relief : A Fundamental Study of Its Effectiveness “,Journal ofEngineering Materials and Technology ,Vol. 102, April, 1980.
[9] Wei Bingbo , "Undirectional Dendritic Solidification Under Longitudinal Resonant Vibration ",Acta metal., Vol. 40, No. 10, p2739-2751,1991.

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