Анализ термоупругих напряжений в поковках с учетом эффекта релаксации

Аннотация

Поскольку напряжения являются одним из основных факторов образования флокенов, важно понимать характер напряженного состояния непрерывно охлаждающейся цилиндрической поковки. Для этого был выполнен компьютерный расчет распределения внутренних напряжений, а также учтена возможность релаксации упругой деформации при охлаждении поковки. Расчет был произведен по нескольким вариантам при различных скоростях охлаждения для трех компонент напряжений – осевой, радиальной и тангенциальной. Расчет эффекта релаксации произведен на основании обработки и аппроксимации экспериментальных данных по ползучести стали марки 40ХГМ в температурном интервале охлаждения после противофлокенной термической обработки. Результаты расчета показали, что если при аналитическом расчете без учета релаксации абсолютная величина напряжений уменьшается и стремится к нулю при подходе к комнатной температуре, то расчет с учетом релаксации внутренних напряжений показывает, что после окончания охлаждения в поковке сохраняются остаточные напряжения, причем на поверхности они сжимающие, а в центре поковки растягивающие. Также было показано влияние данных напряжений на раскрытие зародыша флокена.

На втором этапе было проанализировано влияние внутренних напряжений на диффузию водорода и образование флокенов. Влияние внешних напряжений на диффузию обычно сводят к уменьшению энергии активации диффузии на дополнительную величину. Расчет показал, что влияние данной величины на коэффициент диффузии пренебрежимо мало.

Результаты данной статьи могут быть полезны специалистам, занимающимся проблемами образования флокенов в стали, а также специалистам по компьютерному моделированию технологических процессов в металлургии.