W pracy przedstawiono podstawy teoretyczne, sposób rozwiązania i przykładowe obliczenia numeryczne prowadzące do wyznaczenia pól temperatur, przemieszczeń i naprężeń dla hartowanych cylindrycznych elementów maszyn wykonanych z takich gatunków stali, które mają krzywe CTP w kształcie litery C. Analiza uwzględnia badanie wpływu zawartości węgla w hartowanym elemencie, zmianę współczynnika przewodności cieplnej, ciepła właściwego i współczynnika cieplnej dyfuzji na względną zmianę objętości poszczególnych struktur i faz. Związki teoretyczne oparto na modelach kinetyki przemian fazowych Avramiego i Hildenwalla. Do obliczeń pól temperatur zastosowano metodę różnic skończonych, a naprężenia wyznaczono metodą elementów skończonych.
EN
The paper presents the analytical background and numerical results for the problem of phase transformation kinetics and residual and transient stresses developed in stress hardening processes. The analysis relates to those steel grades that have the C - shaped TTT curves. The analysis takes into consideration the influence of carbon content, thermal conductivity coefficient, heat density, and the coefficient of thermal diffusion on volume dilatation of the particular structure constituents and transformation phases. The theoretical analysis uses the model of phase transformation kinetics of Avrami and Hildenwall, and the plastic flow theory is accepted to analyse the elastic-plastic state of stress. The numerical results are obtained by the finite element method.
Opracowano system komputerowy i zrealizowano przykładowe obliczenia numeryczne dla hartowanych cylindrycznych elementów maszyn wykonanych z takich gatunków stali, które mają krzywe CTP w kształcie litery C. W analizie uwzględniono wpływ zawartości węgla w hartowanym elemencie, zmianę współczynnika przewodności cieplnej, ciepla właściwego i współczynnika cieplnej dyfuzji na wzgledną zmianę objętości poszczególnych struktur i faz. Związki teoretyczne oparto na modelach kinetyki przemian fazowych Avramiego i Hildenwalla. Do obliczeń pól temperatur zastosowano metodę różnic skończonych, a naprężenia wyznaczono metodą elementów skończonych.
EN
A computer system was elaborated and exemplary numerical calculations were performed for hardened cylindrical machine elements made of steel grades that have C-shaped TTT curves. The analysis considers the influence of carbon content in the hardened element, the change of thermal conductivity coefficient, latent heat, and the coefficient of thermal diffusion on relative volume dilatation of the specific phases of transformation. Theoretical relations are based on the models of phase transformation kinetics developed by Avrami and Hildenwall. Thermal field was calculated by finite difference method and quenching stresses were calculated by the finite element method.
W pracy przedstawiono w uproszczony i encyklopedyczny sposób podstawowe wiadomości o powstaniu pola naprężeń hartowniczych tych procesach termicznej obróbki cieplnej w czasie, których zachodzą cieplne przemiany fazowe. Przedstawiono podstawowe założenia zbudowanych już przez wielu autorów modeli wykorzystywanych przeprowadzania efektywnych obliczeń mających nie tylko poznawcze ale także praktyczne znaczenie. W charakterze aplikacyjnym przedstawiono przykład określający naprężenia hartownicze w ogrzanej powyżej temperatury przemiany austenitycznej półprzestrzeni wykonanej stali, a następnie chłodzonej równomiernie na jej powierzchni czołowej. Otrzymane rezultaty w oparciu o dostępny przegląd literatury przedstawiono w postaci odpowiednich wykresów mających także charakter użytecznych nomogramów.
Praca jest kontynuacją numerycznej analizy naprężeń w nawęglanych hartowanych nieskończenie długich stalowych cylindrach. Rozważania oparte są na modelu Sjostroma [7] i na doświadczalnych danych Ericssona i Hildenwalla [2]. Wykorzystano model Avramiego [1], Fletchera [3] i teorię Inoue Ranieckiego [4].
EN
The paper contains a description of the numerical methods of stress analysis in hardened steel cylinders made of carbon steel. The calculations are based on Sjöstrom model [7] and the experimental data of Ericsson and Hildenwall [2]. The works of Avrami [1], Fletcher [3] and the theory of Inoue and Raniecki [4] were also utilized.
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.