Analysis of Residual Stresses during Heat Treatment of Large Forged Shafts Considering Transformation Plasticity and Creep Deformation

Abstract

Длительное охлаждение при термообработке больших поковок из-за массового эффекта приводит к возникновению деформации ползучести не только за счет высокой температуры, но и вследствие ее изменения. Изменение пластичности и ползучести совместно с фазовыми превращениями стали значительно влияет на распределение напряжений в поковке после термообработки. Разработана конечноэлементная модель с учетом изменения пластичности и ползучести, интегрированная в коммерческую конечноэлементную модель ANSYS с использованием пользовательских подпрограмм.

Тривале охолодження при термообробці великих поковок внаслідок масового ефекту призводить до виникнення деформації повзучості не тільки за рахунок високої температури, а й внаслідок її зміни. Зміна пластичності і повзучості разом із фазовими перетвореннями сталі суттєво впливає на розподіл напружень у поковці після термообробки. Розроблено скінченноелементну модель з урахуванням зміни пластичності і повзучості, інтегровану в комерційну скінченноелементну модель ANSYS із використанням підпрограм для користувачів.

The long cooling time during heat treatment of a large forging due to mass effect leads to the creep deformation at not only high temperature but also transformation temperature ranges. Therefore, both the transformation plasticity and the creep together with the phase transformation significantly affect the stress distribution of the forging after the heat treatment. In this study, a FEM model considering both the transformation plasticity and creep was developed. Proposed model was integrated into commercial ANSYS codes via user subroutines.