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大锻件微孔隙氢聚集分析模型

文章来源:sjzwx 更新时间:2014-09-09 09:50:41

    大锻件内的微孔隙形态各异,线性裂纹和球形孔洞代表了微孔隙的两种极端情况,因此文中的分析基于这两种微孔隙模型,其它微孔隙周围的氢聚集分析结果应该在这两者之间。由于微孔隙的尺寸很小,其应力场的影响区域有限,因此可以在锻件内单独取出一个以微孔隙为中心的分析模型,称之为“微孔隙胞体”,并以锻件内一点的应力状态作为整个胞体模型的应力状态,微裂纹和微孔洞的胞体模型如。设定胞体模型外边界尺寸为微孔隙尺寸的l0倍,在胞体内部应力和氢浓度均匀分布,在胞体的外边界上应力和氢浓度保持恒定。

    由大型Cr5支承辊锻件的热处理分析可知,沿锻件截面的径向热处理残余应力状态可分为3种,将表2中的3个特征应力分别代入微裂纹和微孔洞胞体模型中,以对比锻件截面上不同位置和不同形状微孔隙周围氢聚集的不同。假设微孔洞和微裂纹为同一个微孔隙在锻件锻压前后的存在状态,根据微孔隙在变形过程中内表面面积不变条件,设定微裂纹的半径为2mm,则与之相对应的微孔洞半径为√2mm。考虑到白点为锻件内部的脆性裂纹,因此对微孔隙的分析采用线弹性模型,不考虑塑性的影响。设定在整个锻件截面上氢浓度均为5ppm,氢的溶解度为0.1ppm。该Cr5钢的弹性模型为210GPa,泊松比为0-3。

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