Prognozowanie trwałości elementów azotowanych za pomocą symulacji numerycznej

Technika obliczeniowa daje obecnie możliwości nieosiągalne wcześniej metodami analitycznymi. Użycie metod numerycznych, a zwłaszcza Metody Elementów Skończonych (MES) pozwala na dokładniejsze określenie wytrzymałości maszyn, a co jest z tym związane, podniesienie jakości produkowanych wyrobów. Do tej pory jednak trudnym zagadnieniem jest prognozowanie trwałości zmęczeniowej, zwłaszcza w złożonych stanach obciążenia. Autorzy, stosując analityczno-numeryczne techniki, starają się poprawić poziom prognozowania dla elementów zawierających naprężenia własne. W prezentowanym artykule podjęto dyskusję konstrukcji naroży elementów ze stali próbki ze stali 42CrMo4 (1.7225) azotowanych próżniowo. Metodami analizy numerycznej przygotowano model i wykonano jego symulacje. Analizę przeprowadzono dla szeregu promieni, przyjmując stałą grubość warstwy azotowanej (0,1 mm). Uzyskane wyniki wskazują na konieczność użycia odpowiednio dużych promieni naroży. Pozwala to na uzyskanie wymaganego przy obciążeniach zmęczeniowych jednorodnego stanu naprężeń własnych w warstwie wierzchniej.

---

Nowadays computer technology provides opportunities previously unavailable earlier by analytical methods. Using numerical methods, especially Finite Element Method (FEM) allows for the accurate determination of components strength and what is entailed with that, reliability. Until now, however, the prediction of fatigue life is difficult, especially in complex loading conditions. In this paper the authors are using analytical and numerical techniques to improve of forecasting for designs containing residual stress. The simulation methods were tested on prepared model of element corner made from 42CrMo4 steel (1.7225) and nitrided in vacuum using Nitrovac technique. The analysis was performed for a range of radii assuming a constant thickness of the nitrided layer of 0.1 mm. The results indicate the need for a sufficiently large radius corners to prevent the geometry influence. This study shows how to obtain the required homogeneous state of stress in the surface layer important for component fatigue.