Lors de la fabrication de pièces forgées thermoélectriques, la formation de contraintes résiduelles est presque inévitable. Ces contraintes sont dues à la déformation inégale et au refroidissement du matériau pendant le processus de fabrication. Si ces contraintes ne sont pas contrôlées efficacement, elles peuvent affecter négativement les propriétés et la durée de vie des pièces forgées. Il est donc particulièrement important d’analyser et de contrôler les contraintes résiduelles dans la fabrication des pièces forgées thermoélectriques.
Analyse des contraintes résiduelles
Causes des contraintes résiduelles
Lors de la fabrication de pièces forgées thermoélectriques, les contraintes résiduelles sont principalement dues aux facteurs suivants:
(1) déformation inégale: dans le processus de forgeage, en raison de la déformation plastique inégale du matériau, le degré de déformation du matériau dans différentes parties est différent, ce qui entraîne des contraintes internes.
(2) processus de refroidissement: après l’achèvement du forgeage, les pièces forgées dans le processus de refroidissement en raison de la différence de température entre les différentes parties, il y aura une contrainte thermique.
Répartition des contraintes résiduelles
La répartition des contraintes résiduelles dans les pièces forgées thermoélectriques est complexe et elle est influencée par de nombreux facteurs tels que la nature du matériau, le procédé de forgeage et les conditions de refroidissement. En général, les contraintes résiduelles sont présentes sur la surface et à l’intérieur de la pièce forgée. De plus, des concentrations de contraintes peuvent se produire à certains endroits.
Effets des contraintes résiduelles
Les contraintes résiduelles ont une influence importante sur les propriétés et la durée de vie des pièces forgées thermoélectriques. Tout d’abord, les contraintes résiduelles peuvent provoquer des déformations ou des fissures dans les pièces forgées en service. Deuxièmement, les contraintes résiduelles peuvent également affecter la durée de vie à la fatigue et la résistance à la corrosion des pièces forgées. Un contrôle efficace des contraintes résiduelles est donc indispensable.
Pour contrôler les contraintes résiduelles dans la fabrication des pièces forgées thermoélectriques, plusieurs méthodes peuvent être adoptées:
Amélioration de la qualité des matières premières: en optimisant la composition chimique et la structure de la structure, la plasticité et la ténacité des matériaux sont améliorées et les hétérogénéités de déformation sont réduites pendant le processus de forgeage.
Processus de forgeage optimisé: en concevant rationnellement le processus de forgeage, il peut réduire l’inuniformité de la déformation du matériau. Par exemple, des méthodes telles que le forgeage multidirectionnel ou le forgeage à plusieurs étages peuvent être utilisées.
Addition de contraintes appliquées: les contraintes résiduelles internes sont équilibrées par l’application de contraintes appliquées pendant le processus de forgeage ou après l’achèvement du forgeage. Par exemple, des méthodes telles que le traitement thermique ou le chargement mécanique peuvent être utilisées.
Contrôle des conditions de refroidissement: par un contrôle raisonnable de la vitesse de refroidissement et du gradient de température, réduire le stress thermique généré pendant le processus de refroidissement. Par exemple, des méthodes telles que le refroidissement lent ou isotherme peuvent être utilisées.
Dans le cas d’une aube de turbine d’une centrale thermique, des contraintes résiduelles importantes ont été générées lors de sa fabrication. L’analyse a montré que ces contraintes étaient principalement dues à la déformation inégale et au refroidissement du matériau pendant le processus de forgeage. Pour maîtriser ces contraintes, plusieurs méthodes ont été adoptées:
Processus de forgeage optimisé: la méthode de forgeage multidirectionnel est utilisée pour réduire les hétérogénéités de déformation du matériau.
Addition de contraintes appliquées: une fois le forgeage terminé, des contraintes appliquées sont appliquées par une méthode de traitement thermique pour équilibrer les contraintes résiduelles internes.
Contrôle des conditions de refroidissement: la méthode de refroidissement lent est utilisée pour réduire le stress thermique généré lors du refroidissement.
La mise en œuvre de ces mesures a permis de maîtriser avec succès les contraintes résiduelles dans les pales des turbines à vapeur et d’améliorer les performances et la durée de vie des pales.
L’analyse et le contrôle des contraintes résiduelles dans la fabrication de pièces forgées thermoélectriques est un travail très important. En analysant les causes et les effets des contraintes résiduelles, on peut adopter des méthodes de contrôle ciblées, telles que l’amélioration de la qualité des matières premières, l’optimisation des procédés de forgeage, l’ajout de contraintes appliquées, etc. Dans la pratique, les méthodes de contrôle appropriées doivent être choisies en fonction des circonstances particulières, en tenant compte de facteurs tels que la faisabilité technique, l’économie et la protection de l’environnement. Un développement efficace, de haute qualité et durable dans la fabrication de pièces forgées thermoélectriques peut être obtenu en optimisant et en améliorant continuellement les méthodes de contrôle.
