Strength calculation methodology for the technological containers for chemical heat treatment of workpieces

Abstract

EN: Purpose. Development of a strength calculation methodology for the special technological containers for chemical heat treatment of workpieces, which considers the consequences of complex influence of the load and the main technological factors. Creation of possibility of full-value mathematical modelling of the special technological containers with complex three-dimensional geometric shape for chemical heat treatment of workpieces using the finite element method. Research methods. Mathematical modeling taking into account the hypothesis of linear failure accumulation from low-cycle fatigue and creep of material. Results. A strength calculation methodology for the special technological containers for chemical heat treatment of workpieces has been developed, which considers the consequences of complex influence of the load and the main technological factors: high-temperature corrosion, interaction with the chemical environment, creep, low-cycle fatigue. This methodology makes it possible to determine safe operation life of the containers. Load combinations have been considered. The main features of the design of the technological containers for chemical heat treatment of workpieces have been considered. Scientific novelty. It has been considered at calculations of the special technological containers the consequences just of the complex influence of the load and the main technological factors which occur during the chemical heat treatment of workpieces: high-temperature corrosion, interaction with the chemical environment, creep, low-cycle fatigue. Practical value. The developed methodology provides the possibility of full-value mathematical modelling of the special technological containers for chemical heat treatment of workpieces using the finite element method. It opens a way for multi-criteria optimization of the design of the containers with complex three-dimensional geometric shape with prospect of reduction of their weight with a certain resource of safe operation. This is one of the main factors of the practical value of this work because the containers for chemical heat treatment of workpieces are made of expensive heat-resistant steels. One factor more is the possibility to determine safe operation life and thus satisfy the requirements of safety engineering. UK: Мета. Розробка методики розрахунку міцності спеціальної технологічної тари для хіміко-термічної обробки деталей, яка враховує наслідки комплексного впливу навантаження та головних технологічних факторів. Створення можливості повноцінного математичного моделювання спеціальної технологічної тари для хіміко-термічної обробки деталей, яка має складну просторову геометричну форму, із застосуванням методу скінчених елементів. Методи дослідження. Математичне моделювання з урахуванням гіпотези лінійного підсумовування ушкоджень матеріалу від малоциклової втоми та повзучості. Отримані результати. Розроблена методика розрахунку міцності спеціальної технологічної тари для хіміко-термічної обробки деталей, яка враховує наслідки комплексного впливу навантаження та головних технологічних факторів: високотемпературної корозії, взаємодії з хімічним середовищем, повзучості, малоциклової втоми. Ця методика дає можливість визначення ресурсу безпечної експлуатації тари. Враховано комбінації навантажень. Розглянуто основні особливості конструкції технологічної тари для хіміко-термічної обробки деталей. Наукова новизна. Врахування при розрахунку спеціальної технологічної тари наслідків саме комплексного впливу навантаження та головних технологічних факторів, що виникають при хіміко-термічній обробці деталей: високотемпературної корозії, взаємодії з хімічним середовищем, повзучості, малоциклової втоми. Практична цінність. Розроблена методика надає можливість повноцінного математичного моделювання спеціальної технологічної тари для хіміко-термічної обробки деталей із застосуванням методу скінчених елементів. Це відчиняє шлях до багатокритеріальної оптимізації конструкції тари, яка має складну просторову геометричну форму, з перспективою зменшення її маси при певному ресурсі безпечної експлуатації. Оскільки тару для хіміко-термічної обробки деталей виготовляють з коштовних жаростійких сталей, це є одним з головних факторів практичної цінності розробки. Іншим фактором є можливість визначити ресурс безпечної експлуатації та таким чином задовільнити вимоги техніки безпеки.