В этом разделе дается расчет трехосных временных термических напряжений, возникающих при нагреве крупных поковок, и проводится оценка допустимости проведения скоростного нагрева. Расчет временных термических напряжений, возникающих в крупных поковках в процессе их ускоренного нагрева.

Был произведен расчет величины и распределения по сечению поковок радиальных, тангенциальных и осевых напряжений в момент наибольшей разности температур.

Временные термические напряжения будут достигать наибольшей величины в начальный момент нагрева, когда наблюдается максимальный перепад температур по сечению, а металл еще находится в упругом состоянии (температура поверхности ниже 400°) и пластическая деформация затруднена.

Для расчета использовался предложенный И. А. Одингом метод определения внутренних напряжений по заданной функции неоднородности. Предварительно строилась кривая распределения температуры по сечению поковки для момента наибольшей разности температур.

Затем определялась линейная деформация отдельных точек сечения поковки или функция неоднородности, где функция неоднородности; температура данной точки поперечного сечения; коэффициент линейного расширения.

Расчет напряжений производился: 1) для радиальных напряжений, 2) для тангенциальных напряжений, 3) для осевых напряжений, где текущий радиус (радиус данной точки поперечного сечения); радиус поковки; коэффициент Пуассона; модуль упругости. Временные термические напряжения определяли для поковок диаметром: 400 мм (сталь 40Х), 600 мм (сталь ОХНЗМ) и 800 мм Деталь 40ХН, при двух вариантах скоростного нагрева: посадка в печь при температуре 850 и 950°. Полученные эпюры напряжений во всех случаях имеют один и тот же вид. Наблюдается лишь различие в величине напряжений.

Одна из таких эпюр для поковки диаметром 400 мм при посадке ее в печь, нагретую на 850°.