Automatic Welding, 2012, №03



2012 №03 (09)

2012 №03 (02)

---

«Автоматическая сварка», 2012, № 3, с. 7-11
 

МОДЕЛИРОВАНИЕ ПРОЦЕССОВ ТЕПЛО-, МАССО- И ЭЛЕКТРОПЕРЕНОСА В СТОЛБЕ И АНОДНОЙ ОБЛАСТИ ДУГИ С ТУГОПЛАВКИМ КАТОДОМ

 
 
Авторы
И. В. КРИКЕНТ, канд. техн. наук
(Днепродзерж. гос. техн. ун-т),
чл.-кор. НАН Украины И. В. КРИВЦУН, В. Ф. ДЕМЧЕНКО, д-р техн. наук
(Ин-т электросварки им. Е. О. Патона НАН Украины)
 
 
Реферат
На основе самосогласованной математической модели процессов тепло-, массо- и электропереноса в анодной области и столбе сварочной дуги проведен численный анализ тепловых, электромагнитных и газодинамических характеристик плазмы свободногорящей дуги в аргоне при атмосферном давлении с вольфрамовым катодом и медным водоохлаждаемым анодом. Результаты расчетов плотности тока на аноде и теплового потока в анод сопоставляются с имеющимися экспериментальными данными. Показано, что учет в модели анодного падения потенциала позволяет прогнозировать с более высокой точностью характеристики теплового и электрического взаимодействия дуговой плазмы с поверхностью анода.
 
 
Ключевые слова: сварка плавлением, электрическая дуга, тугоплавкий катод, характеристики дуги, моделирование тепло-, массо- и электропереноса


Поступила в редакцию 20.12.2011
Опубликовано 22.02.2012


1. Hsu K. C., Etemadi K., Pfender E. Study of the free-burning high-intensity argon arc // J. Appl. Phys. — 1983. — 54, № 3. — P. 1293–1301.
2. Hsu K. C., Pfender E. Two-temperature modeling of the free-burning high-intensity arc // Ibid. — 1983. — 54, № 8. — P. 4359–4366.
3. Zhu P., Lowke J.J., Morrow R. et al. Prediction of anode temperatures of free burning arcs // J. Phys. D: Appl. Phys. — 1995. — 28. — P. 1369–1376.
4. Lowke J. J., Morrow R., Haidar J. A simplified unified theory of arcs and their electrodes // Ibid. — 1997. — 30. — P. 2033–2042.
5. Haidar J. Non-equilibrium modeling of transferred arcs // Ibid. — 1999. — 32. — P. 263–272.
6. Fan H.G., Kovacevic R. A unified model of transport phenomena in gas metal arc welding including electrode, arc plasma and molten pool // Ibid. — 2004. — 37. — P. 2531–2544.
7. Hu J., Tsai H. L. Heat and mass transfer in gas metal arc welding. Pt I: The arc // Intern. J. Heat and Mass Transfer. — 2007. — 50. — P. 833–846.
8. Tanaka M., Yamamoto K., Tashiro S. et al. Metal vapour behaviour in gas tungsten arc thermal plasma during welding // Welding in the World. — 2008. — 52, № 11/12. — P. 82–88.
9. Мойжес Б. Я., Немчинский В. А. К теории дуги высокого давления на тугоплавком катоде // Журн. техн. физики. — 1972. — 42, № 5. — С. 1001–1009.
10. Мойжес Б. Я., Немчинский В. А. К теории дуги высокого давления на тугоплавком катоде. Ч. II // Там же. — 1973. — 43, № 11. — С. 2309–2317.
11. Жуков М. Ф., Козлов Н. П., Пустогаров А. В. и др. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. — Новосибирск: Наука, 1982. — 157 с.
12. Wendelstorf J., Simon G., Decker I. et al. Investigation of cathode spot behaviour of atmospheric argon arcs by mathematical modeling // Proc. оf 12th Intern. conf. on gas discharges and their applications (Germany, Greifswald, 1997). — 1997. — Vol. 1. — P. 62–65.
13. Кривцун И. В., Демченко В. Ф., Крикент И. В. Модель процессов тепло-, массо- и электропереноса в анодной области и столбе сварочной дуги с тугоплавким катодом // Автомат. сварка. — 2010. — № 6. — С. 3–11.
14. Nestor O. H. Heat intensity and current density distributions at the anode of high current, inert gas arcs // J. Appl. Phys. — 1962. — 33, № 5. — P. 1638–1648.
15. Sanders N. A., Pfender E. Measurement of anode falls and anode heat transfer in atmospheric pressure high intensity arcs // Ibid. — 1984. — 55, № 3. — P. 714–722.
16. Boulos M. I., Fauchais P., Pfender E. Thermal plasmas: Fundamentals and applications. — N.-Y.; London: Plenum press, 1997. — Vol. 1. — 454 p.
17. Ляшко И. И., Демченко В. Ф., Вакуленко С. А. Вариант метода расщепления уравнений динамики вязкой несжимаемой жидкости на лагранжево-эйлеровых сетках // Докл. АН УССР. Сер. А. — 1981. — С. 43–47.
18. Демченко В. Ф., Лесной А. Б. Лагранжево-эйлеровый метод численного решения многомерных задач конвективной диффузии // Доп. НАН України. — 2000. — № 11. — С. 71–75.