Показано влияние параметров режима сварки на тепловые и силовые характеристики дуги и на электрическое поле в изделии и сварочной ванне. <...> Использование расчетных методов дает возможность сократить сроки проектирования, сэкономить свариваемые и вспомогательные материалы. <...> Дуговая сварка наиболее широко применяется в производстве. <...> Сварочная дуга позволяет ввести в подходящих в системе (среде). <...> Электрическая дуга – это совокупность электрических, тепловых, электрогазодинамических, магнитогидродинамических и других процессов. <...> К параметрам процесса (режима) относят значения мощностей, токов, напряжений, частоты, сил, ускорений, давлений, скорости сварки, скорости движения жидкого металла в ванне и потоков плазмы в дуге и др. <...> Уравнение представляет баланс энергии в неподвижном элементе объема, через который течет плазма, в единицу времени: σ− −ρ EW p 2 () grad div qrad 0, T c V T + λ = T (2.1) где σ – удельная электропроводность; E – напряженность электрического поля; T – температура; ρ – плотность плазмы; рс – 6 изобарная теплоемкость; V – скорость движения плазмы; λ – удельная теплоемкость. <...> По закону Джоуля – Ленца энергия, выделяемая в сопротивление и плотность тока соответственно. <...> В зависимости от способа сварки энергия излучения дуги может теряться в окружающем пространстве бесполезно либо расплавлять сварочный флюс, нагревать расплавленный металл при сварке заглубленной дугой или использоваться непосредственно для расплавления металла и сварки при сварке световой дугой. <...> Здесь A – коэффициент, отражающий зависимость энергии излучения от температуры [5]; S – вспомогательная тепловая функция: 7 2 и Е grad ,U=− где U – потенциал электрического – удельное электрическое T SdT=λ ; 0 ∫ S1 – значение тепловой функции, соответствующее температуре Т = 6500 К, для аргоновой плазмы 1S = 5 Вт/см [4, 5]; 0S – значение тепловой функции на оси дуги. <...> Величина ρ VT отражает количество теплоты, которое ср grad передается из элемента или вносится <...>
Математическое_моделирование_физических_процессов_в_дуге_и_сварочной_ванне.pdf
УДК 621.791(075.8)
ББК 34.641
Р93
Рецензенты: Э.А. Гладков, Б.В. Копаев
Р93
Рыбачук А.М., Чернышов Г.Г.
Математическое моделирование физических процессов
в дуге и сварочной ванне: Учеб. пособие. – М.: Изд-во МГТУ
им. Н.Э. Баумана, 2007. – 74 с.: ил.
ISBN 978-5-7038-2941-7
В учебном пособии дано математическое описание некоторых процессов,
протекающих в дуге и сварочной ванне. Показано влияние параметров
режима сварки на тепловые и силовые характеристики дуги и на электрическое
поле в изделии и сварочной ванне.
Для студентов старших курсов, обучающихся по специальности «Технология
и оборудование сварочного производства».
Ил. 23. Табл. 2. Библиогр. 36 назв.
УДК 621.791(075.8)
ББК 34.641
в рамках приоритетного национального проекта
«Образование»
Учебное пособие подготовлено
ISBN 978-5-7038-2941-7
© МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2007
Стр.2
Оглавление
Введение....................................................................................................... 3
1. Моделирование. Основные понятия ...................................................... 4
2. Электрическая сварочная дуга. Математическая модель .................... 5
2.1. Уравнение энергии........................................................................... 6
2.2. Уравнение движения........................................................................ 9
2.3. Уравнение неразрывности............................................................... 12
2.4. Уравнения электродинамики........................................................... 15
2.5. Уравнения состояния ....................................................................... 18
2.6. Граничные условия .......................................................................... 19
3. Силовое воздействие дуги ...................................................................... 20
3.1. Собственное магнитное поле дуги.................................................. 21
3.2. Радиальные электромагнитные силы в дуге ................................. 23
3.3. Осевые электромагнитные силы в дуге.......................................... 26
3.4. Расход газа, захваченного в дугу .................................................... 29
3.5. Статическая и динамическая составляющие полного давления
дуги.................................................................................................... 31
3.6. Влияние параметров режима сварки на давление дуги ................ 33
3.7. Распределение давления дуги ......................................................... 35
3.8. Параметры дуги при нормальном распределении давления ........ 36
3.9. Влияние коэффициента сосредоточенности дуги на процесс
сварки и качество шва...................................................................... 38
4. Распределение температуры в дуге........................................................ 39
5. Расчет параметров электрической дуги с неплавящимся электродом
............................................................................................................ 41
6. Распределение сварочного тока в изделии и в ванне ........................... 49
6.1. Деформация электрического поля при дуговой сварке ................ 51
6.2. Моделирование распределения тока по пластине при
дуговой сварке .................................................................................. 53
6.3. Подобие электрического и температурного полей при
дуговой сварке .................................................................................. 58
6.4. Связь между температурным и электрическим полями при
дуговой сварке .................................................................................. 59
6.5. Электрическое поле в изделии при дуговой сварке ...................... 65
Список литературы...................................................................................... 71
74
Стр.74