Пермский национальный исследовательский политехнический университет, Пермь, Россия ПЛАЗМЕННАЯ НАПЛАВКА: МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ, ЧИСЛЕННАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ И ВЕРИФИКАЦИЯПосвящено исследованию процесса многослойной плазменной наплавки на прямой и об-ратной полярности тока. Описаны основные положения в области аддитивного производства с использованием различных технологий, а также возможность и потенциальные преимущества гибридного производства изделий сложной формы. Показано, что применение плазменного ис-точника нагрева при использовании тока прямой и обратной полярности имеет ряд преимуществ как с технологической, так и экономической точки зрения. Для численной реализации использо-ван пакет COMSOL Multiphysics, позволяющий решать смежные задачи математической физики, возникающие при протекании сварочных процессов. Программная среда, обеспечивающая все этапы моделирования (определение геометрических параметров, описание физики, визуализа-цию), позволяет моделировать любые физические процессы, которые могут быть представлены в виде системы дифференциальных уравнений в частных производных. Разработана методика и представлено математическое описание теплового источника, описывающего процесс плазмен-ной наплавки с учетом теплопередачи от потока плазмы и приэлектродных процессов. Разработана трехмерная численная модель теплопередачи в изделие для плазменной наплавки на токе прямой и обратной полярности. Получены термические циклы плазменной наплавки. На основании терми-ческих циклов произведен анализ структурно-фазовых превращений и дано описание тепловой об-становки на поверхности изделия. Показано, что применение обратной полярности благоприятно влияет на структурообразование наплавляемого материала. Произведена численная реализация процесса плазменной наплавки на токах прямой и обратной полярности для стали 10Х18Н10Т. По-грешность в тестовых примерах при численной реализации не превысила 10 %.Ключевые слова: аддитивные технологии, многослойная наплавка, плазмотрон, числен-ное моделирование, метод конечных элементов, высоколегированная сталь, прямая полярность, обратная полярность, гибридные технологии, плотность мощности, катодные пятна, термический цикл, плазменный поток, электродные пятна.

Пермский национальный исследовательский политехнический университет, г. Пермь, Россия ПЛАЗМЕННАЯ СВАРКА АЛЮМИНИЕВЫХ СПЛАВОВ ПРИ РАБОТЕ ДВУХДУГОВОГО ПЛАЗМОТРОНА НА ТОКЕ ОБРАТНОЙ ПОЛЯРНОСТИПредставлены результаты исследования работы двухдугового плазмотрона с использованием двух дуг прямого действия на токе обратной полярности. Показана практическая возможность устой-чивой работы плазмотрона в двухдуговом режиме на токе обратной полярности. Проведены сравни-тельные исследования распределения энергии при работе однодугового и двухдугового плазмотрона на токе обратной полярности. Проведена оценка теплопередачи в изделие, электрод и плазмообра-зующее сопло плазмотрона. Показано, что при одинаковой мощности теплонагруженные элементы плазмотрона (электрод-анод, плазмообразующее сопло) при работе в двухдуговом режиме испыты-вают меньшие нагрузки в сравнении с однодуговым режимом. Выявлены оптимальные режимы, обес-печивающие высокую стабильность работы плазмотрона в двухдуговом режиме.Проведены исследования возможности сварки алюминиевых сплавов комбинированной двойной дугой на токе обратной полярности.Установлено, что проплавляющая способность возрастает пропорционально мощности сжатой дуги плазмообразующее сопло -изделие.При сварке двухдуговым плазмотроном улучшается качество катодной очистки поверхно-сти в зоне сварки, что способствует получению бездефектных сварных швов. Использование двух дуг позволяет в широких пределах регулировать форму и размеры поперечного сечения сварного шва. При этом обеспечивается качественное формирование поверхности шва. На при-мере сварки алюминиевого сплава АМг-6 показаны преимущества сварки двухдуговым плазмо-троном алюминиевых сплавов повышенной толщины.Ключевые слова: двухдуговой плазмотрон, обратная полярность, плазменная сварка, алюминиевые сплавы, сжатая дуга, тепловложение, сопло, анод, катодная очистка, теплопере-дача, калориметрирование. PLASMA WELDING OF ALUMINUM ALLOYS WHEN TWO ARC PLASMA TORCH AT CURRENT REVERSE POLARITYThe results of the research work of twin-arc torch using two arcs direct action on the current reverse polarity. Shown the feasibility of stable operation of the plasma torch in the twin-arc mode at current reverse polarity. Comparative studies of the distribution of energy in the single wire and twin-arc