Wpływ oparów metalicznych na spawanie łukowe, część 2: Obliczanie the effects of metal vapour in arc welding, part 2: calculation Streszczenie W części 2 artykułu omówiono sposoby modelowania i obliczania parametrów łuku spawalniczego w metodach TIG i MIG/MAG. Przedstawiono również metodykę prowadzenia obliczeń właściwości termodynamicznych, współczynników przenoszenia i współczynników dyfuzji.
abstractThis part is concerned with computational modelling of welding arcs and the influence of metal vapour. Methods used in modelling, including equations, transport properties, treatment of metal vapour diffusion, radiative emission coefficients and vaporization rates are presented.
Metody modelowania matematycznego łuku spawalniczego RównaniaObliczeniowe modelowanie plazmy w łuku spawalniczym oparte jest na komplecie sprzężonych równań różniczkowych cząstkowych wyrażających zachowanie masy, pędu, energii i ładunku. Poniżej przytoczono równania w typowej postaci z członami: zależnym od czasu i konwekcyjnym po lewej stronie oraz członami: dyfuzyjnym i źródła po prawej stronie równania.Równanie na ciągłość masy:gdzie: p -gęstość masy, -prędkość przepływu, t -czas.Równanie na zachowanie pędu:gdzie: p -ciśnienie, -tensor naprężeń, -gęstość prądu, -indukcja pola magnetycznego, -przyspieszenie ziemskie.Człony po prawej stronie opisują odpowiednio: siły spowodowane gradientem ciśnienia, napręże-niem lepkim, siłę magnetyczną (Lorentza) oraz siłę grawitacji.Równanie na zachowanie energii:gdzie: h -entalpia, σ -przewodność elektryczna, U -wypadkowy współczynnik emisji promieniowania, k -przewodność cieplna, c P -ciepło właściwe przy stałym ciśnieniu, k B -stała Boltzmanna, e -wartość ładunku elektronu.Wyrażenia po prawej stronie opisują odpowiednio: grzanie oporowe, emisję promieniowania, przewodność cieplną oraz przekaz energii wynikający z przepływu elektronów. Entalpia jest całką ciepła właściwego po temperaturze, a temperaturę w dowolnym punkcie można obliczyć z entalpii w tym właśnie punkcie. Metoda wypadkowego współczynnika emisji promieniowania jest powszechnie stosowana do przenoszenia promieniowania. Jeśli stosowana jest inna metoda, wówczas człon na emisję promieniowania we wzorze (3) musi zostać zmieniony.Równanie na ciągłość prądu:gdzie: ϕ -potencjał elektryczny.anthony B. Murphy -CSIRO Materials Science and Engineering, Australia.
Przegląd sPawalnictwa 7/2012Gęstość natężenia prądu jest dana wzorem Indukcja pola magnetycznego , która pojawia się we wzorze (2), także musi być obliczona, np. ze wzoru na potencjał pola magnetycznego : (5) gdzie:.W spawaniu łukowym z gazem osłonowym i oparami metalicznymi potrzebne jest również równanie wyrażające zachowanie masy oparów metalicznych. Zazwyczaj zakłada się, że plazma zawiera dwa osobne składniki: opary metaliczne i gaz osłonowy. Dlatego substancje pochodzące od oparów metalu (np. Fe, Fe + , Fe 2+ , Fe 3+ itd. dla oparów żelaza) są traktowane jako jeden gaz, a te od gazu osłonowego (np. Ar, Ar+, Ar 2+ , Ar 3+ itd. dla argonu) jako inny gaz. Elektrony są podzielone pomię...