Теория процессов и определение параметров эффективной электроконтактно-дуговой технологии обработки металлов

• Автор: Фролов, Владимир Яковлевич
• Шифр специальности: 05.09.10
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2003
• Место защиты: Санкт-Петербург
• Количество страниц: 545 с. : ил.

Оглавление
^ Введение

1. Анализ процессов и состояние исследований ЭКД метода обработки металлов

1.1. Методы элекгроэрозионной обработки. Особенности процессов ЭКД размерной обработки металлов
1.2. Анализ состояния исследований в области термофизических явлений в условиях электроконтакгно - дугового

выплав; 1 еия металла

1.2.1. Элементарный контакт ЭИ и ЭД

1.2.2. Процесс нагрева площадки контакта электродов

1.2.3. Образование электрической дуги в условиях ЭКД метода

1.2.4. Условия и процессы, обеспечивающие горение электрической дуги

1.2.5. Распределение: энергий между электродом-
инструментом, электродом - деталью и столбом электрической ДУГОЙ
1.2.6. Параметры и характеристики электродугового разряда в условиях ЭКД метода
1.2.7. Условия выплавления металла и массоиеренос
1.2.8. Анализ влияния полярности на расход инструмента
1.2.9. Электроды - инструменты и рабочие среды, используемые при элскгроконтакшо - дуговой разделке металлов
1.2.10. Влияние параметров источника питания и технологических параметров установки на эксплуатационные характеристики и режимы рабены оборудования
1.3. Выводы. Цели работы и постановка задач
2. Электрофизические переходные процессы на стадии замыкания ■Щ и нагрева ЭИ и ЭД в условиях ЭКД метода до
образования электрической дуги
2.1. Исследования физического контакта ЭИ и ЭД

2.1.1. Условия и закономерности кот актирования электродов
2.1.2. Физико- химические процессы в поверхностном и
около поверхностном слоях ЭИ и ЭД
2.1.3. Термоэмиссионные явления в условиях физического контакта
2.1.4. Определение закономерностей формирования контактной площадки
2.2. Анализ тепловых процессов и определение основных параметров на стадии контакта ЭИ и ЭД
2.2.1. Моделирование и расчет удельного электрического сопротивления гетерогенной контактной площадки
2.2.2. Расчет переходного электрического сопротивления на стадии кон такта электродов до образования электрической дуги
2.2.3. Анализ нагрева ЭИ и ЭД на стадии контакта до образования электрической дуги
2.3. Переходные процессы в условиях ЭКД метода резки и обработки металлов. Физические основы процесса
2.3.1. Особенности процессов. Физическая сущность
2.3.2. Анализ переходных процессов
2.3.3. Распределение тока в электродах на стадии контакта
2.4. Выводы 174 . Электродуговые процессы в условиях контактно - дугового
выплавления металлов
3.1. Процессы развития электрической дуги
3.1.1. Физика процесса образования дуги. Испарение материала электродов
3.1.2. Анализ процессов выброса продуктов эрозии
3.2. Термодинамические процессы в дуговом разряде
3.2.1. Расчет состава плазмы дугового разряда
3.3. Расчет свойств плазмы дугового разряда
3.4. Гидрогазодинамические процессы в условиях ЭКД метода

3.5. Выводы
^ 4. Термодинамические процессы в электрической дуге в условиях
ЭК/1 выплавления металла
4.1. Расчет параметров столба электрической дуги в условиях
нарушения термодинамического равновесия и повышенного давления паров металла
4.1.1. Теплообмен на поверхности анода
4.2. Модель электрической дуги в условиях ЭКД выплавления
металла в приближении термодинамического равновесия
4.3. Результаты расчета температурных полей в дуговом разряде
4.4. Расчет теплообмена на поверхности анода для развитого
дугового разряда
4.5. Приэлсктродные процессы в условиях ЭКД выплавления
металла
4.6. Энергетический баланс электрического разряда
4.7. Выводы
5. Расчет температурного поля в зоне обработки металла
5.1. Постановка задачи моделирования тепловых процессов
5.2. Аналитические методы решения
5.3. Численные методы расчета температурных полей
5.3.1. Расчет температурного ноля методом конечных элементов
5.3.2. Методом «контрольного объема»
5.4. Расчет температурных процессов на стадии контакта ЭИ и ЭД
5.5. Моделирование установившегося процесса выплавления
металла
5.5.1. Расчет температурного ноля в обрабатываемом изделии
5.5.2. Расчет нагрева инструмента
5.5.3. Результаты расчета температурных процессов и выбор
♦ технологических параметров оборудования
5.6. Электродинамические процессы в условиях ЭКД выплавления металла

Таким образом, анализ работ по исследованию характеристик дугового разряда свидетельствует о том, что отсутствие детального изучения дуговых разрядов в условиях контактно - дугового выплавления, а также условий его существования, также отсутствие методик расчета дуги в этих условиях и способов воздействия на ее параметры и длительности горения, не формируют методологической базы для конструирования технологического оборудования. Основные достижения в этой области сводятся к использованию существующих процессов как неизбежный факт их возникновения и реализуются экспериментальным, достаточно трудоемким путем.
1.2.5. Распределение' . энергий между электродом - инструментом,
электродом - деталью и столбом электрической дуги.
Распределение1 энергий между ЭИ, ЭД и столбом дугового
разряда в жидкости определяют основные технологические параметры установки. Устанавливают в зависимости от режима работы оборудования характер и объемный износ инструмента. Определяют производительность процесса, структурные изменения в приповерхностном слое металла и его поверхностную, чистоту. Характеризуют энергоемкость оборудования и его КПД, как технологический, так и электрический. Выявление наиболее эффективных режимов работы оборудования в зависимости от той или иной технологической операции в большей степени зависит именно от
перераспределения тепловых процессов в зоне обработки. Анализу этих процессов в данной области исследований уделялось также незначительное внимание. Так в работе [60] отмечен преимущественный износ анода (ЭД), в сравнении с катодом (ЭИ) при прямой полярности включения электродов. Здесь это объясняется преимущественно искровой природой разряда в условиях ЭКД обработки. Основным выводом этих данных являлась ссылка на исследования электроискровой обработки [56]. Однако как быть с результатами, полученными в других работах, где указываются