Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем
Проведен детальный теоретический анализ силового взаимодействия сварочного тока с собственным магнитным полем в условиях дуговой сварки неплавящимся электродом. Электромагнитная сила (сила Лоренца) представляется в виде суммы вихревой и потенциальной сил, из которых лишь вихревая составляющая способ...
Gespeichert in:
| Veröffentlicht in: | Автоматическая сварка |
|---|---|
| Datum: | 2017 |
| Hauptverfasser: | , , , |
| Format: | Artikel |
| Sprache: | Russian |
| Veröffentlicht: |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України
2017
|
| Schlagworte: | |
| Online Zugang: | https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148104 |
| Tags: |
Tag hinzufügen
Keine Tags, Fügen Sie den ersten Tag hinzu!
|
| Назва журналу: | Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| Zitieren: | Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем / В.Ф. Демченко, И.В. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба // Автоматическая сварка. — 2017. — № 3 (762). — С. 20-30. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
Institution
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine| id |
nasplib_isofts_kiev_ua-123456789-148104 |
|---|---|
| record_format |
dspace |
| spelling |
Демченко, В.Ф. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба, И.В. 2019-02-17T08:41:28Z 2019-02-17T08:41:28Z 2017 Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем / В.Ф. Демченко, И.В. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба // Автоматическая сварка. — 2017. — № 3 (762). — С. 20-30. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. 0005-111X DOI: https://doi.org/10.15407/as2017.03.03 https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148104 621.791.01 Проведен детальный теоретический анализ силового взаимодействия сварочного тока с собственным магнитным полем в условиях дуговой сварки неплавящимся электродом. Электромагнитная сила (сила Лоренца) представляется в виде суммы вихревой и потенциальной сил, из которых лишь вихревая составляющая способна возбуждать движение плазмы или расплавленного металла. Под воздействием центростремительной вихревой силы в дуговой плазме и в металле сварочной ванны возникает магнитное давление, градиент которого создает магнитную силу, преимущественно направленную в аксиальном направлении. Величина этой силы тем больше, чем выше плотность тока в прианодной области сварочной дуги (на поверхности сварочной ванны). В зависимости от характера растекания электрического тока в столбе дуги рассматриваются три возможных сценария движения дуговой плазмы: по схеме прямого и обратного конуса, а также в виде двух вихрей, возбуждаемых сжатием токового канала в прикатодной и прианодной областях дуги. Изложенные теоретические положения иллюстрируются численными расчетами распределения магнитного давления и магнитной силы в плазме столба дуги и в металле сварочной ванны. Установлено, что контракция электрического тока на аноде интенсифицирует гидродинамические потоки расплавленного металла, а, следовательно, и конвективный перенос энергии от центральной зоны поверхности сварочной ванны к ее донной части, способствуя повышению проплавляющей способности дуги с тугоплавким катодом. Проведено детальний теоретичний аналіз силової взаємодії зварювального струму з власним магнітним полем в умовах дугового зварювання неплавким електродом. Електромагнітна сила (сила Лоренца) представляється у вигляді суми вихрової і потенційної сил, з яких лише вихрова складова здатна збуджувати рух плазми або розплавленого металу. Під впливом доцентрової вихрової сили в дуговій плазмі і в металі зварювальної ванни виникає магнітний тиск, градієнт якого створює магнітну силу, переважно спрямовану в аксіальному напрямі. Величина цієї сили тим більше, чим вище щільність струму в прианодній області зварювальної дуги (на поверхні зварювальної ванни). Залежно від характеру розтікання електричного струму в стовпі дуги розглядаються три можливі сценарії руху дугової плазми: за схемою прямого і зворотнього конуса, а також у вигляді двох вихорів, що збуджуються стискуванням струмового каналу в прикатодній і прианодній областях дуги. Викладені теоретичні положення ілюструються чисельними розрахунками розподілу магнітного тиску і магнітної сили в плазмі стовпа дуги і в металі зварювальної ванни. Встановлено, що контракція електричного струму на аноді інтенсифікує гідродинамічні потоки розплавленого металу, а, отже, і конвективне перенесення енергії від центральної зони поверхні зварювальної ванни до її донної частини, сприяючи підвищенню проплавляючої здатності дуги з тугоплавким катодом. Detailed theoretical analysis of force interaction of welding current with self-magnetic field under the conditions of nonconsumable electrode arc welding was performed. Electromagnetic force (Lorentz force) is presented as a sum of vortex and potential forces, from which only the vortex component is capable of exciting the movement of plasma or molten metal. Centripetal vortex force generates magnetic pressure in arc plasma and weld pool metal. The gradient of this pressure induces magnetic force, oriented predominantly in the axial direction. The magnitude of this force is the greater the higher the current density in near-anode region of welding arc (on weld pool surface). Depending on the nature of electric current spreading in the arc column, three possible scenarios of arc plasma movement are considered: by the schematic of right and inverse cone, as well as in the form of two vortices, excited by current channel compression in near-cathode and near-anode regions of the arc. Presented theoretical postulates are illustrated by numerical calculations of distribution of magnetic pressure and magnetic forces in arc column plasma and in weld pool metal. It is established that electric current contraction on the anode intensifies hydrodynamic flows of molten metal, and, therefore, also convective energy transfer from central zone of weld pool surface to its bottom part, promoting an increase of penetrability of the arc with refractory cathode. По материалам доклада, представленного на VIII Международной конференции «Математическое моделирование и информационные технологии в сварке и родственных процессах», 19–23 сентября 2016 г., Одесса, Украина. ru Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України Автоматическая сварка Научно-технический раздел Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем Силова взаємодія струму дуги з власним магнітним полем Force interaction of arc current with self-magnetic field Article published earlier |
| institution |
Digital Library of Periodicals of National Academy of Sciences of Ukraine |
| collection |
DSpace DC |
| title |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем |
| spellingShingle |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем Демченко, В.Ф. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба, И.В. Научно-технический раздел |
| title_short |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем |
| title_full |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем |
| title_fullStr |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем |
| title_full_unstemmed |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем |
| title_sort |
силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем |
| author |
Демченко, В.Ф. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба, И.В. |
| author_facet |
Демченко, В.Ф. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба, И.В. |
| topic |
Научно-технический раздел |
| topic_facet |
Научно-технический раздел |
| publishDate |
2017 |
| language |
Russian |
| container_title |
Автоматическая сварка |
| publisher |
Інститут електрозварювання ім. Є.О. Патона НАН України |
| format |
Article |
| title_alt |
Силова взаємодія струму дуги з власним магнітним полем Force interaction of arc current with self-magnetic field |
| issn |
0005-111X |
| url |
https://nasplib.isofts.kiev.ua/handle/123456789/148104 |
| citation_txt |
Силовое взаимодействие тока дуги с собственным магнитным полем / В.Ф. Демченко, И.В. Кривцун, И.В. Крикент, И.В. Шуба // Автоматическая сварка. — 2017. — № 3 (762). — С. 20-30. — Бібліогр.: 14 назв. — рос. |
| work_keys_str_mv |
AT demčenkovf silovoevzaimodeistvietokadugissobstvennymmagnitnympolem AT krivcuniv silovoevzaimodeistvietokadugissobstvennymmagnitnympolem AT krikentiv silovoevzaimodeistvietokadugissobstvennymmagnitnympolem AT šubaiv silovoevzaimodeistvietokadugissobstvennymmagnitnympolem AT demčenkovf silovavzaêmodíâstrumudugizvlasnimmagnítnimpolem AT krivcuniv silovavzaêmodíâstrumudugizvlasnimmagnítnimpolem AT krikentiv silovavzaêmodíâstrumudugizvlasnimmagnítnimpolem AT šubaiv silovavzaêmodíâstrumudugizvlasnimmagnítnimpolem AT demčenkovf forceinteractionofarccurrentwithselfmagneticfield AT krivcuniv forceinteractionofarccurrentwithselfmagneticfield AT krikentiv forceinteractionofarccurrentwithselfmagneticfield AT šubaiv forceinteractionofarccurrentwithselfmagneticfield |
| first_indexed |
2025-12-07T18:39:46Z |
| last_indexed |
2025-12-07T18:39:46Z |
| _version_ |
1850875876286136320 |
| description |
Проведен детальный теоретический анализ силового взаимодействия сварочного тока с собственным магнитным полем в условиях дуговой сварки неплавящимся электродом. Электромагнитная сила (сила Лоренца) представляется в виде суммы вихревой и потенциальной сил, из которых лишь вихревая составляющая способна возбуждать движение плазмы или расплавленного металла. Под воздействием центростремительной вихревой силы в дуговой плазме и в металле сварочной ванны возникает магнитное давление, градиент которого создает магнитную силу, преимущественно направленную в аксиальном направлении. Величина этой силы тем больше, чем выше плотность тока в прианодной области сварочной дуги (на поверхности сварочной ванны). В зависимости от характера растекания электрического тока в столбе дуги рассматриваются три возможных сценария движения дуговой плазмы: по схеме прямого и обратного конуса, а также в виде двух вихрей, возбуждаемых сжатием токового канала в прикатодной и прианодной областях дуги. Изложенные теоретические положения иллюстрируются численными расчетами распределения магнитного давления и магнитной силы в плазме столба дуги и в металле сварочной ванны. Установлено, что контракция электрического тока на аноде интенсифицирует гидродинамические потоки расплавленного металла, а, следовательно, и конвективный перенос энергии от центральной зоны поверхности сварочной ванны к ее донной части, способствуя повышению проплавляющей способности дуги с тугоплавким катодом.
Проведено детальний теоретичний аналіз силової взаємодії зварювального струму з власним магнітним полем в умовах дугового зварювання неплавким електродом. Електромагнітна сила (сила Лоренца) представляється у вигляді суми вихрової і потенційної сил, з яких лише вихрова складова здатна збуджувати рух плазми або розплавленого металу. Під впливом доцентрової вихрової сили в дуговій плазмі і в металі зварювальної ванни виникає магнітний тиск, градієнт якого створює магнітну силу, переважно спрямовану в аксіальному напрямі. Величина цієї сили тим більше, чим вище щільність струму в прианодній області зварювальної дуги (на поверхні зварювальної ванни). Залежно від характеру розтікання електричного струму в стовпі дуги розглядаються три можливі сценарії руху дугової плазми: за схемою прямого і зворотнього конуса, а також у вигляді двох вихорів, що збуджуються стискуванням струмового каналу в прикатодній і прианодній областях дуги. Викладені теоретичні положення ілюструються чисельними розрахунками розподілу магнітного тиску і магнітної сили в плазмі стовпа дуги і в металі зварювальної ванни. Встановлено, що контракція електричного струму на аноді інтенсифікує гідродинамічні потоки розплавленого металу, а, отже, і конвективне перенесення енергії від центральної зони поверхні зварювальної ванни до її донної частини, сприяючи підвищенню проплавляючої здатності дуги з тугоплавким катодом.
Detailed theoretical analysis of force interaction of welding current with self-magnetic field under the conditions of nonconsumable electrode arc welding was performed. Electromagnetic force (Lorentz force) is presented as a sum of vortex and potential forces, from which only the vortex component is capable of exciting the movement of plasma or molten metal. Centripetal vortex force generates magnetic pressure in arc plasma and weld pool metal. The gradient of this pressure induces magnetic force, oriented predominantly in the axial direction. The magnitude of this force is the greater the higher the current density in near-anode region of welding arc (on weld pool surface). Depending on the nature of electric current spreading in the arc column, three possible scenarios of arc plasma movement are considered: by the schematic of right and inverse cone, as well as in the form of two vortices, excited by current channel compression in near-cathode and near-anode regions of the arc. Presented theoretical postulates are illustrated by numerical calculations of distribution of magnetic pressure and magnetic forces in arc column plasma and in weld pool metal. It is established that electric current contraction on the anode intensifies hydrodynamic flows of molten metal, and, therefore, also convective energy transfer from central zone of weld pool surface to its bottom part, promoting an increase of penetrability of the arc with refractory cathode.
|