Теплові характеристики плазмових потоків

Основні поняття технології обробки

В будь-якому процесі обробки матеріалів між заготовкою і інструментом існує обмін енергією та імпульсом. Технологічні показники обробки, а саме: точність розмірів, форми, розміщення, якості поверхні, а також фізико-механічний стан деталі після обробки багато в чому залежить від того як і в якому вигляді здійснюється введення енергії. Під процесом введення енергії слід розуміти по-перше інтегральне збільшення абсолютної величини, по-друге локалізацію енергії у просторі – збільшення густини потоку енергії. Середня густина потоку енергії визначається як відношення енергії до площини за час ∆t. (квадрат = ∆!!!!!!!)

миттєва густина потоку

потужність потоку імпульсу

Переваги та недоліки принципових схем генерування дугової плазми

Перший спосіб – у межах конструкції генератора 1 електрод. 2-й – виріб.

Переваги: ефективне використовування енергії електричної дуги.

Недоліки: погане контролювання внесення енергії через активну пляму дуги і можливість застосування тільки для електропровідних матеріалів.

Другий спосіб – дуга горить в межах генератора.

Недоліки: погіршилася ефективність передавання енергії дуги виробу.

Переваги: можливість використання для заготовок з токонепровідних матеріалів.

Теплові характеристики плазмових потоків

dn – діаметр плями нагріву. Осн хар-кою струменя є питомий тепловий потік. На рис показаний характерний розподіл питомого теплового потоку плазмової дуги 1, плазмового струменя 2, характерний розподіл густини струму 3 по плямі нагріву.

Питомий тепловий потік q найбільш значний в межах площі електр. активної плями. Дуга віддає тепло в активній плямі за рахунок безпосереднього перетворення енергії заряджених частинок на теплову енергію поверхневого шару матеріалу при його бомбардуванні. За межами активної плями знаходиться кільцева зона плями нагріву. На цій площі матеріал нагрівається за рахунок конвект теплообміну із струменем нагрітого газу, а також за рахунок променистого теплообміну із стволом дуги і плямою. Питомий тепловий потік зменшується в міру віддалення від плями, при чому знижується повільніше ніж густина електричного струменя. Пляма нагріву більша за діаметр плями дуги. Визначальною є роль конвективного теплообміну. Променистий займає 5-10% від загального теплообміну. Для атомарного газу зміна теплового потоку за радіусом плями нагрівання приблизно описується законом нормального розподілення: , qmax – значення максимального потоку теплового потоку по центру теплового потоку; k – коефіцієнт зосередженості, r – координата.

Таким чином плазмові дж нагріву на атомарних газах можна розглядати, як нормальне коло від дж теплоти з параметрами qmax, k. Більш висока точність у випадку застосування молекулярних газів може бути отримана, якщо описувати розподіл теплового потоку у вигляді суперпозиції двох умовних нормальних головних джерел q1, q2.

Дві умовні складові загального теплового потоку відповідає двом процесам отримання енергії матеріалом, який обробляється. Перша складова – конвективний теплообмін газу з поверхнею, друга – обумовлена виділенням енергії при асоціації атомів газу плазмового струменя на поверхню.

Поиск по сайту: