Нагрев и плавление металла при дуговой металлизации

При дуговой металлизации распыляются металлические электроды между которыми возбуждается дуга. Нагрев осуществляется под действием тепла, выделяемого на катоде и аноде.

Ранние работы: Катц И.В., Вадивасов Д.Г., Троицкий считают, что частицы находятся в пластичном состоянии в струе газа [6. 14].

Рис. 22 – Температура частиц в потоке

1 – сталь; 2 – алюминий; 3 – цинк

Вахалин В.А., Кудинов В.В., Белащенко А.Е. считают, что Т_пл ≤ Т_ч ≤ Т_кип , т.е. температура частиц при отрыве может быть выше Т_пл , но ниже Т_кип .

Рис. 23 – Диапазон температур нагрева распыляемого материала при дуговой металлизации

Расчет температур частиц производится по следующей схеме.

По данным Ерохина А.А.

(4.1)

где S_к - энтальпия жидкого металла капель.

По данным Демянцевича В.П. количество расплавленного металла на катоде

(4.2)

где (1 – f) – доля ионного тока;

φ - работа выхода электронов;

U_i - прикатодное падение напряжения;

S^k_ж.м.- энтальпия расплавленного жидкого металла катода.

С другой стороны производительность плавления электрода определяется:

(4.3)

где d_э - диаметр электрода;

V_э - скорость плавления (подачи) электрода;

Ρ_’ - плотность материала электрода.

Подставив значения в выражение (4.1) и после преобразований, получаем:

(4.4)

и аналогично для анода, с учетом данных Демянцевича В.П.

(4.5)

(4.6)

Выражения (4.4) и (4.6) позволяют определить температуру жидкого металла на аноде и катоде при дуговом процессе. Нагрев электродов током не учитывается, ввиду малого вылета (1,5 – 2 см).

В расчетах для стальных (на базе Fe) электродов можно принять: (1 – f) ~ 0,85; φ = 3,92 В; U_i = 7,8 В; U_а = 3,78 В.

Электрод Св08А: I_д = 200 А; U_д = 28 В; V_под = 2,5 м/мин;

d_х = 2 мм.