The paper considers the features of energy release in a tungsten electrode under the reverse polarity TIG welding. The study substantiates the statement that the chemical composition of an electrode does not significantly affect the transfer of anode power to it. The specific effective power of an electrode is substantiated and taken as 6 W/A. The authors analyzed the features of arcing on the flat tip of a 3 mm diameter electrode using high-speed video. The analysis identified that at limiting currents ensuring tip melting, the tip heating is uniform over the cross-section. As a design scheme, the authors selected a continuous flat heat source on the semi-infinite rod surface with surface heat transfer. The authors obtained averaged values for volumetric heat capacity сρ=3.2 J/(cm3∙°С) and heat transfer coefficient а=0.3 cm2/s. The current at which the tip melting temperature is reached was taken as a limiting current. Using the limiting current value and start time of the electrode tip melting, the authors calculated the electrode heat transfer coefficient value b. The calculated melting depth for the over-limiting current welding mode showed good coincidence with an experiment. The authors recalculated the b value for the electrodes of 4-, 5-, and 6-mm diameter and calculated limiting currents for these diameters. The design limiting currents for these diameters also showed good coincidence with experimental results. The study showed that the increase of a coefficient up to 0.4 cm2/s does not cause changes in temperature and limiting currents at simultaneous сρ adjustment according to the constant thermal and physical properties сρа0.5. As a result, the authors obtained temperature dependencies for the electrode over time and length. Time dependence of the electrode tip heating allows calculating limiting currents with the decrease in arcing time.
Рассмотрены особенности выделения энергии в вольфрамовом электроде при действии дуги в аргоне обратной полярности. Обосновано положение о том, что химический состав электрода не оказывает существенного влияния на передачу ему анодной мощности. Удельная эффективная мощность в электрод обоснована и принята 6 Вт/А. Анализировали особенности горения дуги на плоский торец электрода d=3 мм по кадрам скоростной видеосъемки. Установлено, что при предельных токах, обеспечивающих расплавление торца, его нагрев достаточно равномерен по сечению. В качестве расчетной схемы выбран непрерывно действующий плоский источник тепла на поверхности полубесконечного стержня с поверхностной теплоотдачей. Получены усредненные значения объемной теплоемкости сρ=3,2 Дж/(см3∙°С), коэффициента температуропроводности а=0,3 см2/с. За предельный ток был принят такой, при котором достигается температура плавления на торце. По значениям предельного тока и времени начала расплавления торца электрода рассчитано значение коэффициента температуроотдачи электрода b. Выполненная расчетная проверка глубины расплавления для режима с током выше предельного показала хорошее совпадение с экспериментом. Произведен пересчет b для диаметров электрода d=4, 5, 6 мм и расчет предельных токов для этих диаметров. Расчетные предельные токи для этих диаметров также хорошо совпадают с экспериментальными. Показано, что увеличение коэффициента а до 0,4 см2/с не приводит к изменению температур и предельных токов, если одновременно произвести корректировку сρ из условия постоянства теплофизического комплекса сρа0,5. Получены зависимости температур в электроде во времени и по длине. Зависимость нагрева торца электрода во времени позволяет рассчитать предельные токи при уменьшении времени горения дуги.