Исследование температур в вольфрамовом электроде при горении дуги обратной полярности

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 сρа^0,5. 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.