Трехмерное моделирование особенностей распределения электрического и теплового полей при кондукционной электротоковой обработке расплавов

Abstract

УДК 537.528:669.017.16

Методами математического трехмерного моделирования установлены особенности распределения электрических и тепловых полей в объеме расплава сплава литейного доэвтектического силумина А356 при обработке его электрическим током параллельными электродами. Установлено, что при обработке постоянным током геометрия электродной системы качественно и количественно определяет эффект электротермического воздействия на расплав. Показано, что глубина заглубления электродов с неизолированной боковой поверхностью не оказывает активного влияния на температурные процессы при кондукционной электротоковой обработке. Полученные качественные и количественные данные для систем с неизолированными электродами соответствуют результатам экспериментальных исследований. Показано, что изменение пространственной геометрии расположения электродов с изолированной боковой поверхностью существенно влияет на пространственное распределение электрических и тепловых полей и количественное, более чем в три раза, изменение характе-ристик этих полей в объеме расплава. Способ управления процессами кондукционной электротоковой обработки расплавов, основанный на пространственном изменении типа электродной системы, не нуждается в дополнительных затратах и может осуществляться непосредственно в ходе самой обработки.

Ключевые слова: силумин, расплав, трехмерное моделирование, электрический ток, параллельные электроды, электрическое поле, тепловое поле.

By the methods of mathematical three-dimensional modeling, the features of the distribution of electric and thermal fields in the volume of the molten alloy of the foundry hypoeutectic silumin A356, when it is treated with an electric current by parallel electrodes, are established. It was found that the geometry of the electrode system qualitatively and quantitatively determines the effect of the electrothermal effect on the melt by the treatment of the direct current. It was demonstrated that the depth of the deepening of electrodes with a non-insulated lateral surface does not have an active influence on the temperature processes during the conduction electric current treatment. The obtained qualitative and quantitative data for the systems with non-insulated electrodes correspond to the experimental data. It is shown that a change in the spatial geometry of the arrangement of electrodes with an isolated lateral surface significantly affects the three-dimensional distribution of electric and thermal fields as well as the quantitative, more than thrice, change in the characteristics of these fields in the volume of the melt. The method of controlling of the conductive electric current treatment of melts, based on the spatial change of the type of electrode system, does not require additional financial costs and can be carried out directly during the treatment.

Keywords: silumin, melt, three-dimensional modeling, electric current, parallel electrodes, electric field, thermal field.

Download full-text PDF. 258 downloads

Menu

Vol. 58 (2022), Issue 2, p. 21-30

Трехмерное моделирование особенностей распределения электрического и теплового полей при кондукционной электротоковой обработке расплавов

Abstract