Математическое моделирование процессов взаимодействия металла с газами при дуговой сварке

Abstract

Приведены результаты термодинамических исследований взаимодействия расплавленного металла с газом, содержащим водород, кислород и соединения фтора, а также со шлаковой фазой. С учетом нестационарных условий и переменной скорости кристаллизации выводятся закономерности перераспределения водорода в кристаллизующейся сварочной ванне. Основой сформулированных математических моделей является дифференциальное уравнение массопереноса: в частности, уравнение Фика с краевыми условиями типа Стефана на движущейся границе раздела фаз. Исследована кинетика перераспределения водорода близи линии сплавления, а также в жидком металле при ячеистой кристаллизации. Описан процесс роста пузырька газа в сварочной ванне.

Results of thermodynamic investigations of interaction of molten metal with a gas, containing hydrogen, oxygen and compounds of fluorine, and also with a slag phase are given. Taking into account the non-stationary conditions and variable rate of crystallization the laws of redistribution of hydrogen in a crystallizing weld pool are established. The formulated mathematical models are based on a differential equation of mass transfer, in particular, the Fick's equation with boundary conditions of Stefan type on the moving phase interface. Kinetics of hydrogen redistribution near the fusion line, and also in molten metal at a cellular crystallization was studied. The process of growth of a gas bubble in weld pool is described.