Теория процессов и определение параметров эффективной электроконтактно-дуговой технологии обработки металлов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.09.10, доктор технических наук Фролов, Владимир Яковлевич

• Фролов, Владимир Яковлевич
• доктор технических наук
• 2003

Оглавление диссертации доктор технических наук Фролов, Владимир Яковлевич

Введение

1. Анализ процессов и состояние исследований ЭКД метода обработки металлов

1.1. Методы электроэрозионпой обработки. Особенности процессов ЭКД размерной обработки металлов

1.2. Анализ состояния исследований в области термофизических явлений в условиях электроконтактно - дугового выплавлеия металла

1.2.1. Элементарный контакт ЭИ и ЭД

1.2.2. Процесс нагрева площадки контакта элекгродов

1.2.3. Образование электрической дуги в условиях ЭКД метода

1.2.4. Условия и процессы, обеспечивающие горение электрической дуги

1.2.5. Распределение; энергий между электродом -инструментом, электродом - деталью и столбом элекгрической дугой

1.2.6. Параметры и характеристики электродугового разряда в условиях ЭКД метода

1.2.7. Условия выплавления металла и массоиеренос

1.2.8. Анализ влияния полярности на расход инструмента

1.2.9. Электроды - инструменты и рабочие среды, используемые при элсктроконтакшо - дуговой разделке металлов

1.2.10. Влияние параметров источника питания и технологических параметров установки на эксплуатационные характеристики и режимы рабош оборудования

1.3. Выводы. Цели работы и постановка задач

2. Электрофизические переходные процессы на стадии замыкания и нагрева ЭИ и ЭД в условиях ЭКД метода до образования электрической дуги

2.1. Исследования физического контакта ЭИ и ЭД

2.1.1. Условия и закономерности контактирования электродов

2.1.2. Физико- химические процессы в поверхностном и около поверхностном слоях ЭИ и ЭД

2.1.3. Термоэмиссиопные явления в условиях физического контакта

2.1.4. Определение закономерностей формирования контактной площадки

2.2. Анализ тепловых процессов и определение основных параметров на стадии контакта ЭМ и ЭД

2.2.1. Моделирование и расчет удельного электрического сопротивления гетерогенной контактной площадки

2.2.2. Расчет переходного электрического сопротивления на стадии контакта электродов до образования электрической дуги

2.2.3. Анализ нагрева ЭИ и ЭД на стадии контакта до образования электрической дуги

2.3. Переходные процессы в условиях ЭКД метода резки и обработки металлов. Физические основы процесса

2.3.1. Особенности процессов. Физическая сущность

2.3.2. Анализ переходных процессов

2.3.3. Распределение тока в электродах на стадии контакта

2.4. Выводы 174 . Электродуговые процессы в условиях контактно - дугового выплавления металлов

3.1. Процессы развития электрической дуги

3.1.1. Физика процесса образования дуги. Испарение материала электродов

3.1.2. Анализ процессов выброса продуктов эрозии

3.2. Термодинамические процессы в дуговом разряде 192 3.2.1. Расчет состава плазмы дугового разряда

3.3. Расчет свойств плазмы дугового разряда

3.4. Гидрогазодинамические процессы в условиях ЭКД метода

3.5. Выводы 228 ^ 4. Термодинамические процессы в электрической дуге в условиях

ЭКД выплавления металла

4.1. Расчет параметров столба электрической дуги в условиях нарушения термодинамического равновесия и повышенного давления паров металла

4.1.1. Теплообмен на поверхности анода '

4.2. Модель электрической дуги в условиях ЭКД выплавления металла в приближении термодинамического равновесия

4.3. Результаты расче та температурных полей в дуговом разряде

4.4. Расчет теплообмена па поверхности апода для развитого дугового разряда

4.5. Приэлектродпые процессы в условиях ЭКД выплавления металла

4.6. Энергетический баланс электрического разряда

4.7. Выводы 315 5. Расчет температурного ноля в зоне обработки металла

5.1. Постановка задачи моделирования тепловых процессов

5.2. Аналитические методы решения

5.3. Численные методы расчета температурных нолей

5.3.1. Расчет температурного поля методом конечных элементов

5.3.2. Методом «контрольного объема»

5.4. Расчет температурных процессов па стадии контакта ЭИ и ЭД

5.5. Моделирование установившегося процесса выплавления металла

5.5.1. Расчет температурного поля в обрабатываемом изделии

5.5.2. Расчет нагрева инструмента

5.5.3. Результаты расчета температурных процессов и выбор

• технологических параметров оборудования

5.6. Электродинамические процессы в условиях ЭКД выплавления металла

5.7. Выводы

Методика проведения экспериментальных исследований

6.1. Постановка задач проведения экспериментальных исследований

6.2. Экспериментальная установка для проведения исследований

6.3. Описание методик проведения исследований

6.4. Анализ результатов опытных исследований

6.4.1. Результаты исследований стадии контакта ЭИ и ЭД

6.4.2. Результаты исследований технологии выплавления металла в зависимости от эксплуатационных параметров оборудования

6.4.3. Анализ результатов но измерению температуры, количества испарившегося и выплавленного металлов анода и катода

6.4.4. Результаты экспериментального определения массопереноса в зависимости от эксплуатационных параметров оборудования

6.5. Выводы 465 Заключение

7.1 Основные научные результаты диссертационной работы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Теория процессов и определение параметров эффективной электроконтактно-дуговой технологии обработки металлов»

В 60 - е голы активное развитие получили электроэрозионные методы обработки токопроводящих материалов и сплавов, основанные на использовании импульсных электрических разрядов. К этим методам относятся: электроискровая, электроимпульсная, аподпо-механическая и элсктрокоитактпая способы обработки металлов. Каждой разновидности электроэрозиоппой обработки соответствуют определенные технологические характеристики, оборудование и область промышленного применения, которые обусловлены физическими процессами, происходящими в каждом из указанных методов.

Одними из технологических операций, требующих существенного повышения производительности обработки, являются заготовительные операции: резка и обработка проката, заготовок, деталей отливок, прибылей и т.п. из различных материалов, в том числе из труднообрабатываемых. Замена па этих операциях лезвийной и абразивной резки или обработки электрокоптактпо - дуговой (ЭКД) позволяет увеличить производительность, снизить расход обрабатываемого материала и полностью исключить использование инструментальных материалов.

Актуальность проблемы. В большинстве указанные методы к настоящему времени реализованы в промышленности и обеспечивают самые различные технологические операции. В то время как метод электрокоптактпо - луговой размерной обработки (ЭКДРО) металлов обеспечил лишь ограниченное применение в виде отдельных технологических участков, в частной и для резки и поверхностной обработки металлов из конструкционных сталей. В то время как промышленность испытывает серьезные трудности в разделке различных металлов, в том числе и чрудно обрабатываемых инструментальных сплавов. Такое ограниченное развитие, несомненно, высокопроизводительного метода контактно - дугового выплавления металла, обусловлено недостаточным изучением физических процессов, происходящих па стадиях контактирования и возникновения дугового разряда между инструментом и деталью, а также высокой степенью износа инструмента. Как будет показано ниже, анализ литературных данных не дает ясного представления о происходящих физических процессах в зоне обработки, а зачастую у разных авторов представленные данные являются противоречивыми. В действительности, наиболее распространенные способы зажигания электрической дуги, а именно в результате пробоя промежутка (электроискровые, электроимиульспые методы эрозии), размыкания электродов (эрозия электрических аппаратов) достаточно хорошо изучены. Напротив зажигание электрической дуги на стадии процесса замыкания электродов после их физического соприкосновения изучено крайне не достаточно, так как это явление свойственно физическим процессам происходящим только в электрокоптактпо - дуговом способе выплавления металлов. 13 результате при реализации этого метода в технологических процессах возникают трудности, вызванные отсутствием практических рекомендаций при конструировании технологического оборудования для различных технологических операций и выборе источника питания. Отсутствие методик расчета переходных процессов, а также основ теории физических явлений, происходящих в зоне ЭКД обработки, пе позволяют обеспечить обоснованный выбор технологических режимов работы оборудования. В частности это относится и к технологическому модулю, осуществляющему технологическую операцию. Возникающие трудности при выборе технологических режимов работы оборудования обусловлены необходимостью учета многих факторов, взаимосвязанных между собой и в конечном итоге определяющих эффективность применения контактно - дугового метода выплавления металла.

Особенным спросом в последние годы пользуется метод ЭКД резки металлов, так как процесс экологически чистый и не загрязняет окружающую среду и установка может работать автономно длительное время. В то же время высокая скорость резки, достигающая в предельных случаях 4(Ы0~\м/с, позволяет производить разделку заготовок из трудно ф обрабатываемых металлов принципиально любых габаритов, но возникающий при этом необоснованный износ инструмента, не предсказуемое качество обрабатываемой поверхности зачастую сдерживает производителей по расширению области применения электротсхиологичсских установок.

Немалый вклад в разработку эрозионного оборудования, в том числе названного направления внесли такие российские ученые, как Александров В.И., Арепков А.Б., Борисов В.Я., Левченко Б.Н. Витлип. В.Б., Давыдов A.C., Ушомирская JI.A., Гуткип Б.Г., Григорчук И.П., Лившиц А.Л., Семенов В.Н., Рыбин С.П., Кабанов U.C., Золотых Б.Ы., Лазарепко Б.Р., Лазареико П.И., Мещеряков Г.Н., Зайцев В.А., Боков В.М. и др.

За рубежом наибольших успехов в этой области достигли фирмы и научные группы, использующие электроэрозионпую технологию для изготовления ковочных штампов, литьевых форм, резки заготовок. Ведущими фирмами-изготовителями станков для электроэрозиопной обработки являются AGIE-Chamiilles (Швейцария), Schiess Nassovia, Fridricli Deckel, AEG-EIotcrm, Malm Kolb (ФРГ), Retech (Vecoplan LLC), Exello Raycon Соф., Ingersoll, Milacorn Corp., Maivcl (США), Hitachi, Mitsubishi heavy industry, Fanuc, Japax inc., Koike Sanso Koguon, The Japan Electric Maching (Япония), Agemaspark, N.E. Eroda Wickman z-d, Ainchem, Trans Tec (Великобритания), ONA, Metba (Испания)

Данная работа выполнялась: по Постановлению Совета Министров № 526 от 31.05.85 г., по научно - технической программе ГКНТ №0.16.05, по грату фундаментальных исследований в области энергетики и электротехники 1998 - 1999 г. г. №70Гр - 98 «Научные основы электрокоптактпо - дуговой резки, обработки груднообрабатываемых металлов», заданию Министерства образования Российской федерации по программе 001, подраздел Л1,05.01.59 «Разработка экономичных электродов * плазменпо - дуговых установок», 2000 г., по гранту PD02-2.6-149 «Теоретические основы физико - химических и приэлектродных процессов при образовании электродугового разряда в условиях ЭКДР металлов», 2002 г., по заказам научно-исследовательских институтов и промышленных предприятий (1985-1999 гл .).

Цели и задачи работы. Целыо работы является решение научной проблемы, имеющей важное народнохозяйственное значение и заключающейся в повышении эффективности термофизического процесса электрокоптактпо-дуговой технологии обработки заготовок путем установления физических закономерностей взаимодействия инструмента и детали па стадиях контакта и горения электрической дуги с учетом взаимосвязей электрических и технологических параметров оборудования с производительностью обработки металлов.

Для достижения научной и практической реализации результатов работы за счет направленного изменения параметров термофизического процесса должна быть разработана теория, отражающая основные закономерности взаимодействия электродов и формирования дугового разряда в условиях ЭКД обработки металлов.

Методологическая основа исследований. Методологической основой диссертационной работы явились фундаментальные положения теорий гидродинамики, термодинамики и теплофизики для твердых, жидких и газообразных сред, а также общие представления связи теории с практикой, вытекающие из анализа процессов и достоверности получаемых результатов. Теоретические исследования переходных процессов в МЭИ базировались на численно-аналитических методах решения дифференциальных уравнений. При определении переходного сопротивления - на аналитическом решении двумерного стационарного электрического поля и статистического распределения включений. Теоретические исследования плазмы электрической дуги - па численном решении магпитогидродииамических уравнений методом контрольного объема, а исследования тепловых процессов па численном решением уравнения теплопроводное! н методом конечных элементов.

Достоверность результатов и выводов в работе обеспечивается обоснованным применением теоретических положений и определена путем параллельных расчетов различными методами и сопоставлением результатов расчёта с результатами комплексных экспериментальных исследований. Результаты исследований обоснованы теоретически и подтверждаются практической реализацией электротехнологии.

Научная новизна работы. К основным научным результатам, полученным впервые и защищаемых автором, относятся:

1. Комплексная теплофизическая модель процессов, учитывающая взаимосвязь электрических и технологических параметров с производительностью обработки заготовок.

2. Общее аналитическое выражение для определения переходного электрического сопротивления па основе расчета двухмерного стационарного электрического поля в электрическом контакте электрода -инструмента и электрода - детали, полученное с учетом его реальной геометрии и размеров и статистического распределения включений в структуре контактной площади, определяющих проводимость его контактной поверхности.

3. Расчетно-теоретический анализ и экспериментальные исследования изменения сопротивления контакта электродов от значений тока, а также мощности в межэлектродпом промежутке в зависимости от скорости подачи инструмента.

4. Методика расчета параметров электрической дуги, горящей в парах металла, отражающая закономерности распределения температуры дугового разряда, развивающегося во времени в условиях повышенного давления, которые являются исходными данными для теоретического анализа приэлеюродпых процессов.

5. Результаты теоретического анализа прикатодных процессов, отражающие взаимосвязь температуры паров металла, их парциального давления и концентрации с прикатодным падением напряжения, током эмиссии электронов с плотных слоев пара и тока ионов, воздействующих па катод.

6. Закономерности перераспределения энергий между столбом импульсной электрической дуги, горящей в парогазовой полости и электродами в условиях физического процесса ЭКД обработки металлов.

Практическая значимость работы заключается в обосновании повышения эффективности электроконтактпо - дуговой технологии за счет установления параметров процесса обработки металлов, а также исследовании сложных физических явлений в межэлектродном промежутке электротехнологического модуля, возникающих при взаимодействии инструмента и детали на стадиях контакта и горения электрической дуги. Выявлены принципиальные физические процессы, которые необходимо учитывать при проектировании оборудования ЭКД технологии:

1. Установлена взаимосвязь параметров источника питания, скорости подачи, радиуса диска - инструмента и скорости его вращения с электрическими и тепловыми характеристиками физического процесса стадии контакта электродов. Так, в частности, минимальные значения линейной скорости инструмента не вызывающие его нагрев на стадии контакта электродов в диапазоне подач (1-4)10"3м/с и радиуса диска -инструмента (50 - 300) мм для соответствующих пар электродов составят: Fe-Fe - (8-13 и 12-19) м/с, Fe-Cu - (14-25 и 16-27) м/с, Fe-Al - (13-16) м/с.

2. Установлены значения плотности тока, при которых происходит отделение расплавленного металла детали на контактной стадии с последующим образованием электрической дуги для различных материалов электродов. При лом полученные значения плотности тока для различных пар электродов не зависят- ог скорости подачи и составляют соответственно:Fe - Fe- j = 2.7 - 2.8- 108Д/м2, Fe - Cu - j = 2.45

- 2.6- 108Л/м2,1:е — AI — j = 3.35 - 3.4 • 108Л/м2.

3. Установлено, что продолжительность горения электрической дуги, обеспечивающая минимальный износ инструмента в исследуемом диапазоне: скорости подачи (0.5-11)10"\м/с, линейной скорости вращения инструмента 21-56 .м/с и параметров источника питания (Цчч=25-42 В) находится в пределах 1-1.5- 10"3 с.

4. Получено, что при подачах (1 — 4)• 10~3м /с и дисковым инструментом с вольфрамовыми вставками относительный износ инструмента не превышает 14%, при этом формируются продолжительность и скважность импульсов разряда квазипарового состава, обеспечивающих выплавления металла с тепловым к.п.д. до 75%, а при скважности 1.5-2 па больших подачах (более 2.5 • 10~"\м/с) отсутствует паплыв металла на выходе инструмента.

5. Ре&пизоваипые па практике параметры процесса позволяют при обеспечении квазипарового состояния дуги увеличить мощность энергии, поступающей в апод - деталь до 70% (для установившейся дуги в воде -40%) и сократить тепловой по ток в качод - инструмент па 30%.

На защиту нмпоситси следующие основные положения

1. Термофизическая модель для комплексного анализа электротехпологичсского процесса в области обработки металла с разделением стадий контакта электродов и горения электрической дуги, а также определения электрических и технологических параметров, обеспечивающих эффективный режим обработки заготовки.

2. Физические и тепловые закономерности протекания процесса выплавления металла детали на стадии контакта электродов, предопределяющие условия возбуждения квазипарового электрического разряда, па основании чего разработана методика расчета переходного сопротивления в зоне скользящего контакта инструмента и детали и более точно сформулирована задача но определению температурных полей в зоне обработки.

3. Численный метод расчета чемпературпого поля с поверхностным источником тепла со смещающейся границей, основанный на выявленных условиях выплавления металла детали па стадии контакта электродов и установленных параметров процесса, адекватно отражающий физический процесс.

4. Методика расчета параметров электрической дуги, горящей в парах металла, с учетом изменения свойств и состава плазмы в условиях меняющегося давления в парогазовой полости.

5. Закономерности ионизационных процессов в квазипаровой электрической дуге, развивающейся во времени, в зависимости от условий развития разряда повышенного давления.

6. Методика расчета прикатодпых процессов в условиях горения дуги в парах металла, в результате чего установлено перераспределение ' энергии между столбом дуги, анодом и катодом, подтвержденные экспериментальными данными.

7. Комплексные экспериментальные исследования физического процесса стадий контакта и горения электрической дуги, а также нагрева металла инструмента и детали для различных материалов.

Реализация результат»» работы. Полученные в диссертационной работе результаты выполнены в рамках НИР кафедры «Электротехники и электротехнологии» СПбГНУ, а также в рамках ряда программ Министерства Образования РФ, но Постановлению Совета Министров и грантов.

Основанием значимости результатов является научно-технический эффект от разработки рекомендаций по режимам обработки и областям применения электроконтактпо - дуговой технологии: разработана и согласована в ведущих научно-исследовательских институтах и машиностроительных заводах технологическая инструкция ЭКД обработки металлов, регламентирующая параметры и режимы работы электротехнологического оборудования, в результате реализации которой повышается до 30% тепловой коэффициент полезного действия при обработке металлов резанием на подачах (0.5-2.5)Ю~\м/с и до 20% па подачах (3.5-6)10"3м/с, устаноплсиы параметры импульсного электрического разряда по продолжительности (l.2 - 1.5)10-3с и мощности Р= 18-45 кВт, при котором достигается минимальный расход инструмента (11-14)%, для организаций, разрабатывающих источники питания для ЭК Л обработки металлов регламентированы параметры но напряжению Uxx=35-42В и по току наклона внешней характеристики 1=1000-1600 А в зависимости от скорости подачи.

Реализованы опытно - промышленные установки ЭКД обработки металлов для различных отраслей промышленности, в таких как металлургическая, для разрезки проб образно» (150 • 150) мм с подачами 250 -300 мм/мин, химическая, энергетическая и пищевая отраслей по обработке заготовок под пресс-формы, а также для заготовительных операций по разделке образцов из сплавов ВК8, Р6М5.

Комплексная теплофнзическая модель процесса электротехнологии по установлению эффективных режимов работы оборудования явилась основой создания алгоритмов, методик расчета параметров, реализованных в ведущих организациях России при проектировании ЭКД технологического оборудования для заготовительных производств.

Результаты работы используются как для научно - исследовательских целей, так и в учебном процессе при подготовке курсов «Электротсхнология», «Электротехиологические процессы, установки и системы» в СПбГПУ, одни аспирант под руководством автора подготовил и защитил кандидатскую диссертацию.

Апробация работы. Результаты работы были доложены и обсуждены па конференциях, симпозиумах, семинарах и совещаниях, в том числе па международных, российских, межвузовских: V, VI, VII - европейских конференциях по термическим плазменным процессам (Россия, Санкт-Петербург - ТРР-5, 1998; Франция, Страсбург - ТРР-6, 2000; Франция, Страсбург - ТРР-7, 2002); XV-XVI международных симпозиумах по плазмохимии - ISPC-15, ISPS-16 (Франция, Страсбург, 2001; Орлеан,2002); международной научно - технической конференции по электрофизическим и электрохимическим технологиям (Россия, С. - Петербург, 1997); российской научно - технической конференци по перспективным технологическим процессам обработки металлов (Россия, С. - Петербург, 1995); российских научно - практических конференциях и школы семинара по формированию техническом полтики наукоемких технологий (Россия, С. - Петербург, 2001, 2002), а также на XXI-XXX межвузовских неделях науки СПбГТУ (С.-Петербург, 1992-2001).

Публикации. По теме диссертации опубликовано 30 печатных работ, а также более 20 тезисов к докладам на различных конференциях и симпозиумах. 13 число печатных работ входят: 2 монографии, 1 учебное пособие, 2 авторских свидетельства на изобретения.

Структура п объем работы. Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 203 наименования. Полный объем диссертации - 545 страниц, в том числе рисунков - 278, таблиц - 19, приложение - 55 страниц.

Заключение диссертации по теме «Электротехнология», Фролов, Владимир Яковлевич

6.5. Выводы

1. Разработана комплексная методика проведения экспериментальных исследований, в результате реализации которой обоснованы и подтверждены:

- физическое истолкование переходных процессов,

- содержательная сущность образования и развития дугового разряда в условиях ЭКД метода обработки металлов.

2. Впервые установлены закономерности процесса стадии контакта электродов при ЭКДО, в результате чего

- подтверждена адекватность разработанной методики расчета переходного контактного сопротивления физическому истолкованию контактирования ЭИ и ЭД,

- определены временные зависимости, а также мощность, выделяемая в контактной площадке от скорости подачи для различных материалов электродов до образования электрической дуги в воде, также установлено, что с увеличением в составе рабочей среды жидкого стекла более 30% продолжительность стадии контакта увеличивается в среднем на 20%, что приводит к более глубокому проплавлению металла детали,

- определены значения плотности тока для различных материалов электродов, соответствующие взрывообразному отделению металла анода — детали в зависимости от параметров источника питания, также установлено, что плотность тока при образовании дугового разряда не зависит от скорости подачи.

3. Установлены параметры электрической дуги в зависимости от режимов работы технологического модуля и параметров источника питания, в результате чего

- даны рекомендации по продолжительности горения электрической дуги, обеспечивающей минимальный износ инструмента (не более 1.5 мс) в исследуемом диапазоне: скорости подачи (0.5-11)10"3м/с, линейной скорости вращения инструмента 21-56 м/с и параметров источника питания (ихх=25-42 В),

- по динамическим вольт - амперным характеристикам электрической дуги установлено время развития квазипарового дугового разряда, которое в исследованном диапазоне скорости подачи не превышает 1-1.2 мс,

4. При определении закономерностей перераспределения энергий между электродами и столбом дуги по количеству выплавляемого металла электрода — инструмента и электрода — детали получены следующие результаты:

- численные методы расчета температурных полей, производимые по разработанной структурной схеме при сравнении с измерениями температуры, а также установленные тепловые потоки, действующие на инструмент и деталь на стадии контакта электродов и стадии горения электрической дуги удовлетворительно отражают физические процессы, а производимые расчеты количества выплавляемого металла электродов отличаются от экспериментальных данных не более, чем на 15-20%, отмечено, что при подачах (1 -4)-10~3м/с и дисковым инструментом с вольфрамовыми вставками износ инструмента практически не наблюдается, при этом появляется возможность формировать продолжительность и скважность импульсов разряда, обеспечивающих эффективность выплавления металла. Так, например, при длительности импульса 1.5 мс и скважности 2 на больших подачах (более 2.5-10"3м/с) наплыв металла на выходе инструмента отсутствует.

7. Заключенно

7.1. Основные научные результаты диссертационной работы

Диссертация посвящена решению и теоретическому обобщению важной научно - технической проблемы в области электротехнологии, заключающейся в повышении эффективности термофизического процесса электроконтактно - дуговой технологии обработки заготовок пугем установления физических и тепловых закономерностей взаимодействия инструмента и детали с разделением на стадии процессов контакта и горения электрической дуги, а также с учетом взаимосвязей электрических и технологических параметров оборудования с производительностью обработки.

Выявленные закономерности взаимодействия инструмента и детали, а также установленные параметры технологического процесса и электрической дуги позволили сократить расход инструмента при снижении затрат на электрическую энергию и обеспечить высокую производительность обработки металлов. 11а основании проведенных комплексных исследований процессов в условиях электрокоптакттю - дуговой технологии обработки металлов, получены следующие результаты:

1. Разработана комплексная теория теилофизических процессов, отражающая условия электрокоптакттю - дуговой технологии обработки металлов для определения параметров, обеспечивающих увеличение к.н.д. обработки заготовок, которые отличаются от существующих методов учетом влияния технологических параметров (скорости подачи, скорости вращения инструмента, геометрических размеров дискового инструмента) и параметров источника питания постоянного тока. На ее основе даются рекомендации по выбору эффективных режимов работы оборудования.

2. Разработаны методы расчета и математические модели электротехнологических режимов Э1СД обработки в переходных и установившихся процессах, которые отличаются от существующих разделением стадий процесса па контактную и электродуговую. Причем электродуговая стадия процесса рассматривается в условиях развивающегося квазипарового разряда и установления ионизированной плазмы импульсного разряда в воде с учетом меняющегося давления в парогазовой полости.

3. Разработана методика определения переходного электрического сопротивления при контакте электрода - инструмента и электрода детали в условиях электрокоитактпо - дуговой технологии, позволяющая моделировать изменение мощности, проводить анализ процесса нагрева ЭИ и ЭД, а также давать практические рекомендации rio влиянию внешних параметров на процесс нагрева инструмента и выплавление металла заготовки в зависимости от радиуса инструмента, его материала, скорости вращения и скорости подачи. Так для параметров инструмен та и скорости подачи (1-4)10"'\м/с минимальная линейная скорость должна составлять соответственно для электродов Fe-Pe, Fe-Cu, Fe-Al: (8-13 и 12-19) м/с, (14-25 и 16-27) м/с, (13-16) м/с.

4. Установлены параметры образования квазипаровой электрической дуги, для электродов при прямой полярности включения, так для электродов Fe-Fe, Fe-Cu, Fe-Al плотность тока образования дуги соответственно составляет: j = 2.7 - 2.8 • 10х А/м2, j = 2.45-2.6-10хА/м2, j = 3.35-3.4- 10*А/м2 и не зависит от скорости подачи.

5.Расчет параметров квазипарового дугового разряда, проведенный на основе двух - температурной модели плазмы и решения магнитогидродинамических уравнений, позволил получить параметры дугового разряда в условиях 'ЖД технологии обработки заготовок, установить изменение температуры плазмы и ее кинетические коэффициенты в зависимости от времени развития электрической дуги, получить исходные данные для анализа ириэлекгродных процессов в условиях квазипарового разряда. Так, с уменьшением давления температура паров металла растет и достигает в среднем 6000-6500 "К, что хорошо согласуется с экспериментальными данными других авторов, при этом максимум температуры находится в приповерхностном слое электрода - анода. Температура электронной и атом - ионной компонент практически пе отличается в исследуемом диапазоне давлений и плотности тока разряда. Однако даже при незначительном изменении плотности тока разряда, температура паров металла может увеличиться до 30%, кроме того, установлено, что интенсивный рост температуры паров металла происходит при давлениях 5-2 атм., что обусловлено достижением энергии ионизации атомов металла.

6.Разработана методика расчета приэлсктродпых процессов па начальной стадии развития дугового разряда, которая включает в себя модель прикатодпых и приаподпых процессов, отражающая массоперенос плазмы, происходящий в квазипаровом дуговом разряде от времени. При этом установлено, что шел ад электронного тока в баланс энергии па поверхности анода достигает 75*95%, конвективный теплообмен не более 25%, теплопроводность через пограничный слой -3*7%, а вклад ионного тока, излучения и энергии приобретаемой заряженными частицами в слое разделения зарядов, составляет менее 10%. Причем, конвективный теплообмен, в основном, зависит от тока дуги и степени ее сжатия, что определяется величиной давления в парогазовой полости.

Установлено, что в условиях квазипарового разряда износ инструмента не превышает 14%. Это обусловлено малой долей ионного тока и изменением прикатодного падения напряжения в начальной стадии развития разряда, которое меняется от одного вольта до 5.5 - 6 В при изменении давления от 100 атм. до 5 атм.

7. При определении сравнительных закономерностей перераспределения энергий между электродами и столбом дуги в условиях квазипарового разряда и установления развития электрической дуги получено, что для развивающегося квазипарового разряда доля мощности, поступающая в анод -деталь, в среднем на 40% выше, чем для установившегося дугового разряда. При этом мощность, поступающая в инструмент, сокращается на 30-35%.

8. Установлены принципы рационального регулирования наклоном характеристики источника питания постоянного тока с помощью реакторпо -тиристорпых устройств с цслыо сокращения длительности горения электрической дуги. При этом доказано, что продолжительность импульсного электрического разряда должна находится в пределах 1.5-2-10-3 с в исслсдусмом диапазоне: скорости подачи (0.5 - 11)10*3м/с, линейной скорости вращения инструмента 21-56 м/с и напряжения источника питания (ичч=35-42 В). По динамическим вольт - амперным характеристикам электрической дуги установлено время развития квазипарового дугового разряда, которое в исследованном диапазоне скорости подачи пе превышает 1-1.2 -10"3с.

9. Проведенные экспериментальные исследования по разработанной методике подтверждают физические закономерности, происходящие в условиях Э1СДО металлов, а также удовлетворительно согласуются с данными, полученными расчетным путем с погрешностью не более 15-20%, и позволяют устанавливать количественные показатели выплавляемого металла, зону термического влияния по величине температуры, определяемой распределением температурного поля по заготовке и инструменту. Получаемые данные по дефектному слою являются исходными значениями по принятию допуска при обработке заготовок. Также установлено, что в пределах установленных технологических и электрических параметров при использовании дискового инструмента с вольфрамовыми вставками износ инструмента пе превышает 11%, при этом появляется возможность формировать продолжительность и скважность импульсов разряда, обеспечивающих эффективность выплавления металла с тепловым к.п.д. до 75%. Для обеспечения эвакуации продуктов эрозии па подачах более 2.5-10* Зм/с скважность должна составлять 1.5-2 при продолжительности горения электрической дуги 1.2-1.5-10'лс.

Полученные результаты в ходе теоретических и экспериментальных исследований тепловых процессов в условиях Э1СД технологии обработки металлов расширяют представления о физических явлениях исследуемого метода, позволяют применять разработанные методики расчета на практике с целью увеличения эффективности обработки металлов с различными физико-механическими свойствами, а также способствуют дальнейшему изучению процесса электроконтактпо-дугового выплавления металла, как одного из производительных и экологически чистых методов обработки металлов.

Список литературы диссертационного исследования доктор технических наук Фролов, Владимир Яковлевич, 2003 год

1. Размерная электрическая обработка металлов: Учебное пособие для студентов вузов / Б.А. Артамонов, АЛ. Вишпицкий, Ю.С. Волков, A.B. Глазков; под ред. A.B. Глазкова. М.: Высшая школа. 1978. - 336с.

2. Лазаренко Б.Р. Электрические способы обработки металлов и их применение в машиностроении. М.: Машиностроение, 1978. 40с.

3. Попилов Л.Я. Электрофизическая и электрохимическая обработка материалов: Справочник 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1982. 400с.

4. Бихман Б.М., Мамет М.О. Станки и инструмент, 1977, №9, с.24-25.

5. Витлин В.Б., Давыдов A.C. Электрофизико-химические методы обработки в металлургическом производстве. М.: Металлургия, 1988. - 126с.

6. Крылов К.И., Прокопенко В.М., Митрофанов A.C. Применение лазеров в машиностроении. -М.: Машиностроение. 1978. 336с.

7. Рыкалин H.H., Зуев И.В., Углов A.A. Основы электронно-лучевой обработки материалов. М.: Машиностроение. 1978. 239с.

8. Клубович В.В., Степаненко A.B. Ультрозвуковая обработка материалов. -Минск: Наука и техника. 1981. 295с.

9. Быховский Д.Г. Плазменная резка. JI.: Машиностроение, 1972. ф 12. Маслов Ю.А. Возду1нно-электродуговая резка металлов. М.-Свердловск: 1963.-104с.

10. Шапиро И.С. и др. Плазменно-дуговая резка с пульсирующей подачей газа // Сварочное производство. 1978, №3.

11. Оборудование для электроэрозиониой технологии за рубежом / Подг. Т.П. Кокошко. Кишинев: МолдНИИТЭИ, 1991. - 12с.

12. Современные электроэрозионные станки: Альбом. Ю.Д. Кохан. М.: ВНИИТЭМР, 1991.-222с.

13. Давыдов A.C. Электроконтактная прошивка // Станки и инструмент. 1966, №1. с.10-12.

14. Давыдов A.C., Розов H.H., Чекстер Г.Я., Едигаров JI.K. Электрические параметры и характеристики установки для электроконтактпой зачистки отливок//Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1976, №11. с.10-13.

15. Библиотечка электротехиолога. Выпуск 1. Основы электротсхиологии и новые её разновидности. Попилов Л.Я. JI., «Машиностроение», 1971. 216с.

16. Борисов Б.Я., Рябов И.В. Элсктроконтактная обработка тугоплавких металлов на постоянном токе с поливом жидкостью. М.: ВНИИМаш. Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1970, вып. 6. -с.24-26.

17. Немилов Е.Ф. Справочник по электроэрозионной обработке материалов. JI.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1989. - 162с.: ил. ISBN 5-217-00427.

18. Давыдов A.C. Состояние и перспективы применения электроконтактной размерной обработки деталей тракторов и сельскохозяйственных машин. (Отеч. и зарубеж. опыт). Обзор. М.: ЦНИИТЭИтракторосельхозмаш, 1976. -50с.1. Ф.

19. Александров В.И. Практические советы по резанию металлов. Барнаул: Алтайское книжное издательство, 1962.

20. Аренков А.Б. Основы электрофизических методов обработки материалов /под редакцией A.B. Донского. Л.: Машиностроение. 1967.

21. Борисов Б.Я., Левченко Б.Н. Особенности электроконтактной обработки при разных напряжениях //Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1980, №4, с. 7 8.

22. Витлин В.Б., Герашаник J1.C. Действие сил резания и влияние напряжения на параметры чистовой электроконтактной резки металлов // Элекгрофизические и электрохимические методы обработки. 1975, №1, с. 13 15.

23. Витлин В.Б., Давыдов A.C. Электрофизические методы обработки в металлургическом производстве. М.: Металлургия, 1979.

24. А. с. 217563 СССР. Способ электрокоптактной резки металлов. /В.Н. Семенов, A.C. Давыдов, А.Б. Витлин, П.А. Екимов, А. И. Ткаченко// Открытия. Изобретения. 1967. №16.

25. Гуткин Б.Г., Григорчук И.П. Электроконтактная обработка металлов. М.; J1.: Машиностроение, 1960.

26. Космачев Н.Г. Обработка металлов анодно механическим способом. М.; Л.: Машгиз, 1961.

27. Новые способы сварки и резки металлов: Сб. статей /под редакцией К.К. Хренова. Киев: Гостехиздат УССР, 1953.

28. Новое в электрофизической и электрохимической обработке металлов. JL: машиностроение,! 972.

29. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки // Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; Под общ. ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение. Ленингр. отд-ние, 1988. - 719с.: ил. ISBN 5-217-00267-0.

30. Электроэрозионная обработка материалов / Е.М. Ленинсон, B.C. Лев, Б.Г.

31. Гуткин, А.Л. Лившиц, Л.А. Юткин. Л.: Машиностроение, 1971.

32. Веселовский А.П., Фролов В.Я., Донской A.B. Электродугоконтактная резка металлов. С.-Пб.:Энергоатомиздат, 1993, 124 с.

33. Ушомирская Л.А. Интенсификация процесса и формирование качества поверхности при электроконтактно дуговой и комбинированной обработках материалов. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. С.-Пб.: 1994.

34. Мещеряков Н.Г. Высокопроизводительная размерная обработка дуговыми разрядами. М.: Машиностроение. 1991, с. 39.

35. Алексеев А.Г., Малькевич A.B., Радкевич М.М., Ушомирская Л.А. Технология конструкционных материалов. Методическое пособие. С.-Пб.: Нестор. 1997.

36. Даыдов A.C. Перспективные технологические процессы. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М, 1978.

37. Витлин В.Б., Давыдов A.C., Мамет М.О. Элсктрокоитакгные карусельные станки. Станки и инструменты, №9, 1977.

38. Грумпельт О. Способ и устройство для электрической резки металлов. Патент СССР №2776 от 16 марта 1925г.

39. A.c. №130327 (СССР). Способ съема металла при зачистке деталей. A.C. Давыдов. Заявл. 30.08.55, опубл. в Б.И., 1960, №14, с.66.

40. Давыдов A.C. Электроконтактная обработка металлов. Станки и инструмент, 1957, №7.

41. Витлин Л.Б. Электроконтактная резка заготовок из легированных сталей. Станки и инструмент. 1963, №5. с.24-27.

42. Справочник по электрохимическим и электрофизическим методам обработки // Г.Л. Амитан, И.А. Байсупов, Ю.М. Барон и др.; Под общ. ред. В.А. Волосатова. Л.: Машиностроение. Лепингр. отд-ние, 1988. - 719с.: ил. ISBN 5-217-00267-0.

43. Пат. №4399344 (США), 1965.

44. Давыдов A.C. Конструирование и расчет станков для элсктроконтактной обработки металлов. Станки и инструмент. 1964, №6. с.20-23.

45. Борисов Б.Я., Чернов В.Т., Великий В.И. Выбор рабочего напряжения и межэлсктродпого зазора при электрокоптактной обработке // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1980, №4. с.8-9.

46. Хольм Р. Электрические контакты. М.: Иностранная литература. 1961.

47. Залесский A.M. Основы теории электрических аппаратов. М.: Высшая школа. 1974.

48. Бихман Б.М., Кравец А.Т. Исследование характеристик дуговых импульсов при электрокоптактной обработке. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: НИИМАШ, вып.З. 1967.

49. Намитоков. К.К. Электроэрозионные явления. М.: Энергия, 1978. - 456с.

50. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Физика искрового способа обработки металлов. ЦБТИ ЭП,1946, 76 с.

51. Золотых Б.Н. О природе передачи энергии электродам в импульсном разряде при малых промежутках. В кн.: Новые методы электрической обработки металлов. М.: Издательство АН СССР, 1957, вып.1, с. 38-69.

52. Финкельпбург В., Меккер Г. Электрические дуги и термическая плазма. М.: Издательство иностранной литературы. 1961.

53. Витлин А.В., Давыдов А.С., Семенов В.Н. Электроконтакпая резка профилей из титановых сплавов. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: №9. 1972.

54. Бихман Б.М., Кравец А.Т., Меламед Л.Э. Аналитическое определение величины эрозии при обработке дуговым оплавлением. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: НИИМАШ, вып.2. 1971.

55. Зайцев В.А., Карчевский В.Н. Влияние полярности и материала инструмента на обрабатываемость стали 110Г13Л электроконтактным методом // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1975, №10. -с. 19-20.

56. Боков В.М., Мещеряков Г.Н. Технологические аспекты процесса размерной обработки электрической дугой фасонных поверхностей //Электронная обработка материалов. 1986. №6. С. 12-14.

57. Мещеряков Г.Н., Носуленко В.И., Мещеряков Н.Г., Боков В.М. Управление физико технологическими характеристиками размерной обработки дугой //Сб. трудов международного института технологических исследований. 1988. Т. 31/1. С. 209-212.

58. Носуленко В.И., Мещеряков Г.Н. Размерная обработка металлов электрической дугой //Электронная обработка материалов. 1981. №1. С. 19 -22.

59. Кукеков Г.А., Фролов В.Я. Переходные процессы в контактно тиристорных аппаратах. Л.: Энергоатомиздат. 1988. - с. 165.

60. S.V. Dresvin, V.Y. Frolov and V.l. Yakovlev, The heat model electroerosion process. // Proc. of 5th Conference on Thermal Plasma Processes. Progress in Plasma Processing of Materials 1998. St. Petersburg, Russia, 13-16 July 1998.

61. Калошин И.В. Технология электроконтактной резки труднообрабатываемых материалов с высокопапорпым струйным охлаждением. Диссертация на соискание учёной степени к.т.н. Л.: Л ПИ, 1984. - 226с.

62. Вержбицкий В.М. Численные методы (математический анализ и обыкновенные дифференциальные уравнения). Учеб. пособие для вузов. -М.: Высшая школа, 2001.- 382с. ISBN 5-06-003982-Х.

63. Патанкар С. Численные методы решения задач теплообмена и динамики жидкости (пер. с анг.). М: Энергоатоиздат. 1984.

64. Численные методы исследования течения вязкой жидкости. Госмен А.Д., Пан В.М., Ранчел А.К., Сполдинг Д.Б., Вольфштейн М М: Мир. 1972.

65. Сегерлинд Л. Применение метода конечных элементов: Пер. с англ. М.: Мир, 1979. -392с.

66. Зенкевич О., Морган К. Конечные элементы и аппроксимация: Пер. с англ. -М.: Мир, 1986.-318с., ил.

67. Золотых Б.II. Физические основы электрофизических и электрохимических методов обработки. 4.1. М.: Издательство МГУ, 1975. 106с.

68. Некрашевич И.Г., Бакуто И.А. К вопросу о современном состоянии теоретических представлений об электрической эрозии металлов. В кн.: Электроискровая обработка металлов. М., Изд-во АН СССР, 1963, с. 24-28.

69. Золотых Б.Н. Физические основы электроискровой обработки металлов. Государственное издательство технико-теоретической литературы. М.: 1953. -108с.

70. Лелевкин В.М., Оторбаев Д.К. Экспериментальные методы и теоретические модели в физике неравновесной плазмы. Ф.: Илим, 1988. - 251с.

71. Физика и техника низкотемпературной плазмы / Пол ред. C.B. Дресвина. М.: Атомиздат, 1972.

72. Велихов Е.П., Ковалев A.C., Рахимов А.Т. Физические явления в газоразрядной плазме. М: Наука, 1987. - 160 с.

73. Арцимович JI.A. Элементарная физика плазмы. -М: Атомиздат, 1966. -200 с.

74. Смирнов Б.М. Физика слабоионизованного газа. М: Наука. -1978. 416 с.

75. Грановский В.Л. Электрический ток в газе. Установившийся ток. -М: Наука, -1974.-544 с.

76. Веденов A.A. Термодинамика плазмы. //Вопросы теории плазмы. -M : Госатом издат, 1963.-Вы п. 1 .-с. 182-272

77. Русанов В.Д., Фридман A.A. Физика химически активной плазмы. -М: Наука, 1984.-415 с.

78. Низкотемпературная плазма. ВО «Наука»: Новосибирск. Т.П. 1993.

79. Жданов В.М., Алиевский М.Я. Процессы переноса и релаксации в молекулярных газах. -М: Наука, 1989.-336 с.

80. Термодинамика высокотемпературных процессов: Справочное издание. -Сурис АЛ. М.: Металлургия, 1985. 568 с.

81. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4-х т./Jl.B. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. 3-е изд., перераб. и расширен. - Т.П.Кн.2 - М.: Наука, 1978. - 328 с.

82. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4-х т./Jl.B. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. 3-е изд., перераб. и расширен. - Т.III.Кн.2 - М.: Наука, 1981. - 400 с.

83. Термодинамические свойства индивидуальных веществ. Справочное издание: В 4-х т./Л.В. Гурвич, И.В. Вейц, В.А. Медведев и др. 3-е изд., перераб. и расширен. - T.IV.Kh.2 - M.: Наука, 1982. - 560 с.

84. Дресвии C.B. Основы теории и расчета высокочастотных плазмотронов. Л.: Энергоатом издат. Ленингр. Отд-ние, 1991. - 312 с.

85. Исмаилова Д., Мсрснкова Л.К., Несмачная И.П., Энгельшт B.C. Расчёт электропроводности, теплопроводности и излучагельной способности аргоновой плазмы // В сборнике: Исследование электрической дуги в аргоне. Фрунзе: Илим, 1966. - с.3-23.

86. Slepian J. Phys. Rev., 27, 407, 1926.

87. Наматэвс A.A. Методы снижения износа инструмента при электроэрозионной обработке. Л., 1966 / Серия Прогрессивные методы обработки материалов./ - 26с.

88. Такунцов К.В., Демин С.А., Журавский А.К. О влиянии вращения электродов на пробой электролита в условиях электроэрозионно-электрохимической обработки // Электрофизические и электрохимические методы обработки. 1975, №3. с. 17-23

89. Лазаренко Б.Р., Лазаренко Н.И. Электрическая эрозия металлов. Выи. 1, М., ГЭИ, 1944.

90. Писаревский М.М. Электроэрозионный процесс с уменьшенным износом электродов. Сб. Новые методы электрической обработки материалов. Л.-М., Машгиз, 1955.

91. Высокопроизводительная размерная обработка дуговыми разрядами: Учебное пособие / Н.Г. Мещеряков. М.: Машиностроение, 1991. - 40с. -ISBN 5-217-01143-2.

92. Смоленцев В.П., Сухоруков Н.В. Физические основы и технологическое применение электрокоитактного процесса. Воронеж: Изд-во ВГТУ, 1998. -148с.: ил. Рус. ISBN 5-7731-0028-2.

93. Муравьев В.Ф., Малявин Б.Г., Васин В.А. Оборудование для электроконтактного разрезания // Станки и инструмент. 1986, №5. с.26-27.

94. Paul, М.А., Hodkinson, N.C. and Aspinwall, D.K. 1999. 'Arc Sawing of Nickel Based Superalloys in Aqueous Electrolytes', J. Mat. Proc. Technol, 92-93, pp. 274280, ISSN 0924-0136.

95. Paul, M.A. and Aspinwall, D.K. ' Arc Sawing Performance Evaluation and Machine Design', VDI-Gesellschaft Produktionstechnik (ADB), 12th International Symposium for Electromachining (ISEM XII), Symposium Aachen, 1998, pp. 407416.

96. Paul, M.A., Aspinwall, D.K., Wong, C.F., Angell, D.J. and Mitchell, D., (July 1997) 'Arc Sawing of Nickel Based Alloy', Proceedings of the 32nd International MATADOR Conference, pp. 259-264, ISBN 0-333-71655-8.

97. Павличенко И.С. Способ воздушно электроконтактной резки металлов графитированным электродом на переменном токе. Электрофизические и электрохимические методы обработки материалов. М.: НИИМАШ. №6. 1969.

98. Кочергин К.А. Контактная сварка. JI.: Машиностроение. 1987.-е. 256.

99. Лившиц Б.Г., Крапошин B.C., Липецкий Я.Л. Физические свойства металлов и сплавов. М.: Металлургия. 1980.-е. 320.

100. Фролов В.В. Поведение водорода при сварке плавлением. М.: Машиностроение. 1966.- с.245.

101. Купин М.М. Поверхностные явления в металлах. М.: Металлургиздат. 1955.-c.376.

102. Наугольных К.А., Рой H.A. Электрические разряды в воде. М.: Наука. 1971.

103. Некрасов Б.В. Курс общей химии. М.: Госхимиздат. 1962.

104. Яворский Б.М., Детлаф A.A. Справочник по физике. М.: Наука. 1968.

105. Warlimont Н., Hausch G. In: Mechanische Anisotropie/ Wien - New York. 1974, p. 35 -62.

106. Кочергин К.А. Сварка давлением. Л.: Машиностроение. 1972.

107. Демкин Н.Б. Фактическая площадь касания твердых поверхностей. М.: Издательство АН СССР. 1962.111 с.

108. Дьяченко П.А., Толкачева H.H., Андреев Г.А., Карпова Т.М. Площадь фактического контакта сопряженных поверхностей. М.: Издательство АН СССР. 1936. 96 с.

109. Крагельский И.В. Трение и износ. М.: Машгиз. 1962. 383 с.

110. Хомицкий О.В. Метод расчета фактической площади соприкосновения поверхности электрических контактов. В кн. Приборы и системы автоматики. Харьков. Издательство ХГУ. 1973 вып. 25. С. 77-87.

111. Исследование динамических процессов на замыкаемых контактах, шунтированных тиристорами /Л.Н. Карпенко, В.П. Лунин, В.Д. Скорняков,

112. B.Я. Фролов// Электротехническая промышленность. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. 1979. - Вып. 7(99).1. C.1 -4.

113. Корн Г, Корн Т. Справочние по математике. Издательство: Наука. М.: 1974. 831 с.

114. Попов В.М. Теплообмен в зоне контакта разъемных и неразъемных соединений. М.: Энергия. 1971. 213 с.

115. Рыкалин H.H. Тепловые процессы при контактной сварке. М.: Изд-во АН СССР. 1959. 275 с.

116. Френкель Я.И. Введение в теорию металлов. М.: Физматгиз. 1955. 368 с.

117. Лыков A.B. Теория теплопроводности. М.: Высш. школа, 1967. 600 с.

118. Ф 122. Нейман Л.Р., Демирчян К.С. Теоретические основы электротехники. Л.: Энергия, 1967. Т.1,2. 410 с.

119. Карпенко Л.Н., Скорняков В.А., Сурипа Г.А. Расчёт нагрева замкнутых контактов с учётом поверхностного эффекта. Электричество, №6, 1983, с.16-21.

120. Фролов В.Я. Анализ процессов на стадии контакта в условиях обработки металлов электроконтактно дуговым методом // Металлообработка. 2002, №5, с. 16-23.

121. Раховский В.И. К вопросу о механизме эмиссии катода дугового разряда. -ЖТФ, 1965, т. 35, №12, с. 2228 2231.

122. Потокин B.C., Раховский В.И., Тихонов В.Н. Исследование мостиковой стадии эрозии электродов при отключении токов 1000 5000А в вакууме. -ЖТФ, 1965, т. 15, №10, с. 1848- 1852.

123. Брон О.Б., Сушков JI.K. Потоки плазмы в электрической дуге выключающих аппаратов. Л.: Издательство Энергия. 1975. с. 211.

124. Лазаренко Н.И. Изменение исходных свойств поверхности катода под действием искровых электрических импульсов, протекающих в газовой среде. В кн.: Электроискровая обработка металлов. М., Издательство АН СССР, 1957, с. 70-94.

125. Frolov V.Y., Krylov A.V., Sinirnov E.G. The model of electric pulse electrode discharge in vapour of metals. Progress in Plasma Processing of Materials. Strasbourg, France, 2002. pp. 742-754.

126. Артеменко M.B., Ганзуленко А.Ю., Фролов В.Я. Электродуговой разряд в жидкости при ЭДКР металла // XXVIII Неделя науки СПбГТУ. Ч. I: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. С.87-88.

127. Фролов В.Я., Основы теории электроэрозионных процессов. // Материалы международной научно технической конференции. Электрофизические и электрохимические технологии 1997. С. - Петербург, 9-11 июня 1997, с. 41-44.

128. V.Y. Frolov, Bases of theory electroerosion plasmocontacted sharp metals. // Proc. of 5th Conference on Thermal Plasma Processes. Progress in Plasma Processing of Materials 1998. St. Petersburg, Russia, 13-16 July 1998, pp. 285289.

129. В.Я. Фролов, Особенности дуговых разрядов при электроконтактно -дуговой резке. // Материалы российской научно технической конференции. Перспективные технологические процессы обработки металлов 1995. С. -Петербург, 24-25 октября 1995, с. 38-44.

130. Дэшман С. Научные основы вакуумной техники. М.: Издательство «Мир», 1964. С. 715.

131. Мерл В. Электрический контакт. М.: Госэнсргоиздат. 1962. С. 280.

132. Фарпасов Г.А., Фридман А.Г., Каринский В.И. Плазменная плавка. М.: Издательство «Металлургия», 1968. С. 172.

133. Wilson R.W., Pow. App. and Syst. Aug., 657, 1955.

134. Потокин B.C., Раховский В.И. Изучение мостиковой стадии при коммутации тока в вакууме. ЖТФ, 1967, т. 37, с. 330 - 334.

135. Сурис АЛ. Термодинамический анализ высокотемпературных процессов. Учебное пособие. М.: Московский институт химического машиностроения, 1978.-84с.

136. Синярев Г.Б., Слынько J1.E., Трусов Б.Г. Принципы и метод определения параметров равновесного состояния. Труды МВТУ, 1978, №268, с. 4 - 21.

137. Термодинамические и теплофизические свойства продуктов сгорания. Справочник: в 5 томах. Том I. Методы расчета. М.: АН СССР, ВИНИТИ. -1971.-266 с.

138. Гимазетдинова Н.Г., Фролов В.Я. Состав высокоинтенсивной электродной плазмы И XXVIII Неделя науки СПбГТУ. Ч. I: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2000. С.89-90.

139. Михальченко С.А., Иванов Д.В., Дресвин C.B. Расчет состава и свойств равновесной цезиево-водородной плазмы. XXIX Неделя науки СПбГТУ. 4.1: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2001. с. 88-90.

140. Мак-Даниель И.В. Процессы столкновения в ионизованных газах. Пер. с англ. Под ред. J1.A. Арцимовича. М.: «Мир», 1967 832 с.

141. Хастед Дж. Физика атомных столкновений. Пер. с англ. Под ред. Н.В. Федоренко. М.: «Мир», 1965 -710 с.

142. Митчнер М., Кругер Ч. Частично ионизированные газы. Пер. с англ. Под ред. А.А. Иванова. М.: «Мир», 1976-496 с.

143. Хаксли J1., Кромптон Р., Диффузия и дрейф электронов в газах. Пер. с англ. Под ред. А.А. Иванова. М.: «Мир», 1977 672 с.

144. Елецкий А.В, Палкина . Л.А, Смирнов Б.М. Явления переноса в слабоионизироваппой плазме. М.: Атомиздат, 1975.

145. Chervy В., Dupont О., Gleizes A. and Krenek P. The influence of the cross section of the electron-copper atom collision on the electrical conductivity of Ar-Cu snd SF6-Cu plasmas. J. Phys. D: Appl. Phys. 28 (1995) 2060-2066

146. Alfred Z. Msezane, Ronald J. W. Henry. Electron-impact excitation of atomic copper. Physical Review A, 33 ,3 1986, pp. 1631-1639.

147. Mueller D. W. et al., Phys. Rev. A 31, 2905 (1985).

148. Gonzalez J.J., Gleizes A., Proulx P., Boulos M. Matematical modeling of a free-burning arc in the presence of metal vapor. J. Appl. Phys. 74 (5), 1 September 1993, pp. 3065-3070.

149. Райзер Ю.П. Физика газового разряда: Учеб. руководство. М.: Наука, 1987.-592с.

150. Коган М.Н. Динамика разреженного газа. Изд.: Наука, 1967.

151. Шоек П.А. Исследование баланса энергии на аноде сильноточных дуг, горящих в атмосфере аргона. //Современные проблемы теплообмена. Изд. Энергия. 1966.

152. Pfender Е. Thermal plasma-wall boundary layers.// Proc. Of Int. Symp. On Heat and Mass Trans. Under Plasma Conditions. J. Phys. D: Appl. Phys. 29 (1995) 2060-2066.

153. Haidar J. Non-equilibrium modeling of transferred arcs. //J. Phys. D: Appl. Phys.-1999.-V.32.-p.263-272.

154. P. Pavlovic, P. Stefanovic, V.Vujovic. Measurement of total heat flux distribution for normal impingement of air plasma jet on a flat plate Proc. Of Int. Symp. On Heat and Mass Trans. Under Plasma Conditions. 1975.

155. Benilov M.S., Marotta A. A model of the cathode region of atmospheric pressure arcs. //J. Phys. D: Appl. Phys.-1995.-V.28.-p. 1869-1882.

156. Haidar J. Non-equilibrium modeling of transferred arcs. //J. Phys. D: Appl. Phys.-1999.-V.32.-p.263-272.

157. Фролов В.Я. Моделирование приэлектродных процессов в установках электроконтактно дугового выплавления металла. // Металлообработка. 2001, №3, с. 19-25.

158. Смирнов Е.Е. Разработка и исследование установки для электроконтактно -дуговой размерной обработки металлов. Дисс. на соиск. уч. степени капд. техн. паук. СПб, СПбГПУ, 2002. 250с.

159. Низкотемпературная плазма. ВО «Наука»: Новосибирск. Т. 10. 1993.

160. Приэлектродные процессы в дуговых разрядах. /Жуков М.Ф., Козлов II.П., Пустогаров А.В. и др. Новосибирск: Наука Сиб. Отд-ие. 1982.

161. Mackeown S.S. The cathode drop of an electric arc. "Phys. Rev.", 1929, vol. 34, p. 611-614.

162. Кесаев И.Г. Катодные процессы электрической дуги. М. «Наука», 1968. 273 с.

163. Бейлис И.И, Любимов Г.А., Раховский В.И. Диффузионная модель прикатодной области сильноточного дугового разряда. «Доклады АН СССР», 1972, т.203, с. 71-75.

164. Белкин Г.С., Киселев В.Я. О предельном режиме катодного пятна электрической дуги. -ЖТФ, 1973, т. 43, вып. 4, 755-759.

165. Бакшт Ф.Г., Юрьев В.Г. Приэлектродные явления в низкотемпературной плазме.// ЖТФ.-1979.-Т.49, №5.-с. 905-944.

166. Башенко В.В., Соснин H.A. Электросварочное оборудование: плазменная и электронно-лучевая обработка. Л., 1989. 31с.

167. Кархин В.А. Тепловые основы сварки. Учебн. пособие. Ленингр. гос. техн. ун-т. Л., 1990г.- 100с.

168. Рыбин Ю.И. Система математического моделирования термомехаиических процессов. Диссертация на соискание учёной степени д-ра техн. наук. СПб, СПбГТУ, 1999.-378с.

169. Карлслоу Г., Егер Д. Теплопроводность твёрдых тел. М.: Наука, 1964.

170. Рыкалин H.H. Тепловые расчёты сварочных процессов. М.: Машгиз, 1951.-296с.

171. Смирнов Е.Е., Гимазетдинова Н.Г., Фролов В.Я. Распределение температурного поля в заготовке при электроконтактной резке // XXX Юбилейная Неделя науки СПбГТУ. Ч. II: Материалы межвузовской научной конференции. СПб.: Изд-во СПбГТУ, 2002. С. 45-46.

172. Дрссвип C.B., Фролов В.Я. Теплофизические процессы в условиях электроконтактно дуговой резки металлов.//Тезисы к докладам совещания по «Электротермии - 94». С.-Пб, 7-8 июня 1994.

173. Фролов В.Я., Тепловая модель электроэрозионного процесса. // Материалы международной научно технической конференции. Электрофизические и электрохимические технологии 1997. С. - Петербург, 9-11 июня 1997, с. 44-46.

174. Буль Б.К. и др. Основы теории электрических аппаратов. Под ред. Г.В. Буткевича. Учеб. пособие для электрогехнич. специальностей вузов. М., «Высшая школа», 1970. 600 с.

175. A.c. №1474809 (СССР). Устройство для формирования импульсов управления тиристорами /Фролов В.Я., Ананьев В.П. //Открытия. Изобретения. 1989. - №15. - с.З.

176. A.c. №1130979 (СССР). Устройство для формирования импульсов управления тиристорами преобразователя /Фролов В.Я., Пасечник П.В.//Открытия. Изобретения. 1984. -№47. - с.З.

177. Ананьев В.П., Фролов В.Я. Управление последовательно параллельными группами тиристоров коммутирующих аппаратов. //Электричество, 1986, №1, с. 38-44.

178. Шилин Н.В. Измерение давления в аппаратах высокого напряжения с жидкостным заполнением при дуговых коротких замыканиях. Электричество, №9. 1978, 55 60 с.

179. Burkhard G., Wedell H., Hilbig I I. Zur Kontaktmaterial Wanderung unter dem Einfluss des Lichtbogens und deren Messung mittels radioaktiver Isotope. - "Wiss. Z. Elektrotechnik", 1963, Bd 2, S. 92 - 130.

180. Ведешенков H.A. Исследование дугового износа материала контактов в начальной фазе дуги отключения в аппаратах напряжением до 1000В.

181. Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. М., 1974. 36 с. (МЭИ).

182. Омельчсико В.Т. Условия самоограничивающегося мостикового переноса. -Известия вузов. Электромеханика, 1967, №3, с. 345 351.

183. Pfann W.G. Bridge erosion in electrical contacts. Trans. AIEIZ. 1948, vol. 67, p. 1528- 1532.

184. Омельченко В.Т. Мостиковая эрозия электрических контактов. Всстник ХПИ, 1967, №19 (67), с. 8-9.

185. Дресвин C.B., Фролов В.Я., Целоусов В.В. Электромагнитные и дуговые процессы при элсктроконтактной резке металлов. //Сборник статей ДНТП. Автоматизация электрофизических методов обработки материалов. Л.: ЛДНТП, 1988, с. 17-21.

186. V. Frolov. Electroarc discharge in conditions bow-contact cutting of metal. Progress in Plasma Processing of Materials 2001. Strasbourg, France, May 30 -June 3, 2000, pp. 599-604, ISBN 1-56700-165-3.

187. Фролов В.Я. Исследование энергетических характеристик и тепловых процессов установки контактно дуговой резки и обработки металлов. С.Петербург., - Нестор. - 2002. -117с.4<;о

188. Фролов В.Я. Теоретические основы физико-химических приэлектродных процессов при образовании электродугового разряда в условиях ЭКДР металлов. С.-Петербург, СПбГПУ, отчет по НИР, Р002-2.6-149, 2002. 58 с.

189. Коровкин Н.В. Построение синтетических схем для численного анализа электромагнитных процессов, описываемых жесткими уравнениями. Диссертация на соискание ученой степени доктора технических наук. / СПбГТУ. -С.Пб. -1996. -189 с.

190. Карпенко Л.Н., Лунин В.П., Фролов В.Я. Исследование динамических процессов на замыкаемых контактах. Электротехническая промышленность. Аппараты высокого напряжения, трансформаторы, силовые конденсаторы. -1982.-Вып. 4(101).-с. 5-9.

191. Адоньев Н.М., Кукеков Г.А., Фролов В.Я. Влияние параметров электрических цепей на коммутационные процессы в аппаратах. -Электротехника, № 5, 1980. с. 7-12.

192. Адоньев Н.М., Кукеков Г.А., Лунин В.П., Фролов В.Я. Оптимизация параметров дугогасительной системы аппаратов с тиристорной приставкой. -Известия Вузов, Электромеханика, № 3, с. 6-11.

193. Фролов В.Я. Анализ переходных процессов в силовом блоке комбинированного аппарата при включении. ВИНИТИ: Информэлектро, № 1, 1982.-е. 24.

194. Ле Куанг Чуен, Лунин В.П., Фролов В.Я. Методика экспериментальных исследований распределения температуры и тока между параллельно соединенными тиристорамит. Труды Л ПИ, № 392, 1983. с. 24-27.

195. Адоньев Н.М., Александров Г.Н., Фролов В.Я. Выключатели с повышенным коммутационным ресурсом работы и перспективы их развития. Электротехническая промышленность. 1983, - вып. 7 (141). - с. 1-4.