26-29 октября 2010 года, Красноярск

Попкова Ю.А.   Власенко В.Д.  

Моделирование неравновесных электроискровых процессов

Докладчик: Попкова Ю.А.

Неравновесные процессы, сопровождающие искровой разряд электроискрового легирования (ЭИЛ), являются быстропротекающими при высоких плотностях выделяемой тепловой энергии. Поскольку возникающее излучение обусловлено быстрым разогревом материалов электродов, то его характеристики зависят от состава образующихся в поверхностном слое материалов и сплавов. Следовательно, параметры регистрируемого излучения могут быть использованы для исследования процесса ЭИЛ. В данной работе предлагаются: рассмотрение физических основ стохастической модели ЭИЛ; подход к математическому моделированию процесса.
Процесс ЭИЛ является последовательностью единичных быстропротекающих (10-100 мкс) актов электроискрового разряда между электродами мощностью до 1000 Вт. При этом формируется покрытие со сложной структурой. Во всех известных моделях ЭИЛ авторами рассматриваются различные механизмы процесса в единичном акте разряда. При этом мало внимания обращается на случайное протекание этих актов и на их огромное количество. Каждый единичный акт может существенно отличаться по основным своим параметрам от других в связи с различными условиями протекания. А это значит, что расчет результата многократного воздействия единичных случайно распределенных по поверхностям актов разряда требует статистического подхода.
Переход к формализации высказанных априорных физических положений заключается во введении статистических распределений: поверхностных неровностей, состава участвующих в процессе материалов и их распределении на поверхностях электродов и других сопутствующих параметров. В частности, исходное состояние поверхности можно описать функцией распределения неровностей по поверхности электрода F10(x,y,h), а состав и фазовое состояние материала электрода – некоторой функцией F20(x,y). После каждого i-го акта искры распределения преобразуются в Fi1(x,y,h(t)) и Fi2(x,y,t), которые рассчитываются с помощью рекуррентных соотношений, учитывающих кинематические параметры взаимного движения электродов и электрические характеристики искры.
Механизмы протекания отдельных актов достаточно подробно рассмотрены в различных работах, моделями которых можно воспользоваться в первом приближении.
Построение рекуррентной модели при большом количестве актов искры реализуется численными методами с применением современных вычислительных методов и средств.
В частности, при последовательном рекуррентном цикле расчета можно определить сплошность обработанной поверхности, как отношение площадей обработанной и необработанной поверхностей в зависимости от электрических и кинематических параметров: функции распределения состава провзаимодействовавшего материала по поверхности, рассчитать изменение функции распределения неровностей.
Результаты расчета позволяют выявить основные закономерности протекания стохастического процесса и определить характеристики формирующегося слоя.
Работа выполнена в рамках ФЦП «Научные и научно-педагогические кадры инновационной России» (госконтракт № 02.740.11.0626).


К списку докладов