Параметрическое исследование процесса вакуумной дуговой переплавки (VAR): влияние радиуса дуги, бокового пробоя и газового охлаждения

Кратко выделены основные задачи моделирования вакуумной дуговой переплавки (VAR) в отношении различных явлений, возникающих в процессе, таких как образование и перемещение катодных пятен на поверхности электрода, вакуумная плазма, боковой пробой (side-arcing), тепловое излучение в вакуумной области, магнитная гидродинамика (MHD) в расплавленном бассейне, плавление электрода и затвердевание слитка. Предложена численная модель для исследования влияния нескольких решающих параметров — режима дуги (диффузный или сжатый), величины бокового пробоя и газового охлаждения зазора усадки на интерфейсе форма–слиток — на поведение при затвердевании VAR-слитка на основе титана (Ti-6Al-4V). Электромагнитные и тепловые поля решаются во всей системе, включая электрод, вакуумную плазму, слиток и форму. Вычисляются поле течения в расплавленном бассейне и профиль зоны кристаллизации. Глубина расплавленного бассейна уменьшается с увеличением радиуса дуги. С уменьшением величины бокового пробоя глубина расплава увеличивается. Кроме того, газовое охлаждение существенно улучшает внутреннее качество слитка (меньшая глубина бассейна) без влияния на гидродинамику в расплавленном бассейне. Результаты моделирования верифицированы экспериментом.