Моделювання особливостей розподілу електромагнітного поля у розплаві при його кондукційній електрострумовій обробці із застосуванням еквівалентних електричних кіл

Abstract

Виготовлення металевих виробів методами лиття передбачає обробку розплаву введенням певних реагентів або впливом зовнішніх фізичних полів для підвищення характеристик виливка. До фізичних, або, як їх ще називають, енергетичних методів, належить і пропускання через металевий розплав електричного струму. Багатопараметричність та багатофакторність процесів, що відбуваються у розплаві при пропусканні електричного струму значно ускладнюють визначення ефективних режимів обробки. Основою таких процесів є первинне електромагнітне поле, яке виникає при протіканні струму або струмів крізь розплав, а їх дослідження виконують, переважно, методами чисельного моделювання. Однак, розрахунок просторового розподілу електромагнітного магнітного поля у розплаві при його обробці електричним струмом є досить складним завданням. Тому пошук та розробка відносно простих інженерних методів, які при цьому дають змогу отримувати надійні та фізично адекватні процесам, що відбуваються, результати розрахунку таких полів, є актуальною науково-технічною задачею. Мета роботи – розробка розрахункових алгоритмів для моделювання електромагнітного поля у металевому розплаві із застосуванням електричних схем заміщення. Методика. Дослідження виконано із застосуванням еквівалентних електричних кіл заміщення для моделювання просторового розподілу електромагнітного поля у розплаві, а також, імітаційне моделювання із застосуванням методу скінчених елементів для оцінки отриманих результатів. Результати. показано, що розроблений підхід із застосування еквівалентних електричних кіл дає змогу із достатньою точністю визначати розподіл електромагнітного поля у розплаві при пропусканні електричного струму. Практична значимість. Запропонований підхід дозволяє проводити дослідження електромагнітних полів у розплаві при його обробці електричним струмом при менших витратах часу, у порівнянні з методом скінчених елементів. Це дає змогу здійснювати оцінку режимів обробки розплавів алюмінієвих сплавів та визначати найбільш ефективні комбінації у системі «форма ємності з розплавом-типи струмів-типи електродних систем».