Математическое моделирование установившегося теплового режима в автотигле при электронно-лучевой гарнисажной плавке

Предложена математическая модель стационарного теплового режима при электронно-лучевой гарнисажной плавке металлов, основанная на использовании теории теплопроводности. Вынужденный конвективный перенос тепла в жидкой ванне моделируется введением коэффициента эффективной теплопроводности, для которого учитывается зависимость от диаметра ванны при заданной средней по ванне скорости перемешивания расплава. Рассматриваются случаи кругового сканирования электронного луча по обогреваемой поверхности и осесимметричного нагрева неподвижным электронным лучом. Разработанный численно-аналитический метод решения стационарной задачи плавления позволяет вместе с температурным полем одновременно определять коэффициент эффективной теплопроводности, объем жидкой ванны и перегрев расплава. Исследуются зависимости параметров стационарного теплового режима плавки от радиуса кругового сканирования электронного луча, радиуса фокального пятна, средней по ванне скорости движения расплава, зависящей от интенсивности электромагнитного перемешивания. Дана оценка влияния температурной зависимости коэффициента теплопроводности в твердой фазе на температуру металла и объем жидкой ванны. Приводится сравнение результатов численных расчетов с известными экспериментальными данными.