Modelling of thermal phenomena in electric arc during surfacing

Despite very rapid development of science in the recent years, the issues occurring in the electric arc have not been fully recognized. The main reason for this situation is the complexity of phenomena which occur in the arc as well as very high temperatures. The paper presents results of numerical calculations of phenomena which occur in the welding arc. The CFD Fluent package was used for modelling the following phenomena in the electric arc: melting, solidifying, generation of heat and multiphase flows. The 3D Model of a 50x30x6 metal plate cutaway padded with the use of the GMA method with a wire of 1.2 mm diameter was developed. The paper focuses on presenting the distribution of temperatures in time, the process of melting and later solidifying of the material, as well as the transport of the material from the arc to the padding weld. It also shows the initial verification of the model by comparing the results with a picture recorded by 1000 frames/second fast camera.

---

Pomimo bardzo szybkiego rozwoju nauki w ostatnich latach zagadnienia zachodzące w łuku elektrycznym ciągle nie zostały rozpoznane do końca. Główna przyczyną takiego stanu rzeczy jest złożonośc zjawisk występujących w łuku oraz bardzo wysokie temperatury. W artykule przedstawiono wyniki obliczeń numerycznych zjawisk występujących w łuku spawalniczym. W celu modelowania zjawisk w łuku elektrycznym: topnienia, krzepnięcia, generacji ciepła oraz przepływów wielofazowych użyto pakietu CFD Fluent. Opracowano model 3D wycinka blachy 50x30x6 napawanej metoda GMA drutem o średnicy 1,2 mm. Skupiono się głownie na zaprezentowaniu rozkładu temperatur w czasie, pokazano jak zachodzi proces topnienia a następnie krzepnięcia materiału oraz przedstawiono transport materiału z łuku do napoiny. Przeprowadzono również wstępną weryfikacje modelu porównując wyniki z obrazem zarejestrowanym przez szybka kamerę 1000 klatek/s.