様々なAr-CO混合物を用いたプラズマアークの数値的特性評価

Numerical characterization of the plasma arc with various Ar-CO mixtures.

• Abiyazhini Rajendran
• Sowmiya Krishnaraj
• Ramachandran Kandasamy
• Balasubramanian Chidambara Thanupillai

抄録

プラズマ技術は多くの産業分野で応用されています。プロセス効率を向上させるために、様々なプラズマ形成ガス及びその混合物が使用されています。COは経済的で熱伝導率が高いため、プラズマ材料処理における潜在的な候補として認識されています。しかし、COプラズマアークの特性やメリットについては、ほとんどわかっていません。本研究では、COとArとの混合物を用いたプラズマアークをシミュレーションするための2次元モデルを構築した。アーク電流,ガス組成,アーク長がアーク加熱効率及びアーク特性に及ぼす影響について議論した。アークの大きさは、200Aでは100Aよりもガス組成の影響を強く受ける。アーク内の温度分布は、CO含有量が減少するほど広くなる。アーク電流がアーク加熱効率に及ぼす影響は、電流が低いほど強くなる。本モデルで予測された結果を実測値と比較し、モデル検証を行った。

Plasma technology finds applications in many industrial areas. To improve the process efficiency, different plasma forming gases and their mixtures are used. Since CO is economical and has high thermal conductivity, it is identified as a potential candidate in plasma material processing. However, the characteristics and merits of CO plasma arc in material processing are scanty. In this work, a 2D model is built to simulate plasma arc with CO and its mixtures with Ar. Effects of arc current, gas composition and arc length on the arc heating efficiency and arc characteristics are discussed. The arc size is strongly influenced by the gas composition at 200 A than at 100 A. Temperature distribution in the arcs is wider when CO content is decreased. The effect of arc current on the arc heating efficiency is stronger at lower current. Results predicted by the present model are compared with measured data for model validation.