Numerical simulation of the laser welding

• Autorzy: Siwek A.

Warianty tytułu

PL

Symulacja procesu laserowego spawania

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The model takes into consideration thermophysical and metallurgical properties of th remelting steel, laser beam parameters and boundary conditions of the process. As a result of heating the material, in the area of laser beam operation a weld pool is being created whose shape and size depends on convection caused by the Marangoni force. The direction of the liquid stream depends on the temperature gradient on the surface and on the chemical composition as well. The model created allows to predict the weld pool shape depending on material properties, beam parameters, and boundary conditions of the sample.

PL

Model uwzględnia własności termofizyczne i metalurgiczne przetapianej stali, parametry wiązki laserowej i warunki brzegowe procesu. W wyniku nagrzania materiału w obszarze działania wiązki lasera tworzy się jeziorko cieczy, którego kształt i rozmiar zależą od konwekcji wywołanej siłą Marangoniego. Kierunek strumienia cieczy zależy od gradientu temperatury na powierzchni, a także składu chemicznego. Utworzony model pozwala na przewidywanie kształtu strefy przetopionej w zależności od własności fizycznych materiału, parametrów wiązki i warunków brzegowych próbki.

Słowa kluczowe

EN

laser treatment; computational fluid dynamics CFD; Marangoni effect; metallurgical transformation; geometry of the melted zone

PL

obróbka laserowa; komputerowa dynamika płynów; efekt Marangoniego; przemiany fazowe; kształt strefy przetopionej

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Science
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 9
• Strony: 137--146
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Siwek A.

• Faculty of Metals Engineering and Industrial Computer Science, AGH University of Science and Technology, Kraków, Poland,

Bibliografia

• [1] Bayshore K., Williams M. S.: Laser beam welding and formability of tailored blanks. Weld. J., 1992, 345-351
• [2] DebRoy T., David S. A.: Physical process in fusion welding. Rev. Mód. Phys., vol. 67(1), 1995, 85-116
• [3] Fluent Inc.: User guide. http://www.fluent.com, 2006
• [4] Zacharia T., David S. A., Vitek J. M., DebRoy T.: Weld pool development during G TA and laser beam welding o f type 304 stainless steel, part I - theoretical analysis. Weld. J., vol. 68(12), 1989, 499-509
• [5] Choo R,. T. C., Szekely J., David S. A.: On the calculation of the free surface temperature of gas-tungsten-arc weld pools from first principles: part II. Modeling the weld pool and comparison with experiments. Metall. Trans. B, vol. 23B, 1992, 371-384
• [6] Pitscheneder W., DebRoy T., Mundra K., Ebner R.: Role of sulfur and processing variables on the temporal evolution of weld pool geometry during multikilowatt laser beam welding of steel. Weld. J., vol. 75(3), 1996, 71-80
• [7] Yang Z., DebRoy T.: Modeling macro- and microstructures of gas-metal-arc weld- ed HSLA-100 steel Metall, and Mater. Trans. B, vol. 30B, 1999, 483-493
• [8] Tsirkas S. A., Papanikos P., Kermanidis T.: Numerical simulation of the laser welding process in butt-joint specimens. J. Mater. Process. Technol., vol. 134, 2003, 59-69
• [9] Chang W. S., Na S. J.: A study on the prediction of the laser weld shape with varying heat source equations and the thermal distortion of a small structure in micro-joining. J. Mater. Process. Technol., vol. 120, 2002, 208-214
• [10] Sahoo P., DebRoy T., McNallan M. J.: Surface tension of binary metal - surface active solute systems under conditions relevant to welding metallurgy. Metall. Trans. B, vol. 19B, 1988, 483-491
• [11] Belton G. R.: Langmuir adsorption, the Gibbs adsorption isotherm, and interfa-cial kinetics in liquid metal systems. Metall. Trans. B, vol. 7B, 1976, 35-42
• [12] Voller V. R., Swaminathan C. R.: Generalized source-based method for solidification phase change. Numer. Heat Transfer B, vol. 19(2), 1991, 175-189
• [13] Siwek A.: Influence of laser processing on shape of melted zone and character of thermal cycles in steel. Hutnik, vol. 12, 2004, 583-589
• [14] Siwek A., Didenko T.: Influence of process variables on development o f laser weld pool. Inf. Techn. Mat,, vol. 3(1), 2003, 33-40