Numerical modelling of liquid material flow in the fusion zone of hybrid welded joint

• Autorzy: Kubiak M.

Warianty tytułu

PL

Modelowanie numeryczne ruchu ciekłego materiału w strefie przetopienia złącza spawanego hybrydowo

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper concerns modelling of liquid metal motion in the fusion zone of laser-arc hybrid butt-welded plate. Velocity field in the fusion zone and temperature field in welded plate were obtained on the basis of the solution of mass, momentum and energy conservations equations. Differential equations were solved using Chorin’s projection method and finite volume method. Melting and solidification processes were taken into account in calculations assuming fuzzy solidification front where fluid flow is treated as a flow through porous medium. Double-ellipsoidal heat source model was used to describe electric arc and laser beam heat sources. On the basis of developed solution algorithms simulation of hybrid welding process was performed and the influence of liquid metal motion in the fusion zone on the results of calculations was analyzed.

PL

Praca dotyczy modelowania ruchu ciekłego metalu w strefie przetopienia złącza spawanego doczołowo techniką hybrydową laser-łuk elektryczny. Pole prędkości w strefie przetopienia i pole temperatury w spawanym płaskowniku otrzymano z rozwiązania równań zachowania masy, pędu i energii. Do rozwiązania równań różniczkowych wykorzystano projekcję Chorina i metodę objętości skończonych. W obliczeniach uwzględniono procesy topienia i krzepnięcia złącza z założeniem rozmytego frontu krzepnięcia gdzie ruch cieczy traktowano jako przepływ przez medium porowate. Do opisu rozkładu mocy łuku elektrycznego i wiązki laserowej wykorzystano „podwójnie elipsoidalny” model źródła ciepła. Na podstawie opracowanych algorytmów przeprowadzono symulację procesu spawania hybrydowego analizując wpływ ruchu ciekłego metalu w strefie przetopienia na wyniki obliczeń.

Słowa kluczowe

EN

solidification process; hybrid welding; fluid flow; numerical modelling

PL

proces krzepnięcia; spawanie hybrydowe; przepływ cieczy; modelowanie numeryczne

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, iss. 2 spec.
• Strony: 117--123
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Kubiak M.

• Department of Mechanics and Machine Design Foundations, Czestochowa University of Technology, Dabrowskiego 73, 42-200 Czestochowa, Poland

Bibliografia

• [1] J. Pilarczyk, M. Banasik, J. Dworak, S. Stano, Hybrid welding using laser beam and electric arc, Przegląd Spawalnictwa, 10, (2007) 44-48 (in Polish).
• [2] W. Piekarska, M. Kubiak, The numerical analysis of thermal phenomena in hybrid laser-arc welding process with convective motion in the melted zone, Metalurgija, 49, 2 (2010) 456-460.
• [3] J. Zhou, H.L. Tsai, Modeling of transport phenomena in hybrid laser – MIG keyhole welding, International Journal of Heat and Mass Transfer, 51 (2008) 4353-4366.
• [4] A. Bokota, W. Piekarska, Stress in the heat affected zone of laser welded joint with preheating, Technologia i Automatyzacja Montażu, 3/4 (2004) 86-90 (in Polish).
• [5] S.V. Patankar, Numerical heat transfer and fluid flow, Taylor & Francis, USA (1990).
• [6] J.A. Goldak, Computational Welding Mechanics, Springer NY (2005).
• [7] A. De, S.K. Maiti, C.A. Walsh, K.D.H. Bhadesia, Finite element simulation of laser spot welding, Science Technology of Welding and Joining, 8, 5 (2003) 377-384.
• [8] R. Parkitny, T. Skrzypczak, Simulation of solidification of two component alloys with solute distribution, Archives of Foundry, 2, 4 (2002) 198-203.