Numerical simulation the thermal cycle of the PAW-MAG hybrid welding of advanced high strength steels

• Autorzy: Nowacki J. , Sajek A.

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2016.6/2

Warianty tytułu

PL

Numeryczna symulacja cyklu cieplnego spawania hybrydowego PAW-MAG ulepszanych cieplnie stali AHSS

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The research described in the article was concerned with the possibility of determining time t8/5 using the Finite Element Method. The research-related tests involved a joint made of AHSS S960QL using the PAW-MAG method. Values of time t8/5 were compared in relation to characteristic zones of the joint and constant heat input values. Differences in cooling rates related to the diversified geometry of a joint and the asymmetric distribution of heat proved significant. The research involved the identification of possibilities offered by the Finite Element Method involving space modelling in the examination of the thermal history of any welded joint area. The comparison of the analysed manner of determining time t8/5 with traditional measurement and analytical methods revealed the significant advantage of the FEM consisting in the accurate and complete induction of a cycle in the entire cross-section of the joint in contrast with experimental contact and non-contact methods averaging the measurement on the joint surface or only in the weld axis. In view of differences related to time t8/5 reaching 1.5 seconds in the joint area and the very narrow range of the tolerance concerning the value of the cooling time of AHSS, the Finite Element Method involving the use of space modelling was recognised as a necessary tool when designing welded joints made of Advanced High Strength Steels.

PL

Zbadano możliwość wyznaczania czasu t8/5 za pomocą metody elementów skończonych. Badaniom poddano modelowe złącze spawane metodą hybrydową PAW-MAG ulepszanych cieplnie stali AHSS S960QL. Porównano czas t8/5 dla charakterystycznych stref złącza przy stałej ilości wprowadzonego ciepła. Dostrzeżono istotne różnice w szybkości stygnięcia wynikające ze zróżnicowanej geometrii złącza i niesymetrycznej dystrybucji ciepła. Zdefiniowano możliwości metody elementów skończonych z zastosowaniem modelowania przestrzennego w badaniu historii cieplnej dowolnego obszaru złącza spawanego. W wyniku porównania analizowanego sposobu określania czasu t8/5 z tradycyjnymi metodami pomiarowymi i analitycznymi wykazano znacząca przewagę MES polegającą na dokładnej i całościowej indukcji cyklu w całym przekroju złącza w przeciwieństwie do eksperymentalnych metod stykowych i bezstykowych, które uśredniają pomiar na jego powierzchni lub tylko w osi spoiny. W aspekcie różnic w czasie t8/5 sięgających 1,5 s w obszarze złącza i bardzo wąskiego zakresu tolerancji wartości czasu stygnięcia stali AHSS ulepszanej cieplnie, uznano metodę elementów skończonych z zastosowaniem modelowania przestrzennego za niezbędne narzędzie do projektowania złączy spawanych stali AHSS.

Słowa kluczowe

EN

numerical analysis of welding; welding thermal cycle; hybrid welding; quenched and tempered AHSS; HPAW; FEM; simulation; cooling rate

PL

spawanie hybrydowe; PAW-MAG; stal AHSS; metoda elementów skończonych

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 60, No. 6
• Strony: 13--19
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., tab., wykr., rys.

Twórcy

autor

Nowacki J.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Zakład Spawalnictwa

autor

Sajek A.

• Zachodniopomorski Uniwersytet Technologiczny w Szczecinie, Zakład Spawalnictwa

Bibliografia

• 1. Shome M., Tumuluru M.: Welding and Joining of Advanced High Strength Steels (AHSS), 1st Edition, 2015, 93- 119.
• 2. Porter D. A.: Weldable High-Strength Steels: Challenges and Engineering Applications. IIW International Conference High-Strength Materials - Challenges and Applications, 2-3 July 2015, Helsinki, Finland.
• 3. Hwang S. Y., Kim Y., Lee J. H.: Finite element analysis of residual stress distribution in a thick piąte joined using two-pole tandem electro-gas welding. Journal of Materials Processing Technology, 2016, t. 229, 349-360.
• 4. Majlinger K., Kaldacska E., Spena P.R.: Gas Metal Arc Welding of Dissimilar AHSS Sheets. Materials & Design, 2016, t. 109, s. 615-621
• 5. Banerjee K.: Improving weldability of an advanced high strength steel by design of base metal microstructure. Journal of Materials Processing Technology, 2016, t. 229, 596 - 608.
• 6. Tijden A.: (Delta T8/5) S355 t/m S960, http://www.cer-tilas.nl/nl/content/afkoel-tijden-delta-t85-s355-tm-s960.
• 7. Liu W.,Ma W., Yang G., Kovacevic R.: Hybrid laser-arc welding of advanced high-strength steel. Journal of Materials Processing Technology, 2014, 214, 2823 - 2833.
• 8. Nowacki J., Krajewski S., Matkowski P.: PTA-GMA hybrid welding of UHSS steel in structures of large-scale. Arch. of Materials Science and Eng., 2015, T. 71, nr 2, 53-62.
• 9. Nowacki J., Krajewski S.: Dual-phase steels microstructure and properties consideration based on artificial intelligence techniques. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2014, t. 14, nr 2, 278-286.
• 10. Krajewski S., Nowacki J.: Modelowanie właściwości dwufazowych stali DP z zastosowaniem sztucznej inteligencji. Inżynieria Materiałowa, 2012, nr 6, 372 - 376.
• 11. Krajewski S., Nowacki J.: Dual-phase steels microstructure and properties consideration based on artificial intelligence techniąues. Archives of Civil and Mechani-cal Engineering, 2014, Vol. 14, nr 2, 278-286.
• 12. Nowacki J., Sajek A., Matkowski P.: Welding of MART steel with the use of matching fillers. Archives of Materials Science, 2014, t. 70, nr 2, 77-86.
• 13. Nowacki J., Sajek A., Matkowski P.: The influence of welding heat input on the microstructure of joints of S1100QL steel in one-pass welding. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2016, nr 16, 777-783.
• 14. Reisgen, M., Schleser,O., Mokrov,E.: Statistical modeling of laser welding of DP/TRIP steel sheets. Optics & Laser Technology, 2012, t. 44, 92-101.
• 15. Long N. P., Matsunaga Y.,Hanari T., Yamada T., Muramatsu T.: Experimental investigation of transient temperature characteristic in high power fiber laser cutting of a thick steel plate. Optics & Laser Technology, 2016, t. 84, 134- 143.
• 16. Kube C. M.: Attenuation of laser generated ultrasound in steel at high temperatures; comparison of theory and experimental measurements. 70 Ultrasonics, 2016, 238 - 240.

Uwagi

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s. 28-31.