PL EN


Preferencje help
Widoczny [Schowaj] Abstrakt
Liczba wyników
Tytuł artykułu

Verification of the welding heat source models in arc welding and hybrid plasma-MAG welding processes based on temperature field tests

Treść / Zawartość
Identyfikatory
Warianty tytułu
PL
Weryfikacja modelu spawalniczego źródła ciepła w procesach spawania łukowego oraz hybrydowego plazma-MAG w oparciu o badania pola temperatury
Języki publikacji
EN
Abstrakty
EN
Hybrid welding processes belong to a new group of welding varieties that most often combine two classic welding methods, such as laser welding with MIG/MAG welding or plasma welding with MAG welding. Modeling of welding stresses in this type of welding requires the definition of a new type of heat source model that combines a concentrated stream of energy with a classic heat source, which occurs in an electric arc. The paper presents the results of temperature field modeling in conventional MAG welding and hybrid plasma-MAG welding. In the first case, the heat source model described by Goldak was used, and in the second case, the Goldak model was combined with the developed rectangular heat source model with a homogeneous distribution. The temperature distributions obtained from the simulations were verified by spot temperature measurements during welding with thermocouples. A fairly good agreement of the numerical analysis results with the temperature measurements for MAG welding was obtained, while in the case of hybrid welding the discrepancies between the modeling and temperature measurements were greater. The results were discussed, indicating potential causes and factors influencing the obtained test results.
PL
Procesy spawania hybrydowego należą do nowej grupy odmian spawania łączących ze sobą najczęściej dwie klasyczne metody spawania jak np. spawanie laserowe i spawanie MIG/MAG czy spawanie plazmowe ze spawaniem MAG. Modelowanie naprężeń spawalniczych w tego typu odmianach spawania wymaga zdefiniowania nowego rodzaju modelu źródła ciepła łączącego skoncentrowany strumień energii z klasycznym źródłem ciepła, jakie występuje w łuku elektrycznym. W pracy przedstawiono wyniki modelowania pola temperatury w procesie konwencjonalnego spawania MAG oraz spawania hybrydowego plazma-MAG. W pierwszym przypadku zastosowano model źródła ciepła opisany przez Goldaka, a w drugim przypadku połączono model Goldaka z opracowanym modelem prostopadłościennym źródła ciepła o jednorodnym rozkładzie. Otrzymane z symulacji rozkłady temperatury zostały zweryfikowane poprzez punktowe pomiary temperatury w czasie spawania za pomocą termoelementów. Uzyskano dość dobrą zgodność wyników analizy numerycznej z pomiarami temperatury dla spawania MAG podczas gdy przy spawaniu hybrydowym rozbieżności między modelowaniem i pomiarami temperatury były większe. Przeprowadzono dyskusję wyników wskazując potencjalne przyczyny oraz czynniki wpływające na otrzymywane wyniki badań.
Rocznik
Strony
25--35
Opis fizyczny
Bibliogr. 23 poz., il.
Twórcy
  • Warsaw University of Technology, Poland
  • Warsaw University of Technology, Poland
autor
  • Supra Elco, Poland
Bibliografia
  • [1] Komanduri R., Hou Z.B., Thermal Analysis of the Arc Welding Process, Part I. General Solutions. Metallurgical and Materials Transactions B, 2000, Vol. 31B, 1353-1370. https://doi.org/10.1007/s11663-000-0022-2
  • [2] Pavelic V., Tanbakuchi R., Uyehara O.A., Myers P.S., Welding Res. Suppl., 1969, July, 295-304.
  • [3] Eagar T.W., Tsai N.-S., Temperature Fields Produced by Traveling Distributed Heat Sources. Welding Journal, 1983, Vol. 62(12), 346-355.
  • [4] Goldak J., Chakravarti A., Bibby M., A new finite element model for welding heat sources. Metallurgical Transactions B, 1984, Vol. 15(2), 299-305.
  • [5] Kik T., Gorka J., Numerical simulations of S700MC laser and hybrid welding, Laser Technology 2018, Progress and Applications of Lasers. Proceedings of SPIE, 10974, UNSP 109740K, https://doi.org/10.1117/12.2515420
  • [6] Katayama S., Naito Y., Uchiumi S., Mizutani M., Laser-Arc Hybrid Welding. Solid State Phenomena, 2007, Vol. 127, 295-300.
  • [7] Szulc J., Chmielewski T., Pilat Z., Zrobotyzowane spawanie hybrydowe Plazma+MAG stali S700 MC. Welding Technology Review, 2016, Vol. 88(1), 40-45. https://doi.org/10.26628/ps.v88i1.561
  • [8] Kik T., Górka J., Numerical simulations of laser and hybrid S700MC T-joint welding. Materials, Vol. 12(3), 516. https://doi.org/10.3390/ma12030516
  • [9] Sun J., Liu X., Tong Y., Deng D., A comparative study on welding temperature fields, residual stress distributions and deformations induced by laser beam welding and CO2 gas arc welding. Materials and Design, 2014, Vol. 63, 519-530. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2014.06.057
  • [10] Moravec J., Kik T., Novakova I., Application of numerical simulations on X10CrWMoVNb9-2 steel multilayer welding. MM Science Journal, Vol. 2016(5), 1190-1193. https://doi.org/10.17973/MMSJ.2016_11_201628
  • [11] Yi H.-J., Kim J.-Y., Yoon Y.-H., Kang S.-S., Investigations on welding residual stress and distortion in a cylinder assembly by means of a 3D finite element method and experiments. Journal of Mechanical Science and Technology, 2011, Vol. 25(12), 3185-3193. https://doi.org/10.1007/s12206-011-1003-x
  • [12] Kik T., Moravec J., Novakova I., Numerical simulations of X22CrMoV12-1 steel multilayer welding. Archives of Metallurgy and Materials, 2019, Vol. 64(4), 1441-1448. https://doi.org/10.24425/amm.2019.130111
  • [13] Goldsmith A., Waterman T.E., Hirchorn H.J., Handbook of thermophysical properties of solid materials. New York, 1961.
  • [14] Słania J., Mikno Z., Wójcik M., Zagadnienia pomiaru temperatury w procesach spawania. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2007, Vol. 51(2), 46-49.
  • [15] Szulc J., Chmielewski T., Węglowski M., Selected technology abilities of Plasma-MAG hybrid welding process. Welding Technology Review, 2016, vol. 88(5). https://doi.org/10.26628/ps.v88i5.619
  • [16] Skowrońska B., Szulc J., Chmielewski T., and Golański D., Selected properties of plasma+MAG welded joints of S700 MC steel. Welding Technology Review, 2017, Vol. 89(10), 104-111. https://doi.org/10.26628/ps.v89i10.825
  • [17] Rochalski D., Golański D., and Chmielewski T., Modeling of welding heat source in the hybrid welding process. Welding Technology Review, 2017, Vol. 89(10),98-103. https://doi.org/10.26628/ps.v89i10.824
  • [18] Skowrońska B., Chmielewski T., Golański D., Szulc J., Weldability of S700MC steel welded with the hybrid plasma+MAG method. Manufacturing Rev., 2020, Vol. 7, 4, 15. https://doi.org/10.1051/mfreview/2020001
  • [19] Guo, Y., Pan, H., Ren, L. et al. An investigation on plasma-MIG hybrid welding of 5083 aluminum alloy. Int J Adv Manuf Technol, 2018, Vol. 98, 1433–1440. https://doi.org/10.1007/s00170-018-2206-4
  • [20] Asai S., Ogawa T., Ishizaki Y. et al. Application of Plasma MIG Hybrid Welding to Dissimilar Joints Between Copper and Steel. Weld World, 2012, Vol. 56, 37-42. https://doi.org/10.1007/BF03321143
  • [21] Yang T., Xiong J. & Chen H. Effect of process parameters on tensile strength in plasma-MIG hybrid welding for 2219 aluminum alloy. Int J Adv Manuf Technol, 2016, Vol. 84, 2413-2421. https://doi.org/10.1007/s00170-015-7901-9
  • [22] Cai D. T., Han S. G., Zheng S. D., Yan D. J., Luo J. Q., Liu X. L., & Luo Z. Y., Plasma-MIG Hybrid Welding Process of 5083 Marine Aluminum Alloy. Materials Science Forum, 2016, Vol. 850, 519-525. https://doi.org/10.4028/www.scientific.net/msf.850.519
  • [23] Cai D., Han S., Zheng S., Luo Z., Zhang Y., Wang K., Microstructure and corrosion resistance of Al5083 alloy hybrid plasma-MIG welds. Journal of Materials Processsing Technology, 2018, Vol. 255, 530-535. https://doi.org/10.1016/j.jmatprotec.2017.12.033
Uwagi
Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa Nr 461252 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2020).
Typ dokumentu
Bibliografia
Identyfikator YADDA
bwmeta1.element.baztech-0e267310-80da-4898-8b41-5bee6187e278
JavaScript jest wyłączony w Twojej przeglądarce internetowej. Włącz go, a następnie odśwież stronę, aby móc w pełni z niej korzystać.