The influence of distance between heat sources in hybrid welded plate on fusion zone geometry

• Autorzy: Piekarska W. , Kubiak M. , Saternus Z.

Warianty tytułu

PL

Wpływ odległości źródeł ciepła w płaskowniku spawanym hybrydowo na geometrię strefy przetopionej

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

Results of numerical analysis into temperature field in hybrid laser-arc welding process with motion of liquid material taken into account are presented in this study. On the basis of obtained results the influence of the distance between the arc foot point and the laser beam focal point on the shape and size of fusion zone in hybrid butt welded plate. Temperature field was calculated on the basis of solution of transient heat transfer equation. The solution of Navier-Stokes equation allowed for simulation of fluid flow in the fusion zone. Fuzzy solidification front was assumed in calculations with linear approximation of solid fraction in solid-liquid region where liquid material flow through porous medium is taken into consideration. Numerical solution algorithms were developed for three-dimensional problem. Established numerical model of hybrid welding process takes into account different electric arc and laser beam heat sources power distributions.

PL

W pracy przedstawiono wyniki numerycznej analizy pola temperatury w procesie spawania hybrydowego laser-łuk elektryczny z uwzględnieniem ruchu ciekłego metalu w strefie przetopienia. Na podstawie otrzymanych wyników oszacowano wpływ odległości elektrody od punktu skupienia wiązki laserowej na kształt strefy przetopionej płaskownika spawanego doczołowo. Pole temperatury otrzymano z rozwiązania równania nieustalonego przewodzenia. Rozwiązanie równania Naviera–Stokesa pozwoliło na symulację ruch cieczy w strefie przetopienia. Przyjęto łagodny front krzepnięcia z liniową aproksymacją udziału fazy stałej w obszarze dwufazowym, w którym uwzględniono ruch cieczy przez medium porowate. Opracowano algorytm numeryczny dla zagadnienia trójwymiarowego. W modelu numerycznym procesu spawania hybrydowym źródłem ciepła uwzględniono różne rozkłady mocy źródeł ciepła łuku elektrycznego i wiązki laserowej.

Słowa kluczowe

EN

hybrid heat source; temperature field; fluid flow; numerical analysis

PL

źródło ciepła hybrydowe; pole temperatury; przepływ cieczy; analiza numeryczna

• Wydawca: Komisja Odlewnictwa Polskiej Akademii Nauk Oddział w Katowicach
• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2011
• Tom: Vol. 11, iss. 2 spec.
• Strony: 181--184
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys., tab., wykr.

Twórcy

autor

Piekarska W.

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

autor

Kubiak M.

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

autor

Saternus Z.

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

Bibliografia

• [1] C. Bagger, F.O. Olsen, Review of laser hybrid welding, Journal of Laser Applications, 17, 1 (2005).
• [2] J.H. Cho, S.J. Na, Three-Dimensional analysis of molten pool in GMA-Laser hybrid welding, Welding Journal, 88 (2009).
• [3] W. Piekarska, M. Kubiak, The Influence of Chosen Hybrid Laser - ARC Welding Parameters on a Weld Shape, Metalurgija, 49, 2 (2010) 361-365.
• [4] J.A. Goldak, Computational Welding Mechanics, Springer NY, 2005.
• [5] A. Bokota, R. Parkitny, N. Sczygiol, L. Sowa, Numerical modeling of basic phenomena of solidification of casting, Postępy teorii i praktyki odlewniczej monograph, ed. J. Szajnar, Archives of Foundry Engineering, chapter 1, (2009) 7-20 (in Polish).
• [6] E. Ranatowski, Thermal modelling of laser welding. Part I: The physical basis of laser welding, Advances in Materials Science 1, 3 (2003) 34-40.
• [7] S.V. Patankar, Numerical heat transfer and fluid flow, Taylor& Francis, USA, 1990.