Modeling and measurements of temperature field in the arc welding and hybrid plasma-MAG welding heat source models

• Autorzy: Rochalski Damian , Golański Dariusz , Szulc Jacek , Połaski Przemysław

Identyfikatory

DOI

10.26628/simp.wtr.v96.1182.107-116

Warianty tytułu

PL

Modelowanie i pomiary temperatury w procesach spawania łukowego oraz hybrydowego plazma+MAG

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Modelowanie procesów spawania stało się w ostatnim czasie jednym z głównym narzędzi wspomagających badania eksperymentalne oraz wdrożenia produkcyjne procesów spawania. Literatura jest bardzo bogata w publikacje zawierające elementy modelowania jedno-źródłowych procesów spawania, jednak rosnące zainteresowanie przemysłu stosowaniem spawalniczych źródeł hybrydowych stwarza nowe pole do badań tych procesów z zastosowaniem symulacji numerycznych. W niniejszej pracy podjęto próbę stworzenia konwencjonalnego i hybrydowego źródła ciepła w oprogramowaniu dedykowanym do wykonywania symulacji numerycznych metodą MES – LUSAS FEA 14.7. W wyniku przeprowadzonych badań udało się zweryfikować klasyczny model Goldaka na podstawie badań pola temperatury oraz cyklu cieplnego spawania. Ponadto, badania wykazały, że zaproponowany model hybrydowego źródła ciepła, w dość dobrym stopniu odzwierciedla zmiany rozkładu temperatury przy spawaniu hybrydowym.

EN

The modelling of welding processes has recently become one of the most important tools to support the experimental research and the production implementation of welding processes. The literature is very rich in publications containing elements of single source modelling of welding processes, but the growing industrial interest in the use of hybrid welding sources creates a new field for the study of these processes using numerical simulations. In the present study, an attempt has been made to create a conventional and hybrid heat source in a software dedicated to performing numerical simulations using the FEA method - LUSAS FEA 14.7. As a result of the study, based on studies of the temperature field and thermal cycle of welding, it was possible to verify the classical Goldak model. Furthermore, the study showed that the proposed hybrid heat source model fairly well reflects the temperature distribution changes in hybrid welding.

Słowa kluczowe

PL

modelowanie numeryczne; analiza elementów skończonych; źródło ciepła hybrydowe; plazma; spawanie MAG

EN

numerical modelling; finite element analysis; hybrid heat source; plasma; MAG welding

• Wydawca: Stowarzyszenie Inżynierów i Techników Mechaników Polskich
• Czasopismo: Welding Technology Review
• Rocznik: 2024
• Tom: R. 96
• Strony: 107--116
• Opis fizyczny: Bibliogr. 12 poz., il., tab.

Twórcy

autor

Rochalski Damian

• Zakład Inżynierii Spajania, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Warszawska, Warszawa, Polska

autor

Golański Dariusz

• Zakład Inżynierii Spajania, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Warszawska, Warszawa, Polska

• https://orcid.org/0000-0001-7637-1068

autor

Szulc Jacek

• Supra Elco Sp. z o.o.

• https://orcid.org/0000-0002-6448-5559

autor

Połaski Przemysław

• Zakład Inżynierii Spajania, Wydział Mechaniczny Technologiczny, Politechnika Warszawska, Warszawa, Polska

• https://orcid.org/0000-0003-2772-7683

Bibliografia

• 1. Goldak, J.; Chakravarti, A.; Bibby, M. A new finite element model for welding heat sources. Metall. Trans. B 1984, 15, 299-305, doi:10.1007/BF02667333.
• 2. Goldsmith, A.; Waterman, T.E.; Hirchorn, H.J. Handbook of thermophysical properties of solid materials; New York, 1961.
• 3. Komanduri, R.; Hou, Z.B. Thermal analysis of the arc welding process: Part I. General solutions. Metall. Mater. Trans. B Process Metall. Mater. Process. Sci. 2000, 31, 1353-1370, doi:10.1007/s11663-000-0022-2.
• 4. Rochalski, D.; Golański, D.; Chmielewski, T. Modele spawalniczych źródeł ciepła w analizie pola temperatury. Przegląd Spaw. - Weld. Technol. Rev. 2017, 89, 109-116, doi:10.26628/ps.v89i5.776.
• 5. Rochalski, D.; Golański, D.; Chmielewski, T. Modelowanie spawalniczego źródła ciepła w procesie spawania hybrydowego. Przegląd Spaw. - Weld. Technol. Rev. 2017, 89, 98-103, doi:10.26628/ps.v89i10.824.
• 6. Słania, J.; Mikno, Z. Zagadnienia pomiaru temperatury w procesach spawania. Biul. Inst. Spaw. 2007, 51, 46-49.
• 7. Pilat, Z.; Szulc, J. Concept of the model robotized cell for Plasma-GMAW hybrid welding. Appl. Mech. Mater. 2014, 613, 43-52, doi:10.4028/www.scientific.net/AMM.613.43.
• 8. Chmielewski, T.; Szulc, J.; Pilat, Z. Badania metalograficzne spoin wykonanych hybrydową metodą PTA-MAG; Metallographic examination of welded joints produced by PTA-MAG hybrid process. Przegląd Spaw. - Weld. Technol. Rev. 2014, 86, 46–50, doi:10.26628/ps.v86i7.64.
• 9. Sajek, A. Welding Thermal Cycles of Joints Made of S1100QL Steel by Saw and Hybrid Plasma-Mag Processes. Adv. Mater. Sci. 2020, 20, 75-86, doi:10.2478/adms-2020-0023.
• 10. Skowrońska, B.; Szulc, J.; Bober, M.; Baranowski, M.; Chmielewski, T. Selected Properties of RAMOR 500 Steel Welded Joints by Hybrid PTA-MAG. J. Adv. Join. Process. 2022, 5, 100111, doi:10.1016/j.jajp.2022.100111.
• 11. Skowronska, B.; Chmielewski, T.; Golanski, D.; Szulc, J. Weldability of S700MC steel welded with the hybrid plasma + MAG method. Manuf. Rev. 2020, 7, 4, doi:10.1051/mfreview/2020001.
• 12. Węglowski, M.; Chmielewski, T.; Kudła, K. Productivity assessment of the low-energy SpeedRoot welding process in PG position. Weld. Int. 2016, 30, doi:10.1080/09507116.2014.937621.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MNiSW, umowa nr POPUL/SP/0154/2024/02 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki II" - moduł: Popularyzacja nauki (2025).