Numeryczne prognozowanie składu fazowego stali o podwyższonej wytrzymałości w procesach spawania wiązką laserową i techniką hybrydową laser-łuk elektryczny

• Autorzy: Piekarska W. , Kubiak M.

Warianty tytułu

EN

The numerical prediction of high strength steel phase composition in laser beam and laser-arc hybrid welding processes

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Praca dotyczy modelowania numerycznego zjawisk cieplnych i przemian fazowych w stanie stałym w procesach spawania doczołowego stali o podwyższonej wytrzymałości wiązką laserową i techniką hybrydową laser-łuk elektryczny. Sprzężone zjawiska cieplne opisano równaniami zachowania masy, momentu i zachowania energii. W algorytmie uwzględniono ciepła związane ze zmianą stanu skupienia materiału i ciepła przemian fazowych w stanie stałym. Kinetykę przemian fazowych w stanie stałym oraz ułamki objętościowe powstających faz dla przemian dyfuzyjnych oparto na równaniach Johnsona-Mehla-Avramiego (JMA), a dla przemiany martenzytycznej na równaniach Koistinena- Marburgera (KM). W modelowaniu przemian nagrzewania wykorzystano wykres ciągłego nagrzewania (CTPcA), natomiast w modelowaniu przemian chłodzenia wykorzystano spawalniczy wykres przemian austenitu (CTPc-S) spawanej stali. Przeanalizowano wpływ techniki spawania na kształt i wielkość spoiny oraz wielkość strefy wpływu ciepła.

EN

This paper concerns numerical modelling of thermal phenomena and phase transformations in solid state during butt welding of high strength steel by laser beam and laser-arc hybrid techniques. Coupled thermal phenomena were described by continuum, momentum and energy conservation equations. Latent heats associated with materials state changes and phase transformations in solid state were taken into account in the solution algorithms. The kinetics of phase transformations in solid state and volumetric fractions of arising phases were obtained on the basis of Johnson-Mehl-Avrami (JMA) equation for diffusive transformations and Koistinen-Marburger (KM) equation for martensite transformation. Continuous heating transformation (CHT) diagram was used in modelling of phase transformations during heat-- ing, whereas in modelling of phase transformations during cooling-continuous cooling transformation diagram (CCT). The influence of used welding method on the shape and size of the weld and the size of heat affected zone is analyzed.

Słowa kluczowe

PL

spawanie laserowe; spawanie hybrydowe; pole temperatury; przemiany fazowe; modelowanie numeryczne

EN

laser welding; hybrid welding; temperature field; phase transformations; numerical modelling

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Hutnik, Wiadomości Hutnicze
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 79, nr 1
• Strony: 19--23
• Opis fizyczny: Bibliogr. 7 poz., rys.

Twórcy

autor

Piekarska W.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa

autor

Kubiak M.

• Politechnika Częstochowska, Wydział Inżynierii Mechanicznej i Informatyki, Instytut Mechaniki i Podstaw Konstrukcji Maszyn, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa

Bibliografia

• 1. Pilarczyk J., Banasik M., Dworak J., Stano S.: Technologie zastosowania wiązki laserowej w Instytucie Spawalnictwa, Przegląd Spawalnictwa, nr 5-6, 2006, s. 6÷10
• 2. Zhou J., Tsai H. L.: Modeling of transport phenomena in hybrid laser – MIG keyhole welding, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 51, 2008, pp. 4353÷4366
• 3. Piekarska W., Kubiak M.: Three-dimensional model for numerical analysis of thermal phenomena in laser-arc hybrid welding process, International Journal of Heat and Mass Transfer, vol. 54, 2011, no. 23/24, pp. 4966÷4974
• 4. Gao M., Zeng X., Yan J., Hu Q.: Microstructure characteristics of laser-MIG hybrid welded mild steel, Applied Surface Science, vol. 254, 2008, pp. 5715÷5721
• 5. Piekarska W.: Numerical simulation of metal structure in HAZ in welding of increased strength steel, Paton Welding Journal, vol. 4, 2008, pp. 5÷10
• 6. Ranatowski E.: Uwagi o modelowaniu procesów cieplnych przy użyciu skoncentrowanych źródeł energii, Przegląd Spawalnictwa, nr 8-10, 2002, 152÷155
• 7. Goldak J. A.: Computational Welding Mechanics, Springer NY, 2005