Numerical estimation of temperature distribution in laser welded elements

• Autorzy: Piekarska, W. , Kubiak, M.

Warianty tytułu

PL

Numeryczna ocena rozkładu temperatury w elementach spawanych techniką laserową

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

This paper presents a numerical model of temperature field in laser butt welded plate. The temperature field in the welded joint was obtained using the finite differencc method to solve the heat transfer equation with a convection unit in Eulerian coordinates. Latent heat, at of phase transformation in solid State and evaporation heat were considered in the numerical algorithm. The thermo-physical parameters in heat transfer equation were assumed as depending on temperature. The Goldak’s model was used to represent the movable :welding source taking into account the change in a power density with depth of the weld. The temperature distribution in the weld was determined. The characteristic areas of a joint, e.g. melting zone, heat-affected zone, were numerically computed.

PL

W pracy przedstawiono model numeryczny wyznaczania pola temperatury w piaskowniku spawanym doczołowo techniką laserową. Pole temperatury w złączu spawanym otrzymano z rozwiązania równania przewodnictwa ciepła z członem konwencyjnym we współrzędnych Eulera. Do rozwiązania tego równania zastosowano metodę różnic skończonych. W algorytmie uwzględniono ciepło krzepnięcia, ciepło przemian fazowych w stanie stałym oraz ciepło parowania. Występujące w równaniu przewodzenia ciepła parametry termofizyczne przyjęto zmienne z temperaturą. W modelowaniu ruchomego źródła spawającego, zastosowano model źródła Goldaka, uwzględniający zmianę gęstości mocy na głębokości złącza. Wyznaczono rozkłady temperatury w złączu spawanym oraz określono numerycznie charakterystyczne obszary złącza, tj. spoinę i strefę wpływu ciepła.

Słowa kluczowe

PL

wymiana ciepła; spawanie laserowe; pole temperatury; symulacja numeryczna

EN

heat transfer; laser welding; temperature field; numerical simulation

• Czasopismo: Archives of Foundry Engineering
• Rocznik: 2008
• Tom: Vol. 8, iss. 1 spec.
• Strony: 277--280
• Opis fizyczny: Bibliogr. 10 poz., rys., wykr.

Twórcy

autor

Piekarska, W.

• Institute of Mechanics and Machine Design, Częstochowa University of Technology, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa, Polska,

autor

Kubiak, M.

• Institute of Mechanics and Machine Design, Częstochowa University of Technology, ul. Dąbrowskiego 73, 42-200 Częstochowa, Polska

Bibliografia

• [1] Bokota A., Piekarska W., Naprazennoje sostojanie svamych soedinenij, vypolnennych lazernoj svarkoj s podogrevom, Proc. of Int. Conference Mathematical Modelling and Information Technologies in Welding and Related Processes, Katsiveli, Crimea, Ukraine, ed. V.I. Makhnenko, E. O. Paton Welding Inst. of NAS of Ukraine, Kiev 2004, 32-37.
• [2] Gery D., Long H., Maropoulos P., Effects of welding speed, energy input and heat source distribution on temperature variations in butt joint welding, Journal of Materials Processing Technology, 2005, 167, 393-401.
• [3] Kyrsanidi An.K., Kermanidis Th.B., Pantelakis Sp.G., Numerical and experimental investigation of the laser forming process. Journal of Materials Processing Technology, 87, 1999, s. 281-290.
• [4] Lee K. J„ Characteristics of heat generation during transformation in carbon steels, Scripta Materialia, 40, 1999, s. 735-742.
• [5] Maiti A. De. S. K„ Walsh C. A., Bhadeshia H. K. D. H„ Finite element simulation of laser spot welding, Science and Technology of Welding and Joining, 2003, 8, s.377-384.
• [6] Parkitny R„ Pawlak A., Piekarska W.: Thermal model of submerged arc welding, Materials Science and Technology, 1992, 8, 841-844.
• [7] Piekarska W.: Wpływ wstępnego podgrzewania podczas spawania laserowego na kształtowanie się strefy wpływu ciepła, Technologia i Automatyzacja Montażu, 2004, 3/4, 81-85.
• [8] Pilarczyk J., Banasik M., Tehnologiceskoje primenenie elektronnogo i lazernogo luckov, Avtomat. Svarka, 10-11, 2003, s. 70-76.
• [9] Serajzadeh S., A. Karimi Taheri: A study on austenite decomposition during continuous cooling of a low carbon Steel, Materials and Design 25, 2004, s. 673-679.
• [10] Tsirkas S. A. Papanikos P. Kermanidis Th., Numerical simulation of the laser welding process in butt-joint specimens, Journal of Materials Processing Technology, 134, 2003, s. 59-69.