This research was done on the basis of assumption that there is a relationship between welding parameters and geometry of the back-bead being a gap in arc welding. Multiple regression analysis was used as method for predicting the geometry of the back-bead. The analysis data and the verification data were used for the formation of multiple regression analysis. The method was used to perform the prediction of the back-bead.
In this study, a variety of welding experiments were carried out to optimize root-pass welding process using GMA process. Based on the experimental results, optimal welding conditions were selected after analyzing correlation between welding parameters and back-bead geometry. Then, effectiveness of empirical models developed was compared and analyzed, and optimized empirical models were finally developed for predicting back-bead by analyzing the main effect of each factor which affects back-bead geometry and their influence on interaction. Also, functions proper for expressing the surface of back-bead were selected using diverse quadratic functions, and back-bead geometry was visualized using empirical models developed and quadratic functions.
It is important to investigate the relationship between weld process parameters and weld bead geometry for adaptive arc robot welding. However, it is difficult to predict an exact back-bead owing to gap in process of butt welding. In this paper, the quantitative prediction system to specify the relationship external weld conditions and weld bead geometry was developed to get suitable back-bead in butt welding which is widely applied on industrial field. Multiple regression analysis and artificial neural network were used as the research methods. And, the results of two prediction methods were compared and analyzed.
Kim, Ill-Soo;Jeong, Young-Jae;Park, Chang-Eun;Sung, Back-Sub;Kim, In-Ju;Son, Jon-Sik;Yarlagadda, Prasad K.D.V.
대한용접접합학회:학술대회논문집
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대한용접접합학회 2002년도 Proceedings of the International Welding/Joining Conference-Korea
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pp.301-306
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2002
This paper presents the use of the neural network technology to establish a mathematical model for predicting bead geometry (top-bead width, top-bead height, back-bead width and back-bead height) for multi-pass welding, and understand relationships between process parameters and bead geometry for robotic GMA welding process. Using a series of robotic arc welding, additional multi-pass butt welds were carried out in order to verify the performance of the developed neural network model. The results show that not only the proposed model can predict the bead geometry with reasonable accuracy and guarantee the uniform weld quality, but also the neural network model could be better than the linear and curvilin ear equations developed from Lee [8].
Adaptive 아크 로봇 용접을 위한 용접 공정 변수와 용접 부 형상 사이에 상관관계를 조사하는 것은 중요한 일이다. 하지만 맞대기 용접의 공정에 있어 갭으로 인해 정확한 이면비드를 예측하는 것은 어려운 일이다. 본 연구에서는, 먼저 맞대기 용접을 통해 외부 용접 조건과 용접 비드 형상사이 상관관계가 규명되었고, 이를 응용하여 적절한 이면비드를 얻기 위한 개발이 이루어졌고, 이 연구결과는 산업 전 분야에 폭넓게 사용될 수도 있다. 다중회귀분석법이 공정변수 예측을 위한 연구방법으로 적용되었다. 예측방법의 결과들 또한 비교 및 분석이 이루어졌다.
In GMAW processes, bead geometry is a criterion to estimate welding quality. Bead geometry is affected by welding current, arc voltage, welding speed, shielding gas and so on. Thus the welding condition has to be selected carefully. In this paper, an experimental method for the selection of optimal welding condition was proposed in the root pass welding which was done along the GMA V-grooved butt weld joint. This method uses the response surface analysis in which the width and height of back bead were chosen as the quality variables of the weld. The overall desirability function, which is the combined desirability function for the two quality variables, was used as the objective function for getting the optimal welding condition. Through the experiments, the target values of the back bead width and the height were chosen as 4mm and 1mm respectively for the V-grooved butt weld joint. From a series of welding test, it was revealed that a uniform weld bead can be obtained by adopting the optimal welding condition which was determined according to the method proposed.
The automatic $CO_2$ welding is a manufacturing process to produce high quality joints for metal and it could provide a capability of full automation to enhance productivity. Despite the widespread use in the various manufacturing industries, the full automation of the robotic $CO_2$ welding has not yet been achieved partly because the mathematical model for the process parameters of a given welding task is not fully understood and quantified. Several mathematical models to control welding quality, productivity, microstructure and weld properties in arc welding processes have been studied. However, it is not an easy task to apply them to the various practical situations because the relationship between the process parameters and the bead geometry is non-linear and also they are usually dependent on the specific experimental results. Practically, it is difficult, but important to know how to establish a mathematical model that can predict the result of the actual welding process and how to select the optimum welding condition under a certain constraint. In this research, an attempt has been made to develop an intelligent algorithm to predict the weld geometry (top-bead width, top-bead height, back-bead width and back-bead height) as a function of key process parameters in the robotic $CO_2$welding. A sensitivity analysis has been conducted and compared the relative impact of three process parameters on bead geometry in order to verify the measurement errors on the values of the uncertainty in estimated parameters.
A genetic algorithm was applied to an arc welding process to determine near optimal settings of welding process parameters which produce good weld quality. This method searches for optimal settings of welding parameters through systematic experiments without a model between input and output variables. It has an advantage of being able to find optimal conditions with a fewer number of experiments than conventional full factorial design. A genetic algorithm was applied to optimization of weld bead geometry. In the optimization problem, the input variables were wire feed rate, welding voltage, and welding speed, root opening and the output variables were bead height, bead width, penetration and back bead width. The number of level for each input variable is 8, 16, 8 and 3, respectively. Therefore, according to the conventional full factorial design, in order to find the optimal welding conditions, 3,072 experiments must be performed. The genetic algorithm, however, found the near optimal welding conditions from less than 48 experiments.
The robotic $CO_2$ welding is a manufacturing process to produce high quality joints for metal and it could provide a capability of full automation to enhance productivity. Despite the widespread use in the various manufacturing industries, the full automation of the robotic $CO_2$ welding has not yet been achieved partly because the mathematical model for the process parameters of a given welding task is not fully understood and quantified. Several mathematical models to control welding quality, productivity, microstructure and weld properties in arc welding processes have been studied. However, it is not an easy task to apply them to the various practical situations because the relationship between the process parameters and the bead geometry is non-linear and also they are usually dependent on the specific experimental results. Practically, it is difficult, but important to know how to establish a mathematical model that can predict the result of the actual welding process and how to select the optimum welding condition under a certain constraint. In this research, an attempt has been made to develop an intelligent algorithm to predict the weld geometry (top-bead width, top-bead height, back-bead width and back-bead height) as a function of key process parameters in the robotic $CO_2$welding. To achieve this above objective, Taguchi method was employed using five different process parameters (tip gap, gas flow rate, welding speed, arc current, welding voltage) as a guide for optimization of process parameters.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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