Laser welding process is widely used in the industrial field due to its numerous advantages: a small heat affected zone(HAZ), deep penetration, high welding speed, ease of automation, single-pass thick section capability, enhanced design flexibility, and small distortion after welding. The objective of this research works is to investigate the influence of the process parameters, such as the welding fur metals with CW Nd:YAG lasers. The bead-on-plate and Lap welding experiments are carried out for several combinations of the experimental conditions. In order to quantitatively examine the characteristics of the welding quality of the cross section, tensile stress behavior and the hardness of the welded part are investigated in comparison of the Nickel coated and Nickel uncoated S45C steel. As a result of experiment, nickel coated S45C Steel showed more even weld zone than Nickel uncoated counterpart upon lap welding. Also, it showed relatively small amount of internal defects and spatter, and Nickel coated S45C showed better weldability than Nickel uncoated S45C steel. The optimum welding process upon lap welding of Nickel coated S45C steel is when each laser power is 1900W; focal positions is -1mm; welding speed is $0.9{\sim}1.0m/min$. The heat input was $4.178{\sim}4.36{\times}103J/cm^2$.
Formation of the weld defect, such as a blowhole and a pit in lap-jointed fillet arc welds has been a serious problem in arc welding of Zn-coated steel sheet. In this study, the relationship among welding conditions, welding materials and defect formation was investigated in order to minimize these defects in the CO₂ welds. In addition, the arc stability of the commercial welding wires was evaluated for revealing their effects on defect formation. Main conclusions obtained are as follows:1) There was no difference between shear tensile strength of the sound welds and that of the welds with blowholes whose diameters are less than 0.5mm. However, the welds with blowholes whose diameters are equal or larger than 0.5mm and pits exhibited tensile strength 10~20% and 30~40% lower than that of the sound welds respectively.2) The optimum welding condition to effectively prevent or reduce the weld defects formation are as follows:- The welding variables of 220A-23V-100cm/min and 120A-190V-30cm/min were recommended for minimizing the weld defects.- The gap between the two sheets at the lap-joint should be controlled to more than 0.2mm- Solid wire was less susceptible to the formation of the weld defects than the flux-cored wire.- The low welding current condition produced less weld defects than the hihg welding current condition.3) One of the reason why the amount of the defect was reduced at the low welding current was the gas discharging by the active agitation of the molten pool, due to an increasing in the number of the short circuit. (Received September 27, 1999)
Formation of the weld defect, such as a blowhole and a pit in lap-jointed fillet arc welds has been a serious problem in arc welding Zn-coated steel sheet. In this study, the relationship among welding conditions, welding materials and defect formation was investigated in order to minimize these defects in the CO₂welds. In addition, the arc stability of the commercial welding wires was evaluated for revealing their effects on defect formation. Main conclusions obtained are as follows: 1) There was no difference between shear tensile strength of the sound welds and that of the welds with blowholes whose diameters are less than 0.5mm. However, the welds with blowholes whose diameters are equal or large than 0.5mm and pits exhibited tensile strength 10∼ 20% and 30∼40% lower than that of the sound welds respectively. 2) The optimum welding condition to effectively prevent or reduce the weld defects formation are as follows: -The welding variables of 220A-23V-100cm/min and 120A-19V-30cm/min were recommended for minimizing the weld defects. -The gap between the two sheets at the lap-joint should be controlled to more than 0.2mm. -Solid wire was less susceptible to the formation of the weld defects than the flux-cored wire. -The low welding current condition produced less weld defects than the high welding current condition. 3) One of the reason why the amount of the defect was reduced at the low welding current was the gas discharging by the active agitation of the molten pool, due to an increasing in the number of the short circuit.
The welding residual stresses produced by the welding frequently caused a crack and promote stress corrosion etc. in HAZ(heat affected zone) contained with external load and weakness of material. Therefore, PWHT(post welding heat treatment) is widely used to reduce wekdubg residuss, to relax hardening of heat affected zone and to get rid of impurity. In this study, in order to define the effect on shappes of T-welded joint, during the post welding heat treatment, we have carried out numerical analyses on the several test pieces by using computer program which was based on thermal-elasto-plato-plasto-creep theories for the study. The main results obtained form this study is as follows: 1) The mechanical difference for change the thickness of plate and groove angle did not appear. 2) The distribution modes of welding residual stresses are same on the all test specimens during the post welding heat treatment. 3) In a mecharical point of view, minimum groove groove angle($40^{circ}$) is more suitable than maximum groove angle($60^{circ}$). 4) Therefore, it is appropriate to minimize the size of groove shape in strength and safety.
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.6
no.2
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pp.245-256
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2014
I-core sandwich panel that has been used more widely is assembled using high power $CO_2$ laser welding. Kim et al. (2013) proposed a circular cone type heat source model for the T-joint laser welding between face plate and core. It can cover the negative defocus which is commonly adopted in T-joint laser welding to provide deeper penetration. In part I, a volumetric heat source model is proposed and it is verified thorough a comparison of melting zone on the cross section with experiment results. The proposed model can be used for heat transfer analysis and thermal elasto-plastic analysis to predict welding deformation that occurs during laser welding. In terms of computational time, since the thermal elasto-plastic analysis using 3D solid elements is quite time consuming, shell element model with multi-layers have been employed instead. However, the conventional layered approach is not appropriate for the application of heat load at T-Joint. This paper, Part II, suggests a new method to arrange different number of layers for face plate and core in order to impose heat load only to the face plate.
In manufacturing of pipe walls for boiler units, distortion can result in pipe-web-pipe joints from the nonuniform expansion and contraction of the weld metal and the adjacent base metal during heating and cooling cycle of the welding process. In this study, the stresses and strains during longitudinal welding of the plate-to-pipe joint were investigated. Using the method of successive elastic solution, longitudinal stresses and strains during and after welding were calculated from the information of temperature distributions obtained by Rosenthal's equations. In order to confirm the validity of the numerical results, the temperature and residual stress distributions were measured and compared with the calculated results. In spite of some assumptions, the one-dimensional analytical results of residual stresses were in fairly good agreement with the experimental ones. The residual stresses due to welding of plate-to-pipe joints are tensile near the weld line and compressive in the base metal as in the welding of plates. the amount and distribution of residual stresses were deeply dependent on the heat input ratio of the plate and pipe.
This paper describes the weldability and mechanical behavior of JIS S45C medium carbon steel (corresponding to KS SM45C and SAE 1045) for machine structures in CW Nd:YAG laser welding. ill general, medium carbon steels have a limited application to the industrial fields in spite of good mechanical characteristics. This is due to welding difficulty because of the high carbon contents and impurities in this material. Therefore, in this study the laser weldability of medium carbon steel with adjusted contents of S and P has been investigated in order to extend the application to medium carbon steels. Several experiments and numerical simulations have been conducted to determine the characteristics of mechanical behavior in CW Nd:YAG laser welds. The results of the simulations concur with the experiment results. From the result of this study, the application possibility of CW Nd:YAG laser welding to medium carbon steel has been confirmed. Also, the appropriateness of mechanical behavior simulation has been verified to analyze and predict the welding phenomena.
Kim, You-Chul;Oku, Kentaro;Umekuni, Akira;Fujii, Mitsuru
Proceedings of the KWS Conference
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2002.10a
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pp.826-830
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2002
In the civil engineering and architecture fields, welding for large sectional members, such as I section steel and H section steel, are usually performed. a flash welding system, by which large I section steel or H section steel can be welded for a short time, was newly developed. In order to know the basic characteristics of welded joints, the specimens were cut out from flash welded joints, and tensile and fatigue experiments were carried out. The joint efficiency of welded joints by flash welding is 100% for the specimens with reinforcements and 93% for without reinforcements. The fatigue strength of welded joints with reinforcement was about 50% of that of the base metal. Removing the reinforcement generated by flash welding, fatigue strength of flash welded joints became 75% of that of the base metal. In case of flash welded joints with reinforcements, after a couple of fatigue cracks had propagated, ductile fracture occurred at the toe. In flash welded joints without reinforcements, fracture occurred at the bond or at HAZ (Heat Affected Zone). In case of fracture at the bond, fracture was brittle, and in case at HAZ, fracture was ductile.
Resistance spot welding of aluminum alloys is based upon Joule heating of the components by passing a large current in a short duration. Since aluminum alloys have the potential to replace steels fur automobile body assemblies, it is important to study the process robustness of aluminum spot welding process. In order to evaluate the effects of process parameters on the weld quality, major process variables and abnormal process conditions were selected and analyzed. A newly developed two-stage, sliding-level experiment was adopted fur effective parameter design and analysis. Suitable ranges of welding current and button diameters were obtained through the experiment. The effects of the factors and their levels on the variation of acceptable welding current were considered in terms of main effects. From the results, it is concluded that any abnormal process condition decreases the suitable current range in the weld lobe curve. Pareto analysis of variance was also introduced to estimate the significant factors on the signal-to-noise (S/N) ratio. Among the six factors studied, fit-up condition is found to be the most significant factor influencing the SM ratio. Using a Pareto diagram, the optimal condition is determined and the SM ratio is significantly improved using the optimal condition.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.4
no.4
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pp.54-60
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2005
In a $CO_2$ inverter welding machine, stable arcs can be generated and a welding performance that is a goal of welding can be improved when stable electric power with a low voltage and a high current is supplied to a electrode that is the secondary part (output load terminal) and the base metal. For such a stable power supply, therefore, the AC arc welding machine, the thyristor welder, and the inverter welder have been developed in order according to development of the power electronics techniques. Up to now, the thyristor welding machine is still broadly used but the application volume is gradually reduced by development of the inverter welder. Because the welding performance of the inverter welder is very good and the weight and size of the welder is remarkably light and small. The final goal of this research is to develop the voltage loss compensator that is a drawback of the inverter welder and improve the welding performance using the developed compensator.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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