Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers
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v.12
no.4
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pp.813-824
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1988
Use of a plasma arc as the source of energy for penetration welding of thin plates gives rise to a cylindrical hole surrounded by the molten metal. Material moves from the front to the rear of the hole by flowing around the hole as the workpiece is translated relatively to the arc. Based on the finite difference method, three different computer models have been proposed for the steady state, two dimensional heat and mass flow during the plasma arc welding. In the formulation energy equation was derived by the energy blance method through the cell control volume, and all the governing equations derived for the fixed coordinates was translated for the moving coordinate system. The driving force for fluid flow being considered was only electromagnetic force. The calculated and measured molten poon and HAZ width were compared and better agreement was obtained for the models considering the keyhole effect.
Kim, Jae Woong;Jang, Beom Seon;Kim, Yong Tai;Chun, Kwang San
International Journal of Naval Architecture and Ocean Engineering
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v.5
no.3
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pp.348-363
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2013
The use of I-Core sandwich panel has increased in cruise ship deck structure since it can provide similar bending strength with conventional stiffened plate while keeping lighter weight and lower web height. However, due to its thin plate thickness, i.e. about 4~6 mm at most, it is assembled by high power $CO_2$ laser welding to minimize the welding deformation. This research proposes a volumetric heat source model for T-joint of the I-Core sandwich panel and a method to use shell element model for a thermal elasto-plastic analysis to predict welding deformation. This paper, Part I, focuses on the heat source model. A circular cone type heat source model is newly suggested in heat transfer analysis to realize similar melting zone with that observed in experiment. An additional suggestion is made to consider negative defocus, which is commonly applied in T-joint laser welding since it can provide deeper penetration than zero defocus. The proposed heat source is also verified through 3D thermal elasto-plastic analysis to compare welding deformation with experimental results. A parametric study for different welding speeds, defocus values, and welding powers is performed to investigate the effect on the melting zone and welding deformation. In Part II, focuses on the proposed method to employ shell element model to predict welding deformation in thermal elasto-plastic analysis instead of solid element model.
Kim, Heung-Ju;Jang, Ung-Seong;Yang, Gwang-Ha;Bang, Han-Seo
Proceedings of the KWS Conference
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2005.06a
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pp.174-176
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2005
On the basis of successful experiences and data from author's past experimental results of friction stir welding on thin aluminum plates, thick aluminum plate of high strength 2000 series has been carried out in this study. For various combination of rotating speed, welding speed and tool (RIWRC38-C) shape, the butt welded specimens has been prepared to check the metallurgical characteristics, hardness distributions and defects. From the results, feasible welding conditions have been obtained as 450 rpm rotating speed and 5 mm/min welding speed. Using these optimum welding parameters, 38.1mm-thickness A2519-T87 plates have been FSWelded in single pass. A good weld surface appearance and defects free weld zone has been observed in X-ray inspection. Softened region has been generated by dissolution of precipitates and coarsened microstructure in the stir zone after FSWeld.
In this study, the lap welding between austenitic stainless steel and carbon steel was carried out using arc spot welding process and weldability of welded specimens was estimated. From the tensile-shear strength test, micro Vickers hardness test, and microstructure observation, specimen of 6.5mm(hole of upper plate) showed the best results in terms of tensile-shear strength and nugget shape. And there was an unmixed zone in fusion boundary between the carbon steel base metal and bulk weld metal. This zone had very thin width with the hard microstructure. The shape of weld nugget in arc spot welding of dissimilar metal welds was predicted by searching thermal history of a weld joint through a three-dimensional finite element model. From the numerical analysis, predicted the shape of weld nugget showed good agreement with the experiment(Received August 24, 1999)
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.12
no.1
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pp.37-45
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1988
A calculating method of transient temperature distribution due to spot welding of thin plates is studied in this paper. Considering the contact stress between upper and lower plate and temperature-dependence of specific resistance and elastic limit of base metal, the model of calorific density of heat source was decided. Using 2-dimensional polar coordinates system, the governing equation of heat transfer was developed. The thermal cycles of various points were recorded using C-A thermocouples during spot welding procedure for mild steel plates of 1mm thickness, and those results were compared with the results of calculations presented in this paper.
Until now, many researches on laser-arc hybrid welding processes have been conducted mainly for high power CW laser and high direct current arc to weld the thick steel plates for shipbuilding. Recently, however the usage of thin steel plates, which tend to be deformed easily by thermal energy, is been increasing because of demand of light structure such as car body in the automobile industry. Accordingly, heat sources having relatively low heat input such as pulsed laser, dip-transfer DC GMA and pulsed GMA seem to be applied more increasingly and the study about those heat sources is needed more intensively. Any heat source mentioned above can not stand alone without weld defects at a relatively high welding speed for increasing the welding productivity. This is main reason to apply the hybrid welding process which uses pulsed laser and low-heat-input GMA heat sources simultaneously to weld the thin steel plate. In this study, parameters of pulsed laser and dip-transfer DC GMA welding are studied firstly through preliminary experiments, and then analyzed in the viewpoint of their physical phenomena. Before conducting the hybrid welding, a pulse control technique is developed based on the parallel port communication and Visual C++ 6.0. Owing to development of this technique, interactions of laser and arc pulses can be controlled consistently. Using the pulse control technique, the hybrid welding is conducted and then its interactive welding phenomenon is analyzed.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.29
no.10
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pp.1078-1088
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2012
In this paper, we present research experimental results about the different thickness T-joint welding of the high power continuous wave(CW) Nd:YAG laser for the secondary battery of a vehicle. Although the conventional method used for the secondary battery is a argon TIG welding, we utilize a laser welding to improve Tungsten Inert Gas(TIG) welding's weakness. The laser, which has a couple of advantage such as aspect ratio, low Heat Affected Zone(HAZ), good welding quality and fast productivity utilized in this work is a CW Nd:YAG laser. In order to observe laser welding sections, we used a optical microscope. Through the analysis of the metallographic, hardness, aspect ratio, and heat input, we obtained the desired data in condition of 1800 W laser beam power and 1.8 m/min and 2.0 m/min laser beam travel speeds. In order to compare electric resistances of the argon TIG welding and laser welding, we made an actual battery and the electric resistance of the laser welding is reduced by 40~45% comparing with the argon TIG welding.
Residual stress caused in the weldments with high restraint force are often observed during welding in the weldments of Inner and outdoor materials or radial tanks. The reason is that quantitative analysis about thermal stresses during laser welding is lacking for this weldments. To verify Finite Elements Method (FEM) theory, the temperature was measured with thermocouple in a real time in this paper. Also analysis of the thermal stress for welding condition is performed by Comsol program package on various welding condition in SCP1-S butt welding. The principal stress in laser welding process is seen through the width direction. Also, it was confirmed that a change in base metal by thermal expansion made the stress in width direction stronger. Base metal close to the weld bead as the process progresses to the tensile stress in the compressive stress was varied. It was shown that the change of stress was quantitative from the bead at a certain distance.
The applications by using fiber laser have increased recently. However, due to high beam quality of fiber laser, it is inappropriate to apply the existing laser welding monitoring technology to the fiber laser welding as it is. On this study, thus, we analyzed emission signal with RMS and FFT for the in-process monitoring during fiber laser welding. 12mm-thick 304L stainless steel sheet was used in fiber laser welding and the result showed as follows: The intensity changes in RMS did not clarify the distinction between full penetration and partial penetration. However, as welding speed increases, specific frequency also increases in regards of frequency analysis by using FFT.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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