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 $4.178{\sim}4.36{\times}103J/cm^2$.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.35
no.6
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pp.635-642
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2011
It is well known that conventional welding techniques can result in welding defects due to the large groove angle of the weld. In this context, the narrow gap welding (NGW) technique is applied in the nuclear industry because of its inherent merits such as the reduction in welding time and the shrinkage of the weld, and the small deformation of the weld resulting from the small groove angle and welding bead width. In this paper, the distribution of welding residual stress and deformation behavior of the ER308L weld due to NGW are predicted through nonlinear two-dimensional finite element analysis, in which the actual NGW process is simulated in detail. In particular, the effects of the shape of weld, i.e., the width of the weld and the shape of the welding groove, on the residual stress are investigated. The present results can be used to assess the integrity of defective nuclear components and to improve the welding process.
Nowadays, car manufacturers tried to improve automotive fuel efficiency, and applied many high strength steels such as AHSS or UHSS to car bodies. Therefore, the number of steel combinations for the resistance spot welding are dramatically increased and the need for weldability evaluation of these combinations are also required. In this study, we suggest the lobe curve using FEM simulations for DP780 steel with 1.0t, 1.4t. The lobe curves which could expressed weldablity and optimal welding condition were obtained according to 6 steel combinations. There were two combinations for same steel sheet which were DP780 1.0t, DP780 1.4t. Dissimilar steel sheet combination with different thickness was 1.0t and 1.4t of DP780. Different steel combinations were DP780 1.0t and SPRC440 1.0t, and DP780 1.0t and DP590 1.0t. Finally dissimilar combinations was and DP780 1.0t and DP590 1.4t. The trend of low boundary and high boundary variation of lobe curve were analyzed with a viewpoint of the contact resistance and the heat input.
The characteristics of arc pressure, current density and heat flux distribution are important factors in understanding physical arc phenomena, which will have a marked effect on the penetration, size and shape of a weld in TIG welding. The purpose of this study is to find out the effect of the heat flux on the melting efficiency and penetration shape in TIG welding using the results of the previous investigators. The conclusions obtained permit to draw a proper method which derived the heat flux distributions by arc pressure distribution measurements, but previous researchers calculated heat flux and current distribution with the heat intensity measurements by the calorimetry. Heat flux of Ar gas arc was concentrated at the central part and distributed low from the arc axis to the radial direction, that of He mixing arc was lower than that of Ar gas, and it was wide distributed to radial direction. That showed a similar characteristic with the Nestor's by calorimetry calculated values. Throughout heat flux drawn in this study was discussed melting efficiency and penetration shape on Ar gas and He mixing gas arc.
Kim C.H.;Choi T.Y.;Lee J.J.;Suh J.;Park K.T.;Kang H.S.
Proceedings of the Korean Society of Precision Engineering Conference
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2006.05a
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pp.285-286
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2006
The essential tasks to operate the welding robot are the acquisition of the position and/or shape of the parent metal. For the seam tracking or the robot automation, many kinds of contact and non-contact sensors are used. Recently, the vision sensor is most popular. In this paper, the development of the system which measures the profile of the welding part is described. The total system will be assembled into a compact module which can be attached to the head of welding robot system. This system uses the line-type structured laser diode and the vision sensor It implemented Direct Linear Transformation (DLT) for the camera calibration as well as radial distortion correction. The three dimensional shape of the parent metal is obtained after simple linear transformation and therefore, the system operates in real time. Some experiments are carried out to evaluate the performance of the developed system.
Dung, Ngo Manh;Duy, Vo Hoang;Phuong, Nguyen Thanh;Kim, Sang-Bong;Oh, Myung-Suck
International Journal of Control, Automation, and Systems
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v.5
no.3
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pp.283-294
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2007
In this paper, a nonlinear controller based on adaptive sliding-mode method which has a sliding surface vector including new boundizing function is proposed and applied to a two-wheeled welding mobile robot (WMR). This controller makes the welding point of WMR achieve tracking a reference point which is moving on a smooth curved welding path with a desired constant velocity. The mobile robot is considered in view of a kinematic model and a dynamic model in Cartesian coordinates. The proposed controller can overcome uncertainties and external disturbances by adaptive sliding-mode technique. To design the controller, the tracking error vector is defined, and then the sliding surface vector including new boundizing function and the adaptation laws are chosen to guarantee that the error vector converges to zero asymptotically. The stability of the dynamic system is shown through the Lyapunov method. In addition, a simple way of measuring the errors by potentiometers is introduced. The simulations and experimental results are shown to prove the effectiveness of the proposed controller.
Using a fiber laser heat source, an oil pressure sensor was fabricated to measure the pressure in commercial vehicles. A stepping motor was used for the rotational and translational motion in the diaphragms and hardware joining. Laser welding process algorism including shielding gas control and vision system was integrated by using LabVIEW software for the high quality welding and in-line monitoring purpose. For the maximum flexibility in pressure transmission to the pressure sensor, thin sheet metal diaphragm, $25{\sim}50{\mu}m$(SUS-316L), was used and the diaphragms were optimally designed with FEM analysis. The welded samples were cross-sectioned the observation showed that the maximum depth ratio was more than seven times of diaphragms. The maximum welding speed was measured to be as high as 50in/mm by the developed automation mechanism. The fabricated prototypes were tested for the proof pressure, spring constant and sealing. The FEM results of spring constant measurement was as accurate as up to 80% of the design value and the sensor was safely operated up to the nominal pressure of 10bars.
Kim, Jin-Su;Kim, Bub-Hun;Lee, Chil-Soon;Kim, Yohng-jo;Park, Yong-Hwan
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.14
no.2
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pp.38-43
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2015
Tungsten inert gas (TIG) welding is commonly used in industries that require airtightness, watertightness, oiltightness, and precision. It is a non-consumable welding method that is commonly used for the welding of non-ferrous metals, but it can be used to weld most metals. The methods of TIG welding can be divided into three types. The first, manual welding is done directly on the metal by a welder with a torch. The second, semi-automatic welding, gets help from a material supplying machine, but it is conducted by a welder. Lastly, automated welding is conducted fully by a machine during its process and operation. Depending on the selection of electrode, the amount of heat that is applied to the base material and the electrode rod changes and makes the shape of welded parts different. A direct-current positive electrode was used for this study. Through the change of shielding gas type on a structural steel (SS-400) that is commonly used in industry, the composition and shape changes in welded parts were detected after welding. The heat-affected area, hardness value, and tensile strength were also identified through hardness testing and tensile testing. In this study, it was found that the higher hardness value of the heat-affected is, the weaker the tensile strength becomes.
Transactions of the Korean Society of Mechanical Engineers A
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v.34
no.1
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pp.79-83
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2010
The conventional welding technique such as shield metal arc welding has been mostly applied to the piping system of the nuclear power plants. It is well known that this welding technique causes the overheating and welding defects due to the large groove angle of weld. On the other hand, the narrow gap welding(NGW) technique has many merits, for instance, the reduction of welding time, the shrinkage of weld and the small deformation of the weld due to the small groove angle and welding bead width comparing with the conventional welds. These characteristics of NGW affect the deformation behavior and the distribution of welding residual stress of NGW, thus it is believed that the residual stress results obtained from conventional welding procedure may not be applied to structural integrity evaluation of NGW. In this paper, the welding residual stress of NGW was predicted using the nonlinear finite element analysis to simulate the thermal and mechanical effects of the NGW. The present results can be used as the important information to perform the flaw evaluation and to improve the weld procedure of NGW.
Laser welding has superior characteristic such as low distortion, high welding speed, easy automation and real time control. But it is easy to occur weld defects such as porosity, crater, humping bead in the area of welding start and end. These weld defects can be suppressed by applying the wave shape control. In this study CW fiber laser was used for welding of $0.5mm^t$ pure titanium. Penetration properties were evaluated with the time of slope up and down. After then the bead shape was observed, and the maximum depth and the area of crater were measured. The bead shape of welding start area changed to be sharp with increase of slope up time and non-weld area of welding start increased. The crater and humping bead were suppressed with slope down time. The cooling rate of crater area was understood through measure of the hardness. Also, The distribution tendency of alloying elements was observed by EPMA and EDS. When wave shape control didn't applied to weld, the hardness of end weld increased due to rapid cooling rate and the hardness of rear part in the crater was higher than that of fore part. On the other hand, when the wave shape control was used for end weld, the increase of hardness in the end weld couldn't be found due to gradual cooling rate.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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