Laser surface Melting Process is getting hardening layer that has enough depth of hardening layer as well as no defects by melting surface of substrate. This study used CW(Continuous Wave) Yb:YAG and STD11. Laser beam speed, power and beam interval are fixed at 70mm/sec, 2.8kW and 800um respectively. Hardness in the weld zone are equal to 400Hv regardless of melting zone, remelting zone overlapped by next beam and HAZ. Similarly, microstructures in all weld zone consist of dendrite structure that arm spacing is $3{\sim}4{\mu}m$, matrix is ${\gamma}$(Austenite) and dendrite boundary consists of ${\gamma}$ and $M_7C_3$ of eutectic phase. This microstructure crystallizes from liquid to ${\gamma}$ of primary crystal and residual liquid forms ${\gamma}$ and $M_7C_3$ of eutectic phase by eutectic reaction at $1266^{\circ}C$. After solidification is complete, primary crystal and eutectic phase remain at room temperature without phase transformation by quenching. On the other hand, microstructures of substrate consist of ferrite, fine $M_{23}C_6$ and coarse $M_7C_3$ that have 210Hv. Microstructures in the HAZ consist of fine $M_{23}C_6$ and coarse $M_7C_3$ like substrate. But, $M_{23}C_6$ increases and matrix was changed from ferrite to bainite that has hardness above 400Hv. Partial Melted Zone is formed between melting zone and HAZ. Partial Melted Zone near the melting zone consists of ${\gamma}$, $M_7C_3$ and martensite and Partial Melted Zone near the HAZ consists of eutectic phase around ${\gamma}$ and $M_7C_3$. Hardness is maximum 557Hv in the partial melted zone.
Park, Tae-Jun;Yu, Jung-Woo;Kang, Jun-Il;Han, Tae-Kyo;Chin, Kwang-Keun;Kang, Chung-Yun
Journal of Welding and Joining
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v.29
no.1
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pp.107-114
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2011
CP steel was developed to reduce the weight and increase the strength of car body. When it was welded using state-of-the-art disk laser welding, the effected of boron on the microstructure and hardness were investigated. Welding power was fixed at 3.5kW and welding speeds were 4,8 and 12m/min. Full penetration occurred in welding speed of 12m/min and weld bead was almost unchanged with boron contents. But the welding speed increased, the upper and lower bead were narrowed. In a welding speed of more than 8m/min, underfill defects were formed on the bead bottom. The hardness of weld zone was somewhat fluctuation in fusion zone and HAZ showed the highest hardness values. The hardness of each region showed little change with the boron contents, and softening phenomenon occurred in the HAZ near the base metal regardless of the boron contents.
This study is to develop the resistance welding apparatus and investigate the welding characteristics of Zircaloy-4 end-plate of fuel bundle in the cases of the resistance welding and the laser beam welding. The welding parameters which affect the weld nugget and the torque values have been also compared. The effect of the torque strength of end-plate welding using by the resistance welding and the laser beam welding has been studied and optimum conditions of Zircaloy-4 end-plate welding have been found. Futhermore, micro-structures and micro-hardness of the resistance welded specimens have been also compared.
Laser welding by fiber laser accompanied by a lot of spatter and humping bead. This is because the deep and narrow keyhole usually form due to high beam quality. So the weld bead is formed defects, because the plasma jet with a high vapor pressure make the molten pool on keyhole wall scattered. For such a reason, unstable behavior of keyhole is difficult to monitor laser welding by using the laser induced plasma. Mostly, fiber laser welding of thick plates most be influenced by this effect. Therefore, fiber laser welding has been difficult to apply the sole. Thus, laser welding monitoring based on plasma measurements have much difficulty in measurements and analysis of signal. In this study, influence of the plasma emission signal according to welding speed and laser power in fiber laser welding analysed by using RMS and FFT analysis. We can verify that RMS value of the plasma emission signal changes with welding parameters in fiber laser welding, and aspect ratio greater than 1, the peak of FFT frequency had been moved in accordance with welding parameter.
Simulation on the electron beam welding of Al 2219 alloy was carried out by using commercial FEM code MARC, which encounters moving heat sources. Due to axisymmetry of geometry, a half of the cylinder was simulated. A coupled thermo-mechanical analysis was carried out and subroutine for heat flux was substituted in the program. The material properties such as specific heat, heat transfer coefficient and thermal expansion coefficient were given as a function of temperature and the latent heat associated with a given temperature range is considered. As a result, the proper beam power is 60㎸${\times}$60㎃ and welding speed is 1∼1.5 m/min. The residual stress in the heat-affected zone as well as the fusion zone does not increase. It is necessary to use jigs for preventing distortion of cylinder and improving weld quality.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.23
no.4
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pp.514-522
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1999
The laser-induced plasma affects greatly on the results of welding process. moreover selective evaporation loss of alloying elements leads to change in chemical composition of weld metal as well as the mechanical properties of welded joint. this study was undertaken to obtain a fundamental knowledge of pulsed laser welding phenomena especially evaporation mechanism of different aluminum alloys. The intensities of molecular spectra of AlO and MgO were different each other depeding on the power density of a laser beam Under the low power density condition the MgO band spectrum was predominant in intensity while the AlO spectra became much stronger with an increase in the power density. These behaviors have been attributed to the difference in evaporation phenomena of Al and Mg metals with different boiling points and latent heats of vaporization. The time-averaged plasma temperature and electron number density were determined by spectroscopic methods and consequently the obtained temperature was $3,280{\pm}150K$ and the electron number density was $1.85{\times}10^{19}\;l/m^3$.
New lasers such as high power, high brightness and short wavelength laser are using diverse industry. Also new technologies are developing actively to solve various issues such as spattering, process monitoring, deep penetration and key-hole stability. ICALEO is the international congress where recent technology for laser material processing and laser system are present. At 2014, it was held at San Diego in USA and more than 260 papers were presented from 28 country. The effect of the laser beam shape such as Gaussian like and top-hat was investigated on acoustic emission signal and pore formation in welding. Inline penetration depth was measured with ICI(Inline Coherent Imaging) technique and the data was verified with real time X-ray image on laser welding. The laser welding performance at low pressure environment was evaluated for the thick plate alloy steel. UV laser was used to weld various metals such as Cu, Aluminum, steel and stainless steel. The effect of the wavelength of the laser on the formation of the wave at the wall of the key-hole front and the absorptivity was investigated.
Journal of Advanced Marine Engineering and Technology
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v.36
no.8
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pp.1076-1082
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2012
Today the welding for LNG carrier is known to be possible using arc and plasma arc welding process. But because of the lower energy density, arc welding is inevitable to multi-pass welding for thick plate and has a limit of welding speed compared to laser which is high energy density heat source. When thick plate is welded, weld defect by multi-pass welding and heat-affected zone by high heat-input were formed. Therefore one-pass welding by key-hole has been considered to work out the problems. It is possible for Laser, electron beam, plasma process to do key-hole welding. Nowadays, plasma process has been used for welding membrane of cargo tank for LNG carrier instead of arc process. Recently, many studies have examined to apply laser process to welding of membrane. In this paper, weldability, microstructure and mechanical properties of stainless steel for LNG carrier welded by fiber laser were compared to those by plasma. As a result, although the laser welding has several times faster speed, similar properties and smaller weld and heat affected zone were obtained. Consequently, this study proves the superiority of fiber laser welding for LNG carrier.
Kim, Jong-Do;Kwak, Myung-Sub;Song, Moo-Keun;Park, Seung-Ha
Journal of Welding and Joining
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v.27
no.6
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pp.68-73
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2009
Recently, as titanium and titanium alloys are being increasingly used in wide areas, there are on-going researches to obtain high quality weld zone. In particular, growing interest is being drawn to laser welding, which involves low heat input and large aspect ratio in various welding processes and can facilitate shield in atmospheric condition compared with electron beam welding. The first report covered the analysis of embrittlement by the bead color of weld zone through quantitative analysis of oxygen and nitrogen and measurement of hardness as basic experiment to apply laser welding to titanium. Results indicated that the element that affect embrittlement the most was nitrogen, and as embrittlement and oxygenation go on, bead color changed to silver, gold, brown, blue and gray. This study performed butt welding of pure titanium and STS304 by using 1kW CW Nd:YAG laser, and to find out basic physical properties, evaluated welding performance by laser output, welding speed, root gap and misalignment etc, and examined mechanical properties through tensile stress and Erichsen test. The reason particles of pure titanium welded metal and HAZ are greater than STS304 is because they are pure metal and do not include many impure elements that work as nuclei in case of resolidification, thus becoming coarse columnar crystals eventually. In addition, the reason STS304 requires more energy during welding than pure titanium is because the particle size of base metal is smaller.
The use of pure titanium and titanium alloys have been increased recently in fixed, removable prosthodontics and implant fields as a framework. But when they were used for superstructures of implant or metal framework of removable prosthesis, welding is necessary to reconnect the fracture site to control the casting distortions. To overcome the difficulties in soldering the titanium due to high oxidation property, much effort have been devoted. In this study, some of mechanical properties were compared between pure titanium and Ti-6Al-4V alloy by using after welding, electron beam welding technique and tungsten arc welding. Mechanical properties such as tensile strength, yield strength, elongation and microhardness were measured. And, in order to compare the effect of welding site and surrounding metal tissue according to the welding condition, SEM photographs were taken and element distribution was observed by Wave Dispersion Spectroscopy. Through analyses of the data, following results were obtained; 1. In items such as tensile strength, yield strength and elongation according to the welding techniques of pure titanium, only tungsten arc welded group showed significant lower value than other groups(P<0.05). 2. In items such as tensile strength and yield strength according to the welding techniques of Ti-6Al-4V alloy, control group and tungsten arc welded group showed significant difference among all the groups(P<0.05). 3. Ti-6Al-4V alloy exhibited significantly greater elongation than control group when the laser welding method and electron beam welding method were used, and elongation showed increasing tendency. 4. Pure titanium specimens exhibited increasing tendency of microhardness regardless of the weld-ing technique applied, and especially tungsten arc welded group demonstrated a great increase of microhardness than parent metal. 5. There was no hardness change in laser welded group and electron beam welded group of Ti-6Al-4V alloy, but in tungsten arc welded group, hardness changed greatly from parent metal to weld seam. 6. Through the metallographic examination and scanning electron microscopy, laser welding caused central fusion and recristallizations were formed and tungsten arc welding caused localized fusion to 0.3-0.7mm from the surface.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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