Welding process generates distortion and residual stress in the weldment due to rapid heating and cooling. Welding distortion and residual stress in the welded structure result in many troubles such as dimensional inaccuracies in assembling and safety problem during service. The accurate prediction of welding residual stress is thus very important to improve the quality of weldment and find the way to reduce itself. This paper presents the simulation of welding-induced residual stress analysis to examine the cause of cracking in the SUS-overlay welding specimen at FPSO Moon Pool structure.
The purpose of this paper is to understand the behavior of GHTAW process under the space environment with the experimental and numerical analysis. Gas Hollow Tungsten Arc Welding (GHTAW) using a hollow tungsten electrode was adopted, since the ignition and discharge of a conventional GTAW process is not appropriate to the space environment due to low pressure in space. In order to clarify the phenomena of GHTAW under space environment, an investigation of thermal and physical properties of the GHTAW arc plasma was experimentally performed under low pressure conditions. Furthermore, the molten pool behavior and weldment of GHTAW were understood by CFD-based numerical analysis, based on the models of GHTA heat source, arc pressure and electromagnetic force induced by arc plasma, the characteristics of which were obtained by the captured images of a CCD camera.
Superduplex stainless steels are important materials to the oil and gas industry, especially for off-shore production. TIG welding of super duplex stainless steels to obtain the optimal phase balance between austenite and ferrite is mainly achieved by controlling the cooling rate and the weld chemistry. The latter depends on the filler wire chosen and the shielding gas used. If TIG welding of superduplex stainless steels is performed with argon shielding gas only, then nitrogen gets lost from the weld pool, which can result in a ferrite-rich weld metal, with an inferior corrosion resistance than parent metal. In the present study, nitrogen permeation model from the shield gas which gets into the weld metal in DCEN-TIG welding has suggested. This plasma stream model shows characteristics of permeation of nitrogen ions into the molten metal due to the strong physical effect of plasma stream which formed by the arc pressure rather than the permeation of nitrogen ions caused by electric effect.
Journal of the Korean Society for Precision Engineering
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v.32
no.11
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pp.989-995
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2015
In the literature, various stochastic anomaly detection methods, such as limit checking and PCA-based approaches, have been applied to weld defect detection. However, it is still a challenge to identify meaningful defect patterns from very limited sensor signals of laser welding, characterized by intermittent, discontinuous, very short, and non-stationary random signals. In order to effectively analyze the physical characteristics of laser weld signals: plasma intensity, weld pool temperature, and back reflection, we first transform the raw data of laser weld signals into the form of event logs. This is done by multidimensional discretization and event-codification, after which the event logs are decoded to extract weld defect patterns by $Na{\ddot{i}}ve$ Bayes classifier. The performance of the proposed method is examined in comparison with the commercial solution of PRECITEC's LWM$^{TM}$ and the most recent PCA-based detection method. The results show higher performance of the proposed method in terms of sensitivity (1.00) and specificity (0.98).
This study investigated the feasibility of penetration depth measurement using infrared temperature sensing on the weld surface. The detection point was optimized by FEM analysis in the laser keyhole welding. The profile of the weld surface temperature was measured using infrared detector array. Surface temperature behind the weld pool is proportional or exponentially proportional to penetration depth and bead width. From the results, the monitoring device of surface temperature using infrared detector array was applicable fur real time penetration depth control.
With an expansion in automation of welding processes, emphasis has been shifted from other welding processes to the GMA welding. However, there is a problem with this process that the spatter occurs very frequently. In GMA welding, there are several types in the way of metal transfer from the electrode wire to the weld pool, which have a close relatonship with the spatter genetration. This study was concerned with the spatter occurring in the short-circuiting transfer. In welding with short-circuiting, the electromagnetic force formed by the welding current facilitatics the rupture of the metal bridge between the wire and workpiece and ensures the normal process of the welding process. However, the spatter can be genetrated from the droplet because of the upward magnetic force, when the droplet contacts with the weld pool. The passage of current through the bridge results in the accumulation of the thermal energy, which causes the bridge to explode in the final stage of short-circuiting, thus forming the spatter. Based on the above phenomena in conjunction with other experimental results published, the physical phenomenon related with the occurrence of spatter was modeled and the current waveform was investigated to reduce the spatter. Finally, the fuzzy rule based method was proposed to predict the time of short-circuiting and arcing in the metal transfer.
Journal of the Korean Society of Marine Environment & Safety
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v.3
no.2
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pp.23-31
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1997
The results of high speed photography, acoustic emission detection and plasma UV radiation intensity measurement during CO2 laser welding of stainless steel 304 are presented. Video images with high spatial and temporal resolution allowed to observe the melt dynamics and keyhole evolution. The existence of a high speed melt flow which originated from the part of weld pool and flowed along the sides wall of keyhole was confirmed by the slag motion on the weld pool. the characteristic frequencies of flow instability and keyhole fluctuations at different welding speed were measured and compared with the results of Fourier analyses of temporal acoustic emission (AE) and light emission (LE) spectra. The experimental results were compared with the newly developed numerical model of keyhole dynamics. (The model is based on the assumption that the propagation of front part of keyhole into material is due to the melt ejection driven by laser induced surface evaporation.) The calculations predict that a high speed melt flow is induced at the front part of keyhole when the sample travel speed exceeds several 10mm/s. The numerical analysis also shows the hump formation on the front keyhole wall surface. Experimentally observed melt behavior and transformation of the AE and LE spectra with variation of welding speed are qualitatively in good agreement with the model predictions.
Kim, Cheol-Hee;Chae, Hyun-Byung;Lee, Chang-Woo;Kim, Jeong-Han;Rhee, Se-Hun
Journal of Welding and Joining
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v.24
no.1
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pp.88-92
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2006
Laser-rotating arc hybrid welding was introduced by combining $CO_2$ laser and rotating gas metal arc welding. While the arc rotation enhances the weld pool motion, it reduces the undercut formation which is one of most critical weld defects in the conventional laser-arc hybrid welding. This research investigated the bead characteristics according to the welding parameters such as frequency of rotation, welding voltage, shielding gas composition and interspacing distance between laser and we. The welding parameters were selected to reduce spatter generation and ensure sound weld beads fur bead welding and butt welding with various joint gaps. Gap bridging ability was improved, such that the sound weld beads were achieved for butt joint with up to 2mm joint sap, with no adjustment of CTWD(Contact tip-to-workpiece distance) and electrode diameter.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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