Transactions of the Korean Society of Machine Tool Engineers
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v.13
no.5
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pp.110-117
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2004
In automatic welding process using a robot, seam tracking is one of the important parts. Sensor for seam tracking is divided broadly into two categories as non contact sensor and contact sensor. The arc sensor is one of the non contact sensors, and it can be applied in weaving arc and rotating arc welding process. In such the arc sensors, rotating arc sensor can be applied to high speed welding over tens of Hz. The decrease of self regulation by high rotating speed causes to improve accuracy and response of sensor. In this study, fuzzy controller was used to track the seam for the $CO_2$ arc welding which had unstable arc. It could be shown that the rotating arc sensor was better than the weaving arc sensor.
High speed rotating arc process, forming a flat bead surface with shallow penetration depth, can be applied to the automatic seam tracking, because the amplitude of current waveform increases at high rotation speed. Two high speed arc rotation mechanisms have been developed in Japan and Germany b rotating the electrode nozzle using an external motor, which are used prevalently for narrow gap and conventional seam welding. In this study, a new rotation mechanism was developed by using a hallow shaft motor designed to be installed in the electrode nozzle. By rotating the welding arc, the amplitude of current waveform increases remarkably since the self-regulation of arc is not fully performed. Experiments show that the arc sensor with high-speed rotation arc has improved its responsiveness and sensitivity.
Characteristics of a plasma reactor for partial oxidation of methane, especially focused on the role and effectiveness of plasma chemistry, is investigated. Partial oxidation of methane is investigated using a rotating arc which is a three dimensional version of a typical glidingarc. The rotating arc has both the characteristics of equilibrium and non-equilibrium plasma. Non-equilibrium characteristics of the rotating gliding arc can be increased by rotating an elongated arc string attached at both the tip of inner electrode and the edge of outer electrode. In this way, plasma chemistry can be enhanced and hydrogen selectivity can reach almost 100% that is much higher than thermal equilibrium condition. As a result, the present study enables the strategic approach of the plasma reforming process by means of appropriate reactor design to maximize plasma effect and resulting in maximized reaction efficiency.
MIAB welding method uses a rotating arc as its heat source and is known to be efficient in pipe butt welding. The arc is rotated around the weld line by the electro-magnetic force resulting from the interaction of arc current and magnetic field. This paper is concerned with the experiment of initial stage for process control, monitoring for weld quality, and the design of coil system which is efficient of flux generation and concentration. A coil system for the generation of magnetic flux was designed and constructed. Magnetic flux density and arc rotating behavior are important factors in MIAB welding, so the relations between these factors and process parameters were investigated. Various experiments were performed for the steel pipes(48.1mm O.D and 2.0mm thickness). The magnetic flux density is increased by increasing exciting current and decreasing gap size. The maximum of arc rotating frequency is affected by exciting current and gap size. However, the variations of arc rotating frequency during welding and then the melting process are mainly influenced by welding current. Thus, it is considered that the results of this study can be used as important data on the monitoring for weld quality and the design of efficient coil system.
In this paper, a high speed rotating arc sensor for automatic fillet welding is introduced. In order to track the welding seam, The high speed rotating arc sensor is used. The welding tip of a high speed rotating arc sensor rotates about 3000 rpm using DC motor. The rotating torch is driven by gear between welding torch body and wire guide. The welding current is measured by using the current sensor and rot at ing position sensor. To realize the welding seam tracking algorithm with accuracy, a software filter algorithm using the moving average method is applied to the measured welding current in the microprocessor. The welding mobile robot with two wheels and two sliders is developed for fillet welding. The welding mobile robot can control its traveling direction and turn itself around the corner. The effectiveness is proven through the experimental results conducted with varied fillet tracking patterns.
The high-speed rotating arc process forms a flat bead surface with decreased penetration depth because the molten droplets are deflected by centrifugal force. Therefore the rotating arc welding for horizontal fillet welding increases the leg length with the increase of rotation frequency and prevents the deflection of weld bead and overlap. In this study, the relationship between the welding parameters and the weld bead shape - leg length and undercut - are investigated experimentally. Consequently, the weld quality could be improved by rotating arc welding, and sound weld bead was achieved when applied to horizontal fillet welding with 4mm gap by avoiding the undercut which is inevitable for the conventional GMA welding methods.
This paper presents a mathematical model predicting the temperature distribution in rotating GMA welding. The bead width increases with rotation frequency at the same rotation diameter because the molten droplets are deflected by centrifugal force. The numerical solution is obtained by solving the transient three-dimensional heat conduction equation considering the heat input from the welding arc, cathode heating and molten droplets. Generally in GMA welding the heat input may be assumed as a normally distributed source, but the droplet deflection causes some changes in the heat input distribution. To estimate the heat flux distribution due to the molten droplet, the contact point where the droplet is transferred on the weld pool surface is calculated from the flight trajectory of the droplets under the arc plasma velocity field obtained from the arc plasma analysis. The numerical analysis shows a tendency of broadened bead width and shallow penetration depth with the increase of rotating frequency. The simulation results are in good agreement with those obtained by the experiments under various welding conditions.
Kim, Dong-Hyun;Lee, Dae-Hoon;Kim, Kwan-Tae;Song, Young-Hoon
Journal of the Korean Society of Combustion
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v.11
no.2
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pp.15-21
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2006
Characteristics of a plasma reactor for partial oxidation of methane, especially focused on the role and effectiveness of plasma chemistry, are investigated. Partial oxidation of methane is investigated using a rotating arc which is a three dimensional version of a typical gliding arc. Three different modes of operation were found. Each mode shows different reforming performance. The reason for the difference is due to the difference in relative role of thermal and plasma chemistry in overall process. A mode with high temperature results higher methane conversion and hydrogen selectivity in contrast to the mode with lower temperature where poor methane conversion and higher selectivity of $C_2$ species are observed. In this way, we can confirm that by controlling characteristic of process or controlling relative strength of plasma chemistry and thermal chemistry, it is possible to map an optimal condition of reforming process by rotating arc.
Journal of the Korean Society of Manufacturing Process Engineers
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v.20
no.7
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pp.105-112
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2021
Reduction of weld distortions and increase in productivity are some of the major goals of the shipbuilding industry. To address these issues, many researchers have attempted to apply new welding processes. In the shipbuilding industry, steel is the candidate material of choice owing to its good weldability. However, conventional welding techniques are not feasible for avoiding welding problems. Tip-rotating arc welding is one of the high-efficiency welding process that has several advantages, such as high welding speed, high melting rate, low heat input, and less distortion. The present study investigates the influence of the welding variables on the weld characteristics of tip-rotating arc welding. Welding was performed using EH36 as the base metal and SM-70s as the filler metal, which are widely used in shipbuilding. Basic experiments were conducted to understand the effects of the major welding variables, such as welding and tip-rotating speeds. The distortion and mechanical properties of the optimal welding conditions were used to evaluate the tip-rotating arc welding performance. Consequently, the feasibility of the tip-rotating arc welding process for joining steel components was investigated, so that the optimized welding conditions could be applied directly to ship body welding to enhance the quality of the welded joints.
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.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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