Visualizing the vibration effect on the tandem-pulsed gas metal arc welding in the presence of surface tension active elements

Zargari, Habib Hamed; Ito, Kazuhiro; Kumar, M. Krishna; Sharma, Abhay

doi:10.1016/j.ijheatmasstransfer.2020.120310

Cited by 15 publications

(13 citation statements)

References 42 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Employing a temperature-dependent density model, thermal buoyancy forces are accounted for in the simulations. In the present work, the properties of the shielding gas are assumed to be temperature-independent, which is a common assumption in numerical simulations of arc welding and additive manufacturing where the melt-pool is decoupled from the arc plasma [ 7 , 8 , 9 , 11 , 12 , 13 , 22 ]. This assumption is justifiable as the transport properties of the shielding gas (i.e., viscosity, density and thermal conductivity) are small compared to those of the molten metal, and thus changes in the shielding gas properties with temperature negligibly affect the numerical predictions of fluid flow in the melt pool [ 24 ].…”

Section: Problem Descriptionmentioning

confidence: 99%

“…To date, focus has predominantly been placed on developing numerical simulations to describe melt-pool behaviour in arc welding of flat plates without a groove (i.e., bead-on-plate welding, see for instance, [ 7 , 8 , 9 , 10 , 11 , 12 , 13 , 14 , 15 ]); however little attention has been paid to understanding the effect of joint shape on complex heat and molten metal flow. Zhang et al [ 16 , 17 ] developed a three-dimensional model in a body-fitted coordinate system to describe the effects of various driving forces on heat and fluid flow in the melt pool during GMAW fillet welding.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

See 1 more Smart Citation

The Effect of Groove Shape on Molten Metal Flow Behaviour in Gas Metal Arc Welding

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

One of the challenges for development, qualification and optimisation of arc welding processes lies in characterising the complex melt-pool behaviour which exhibits highly non-linear responses to variations of process parameters. The present work presents a computational model to describe the melt-pool behaviour in root-pass gas metal arc welding (GMAW). Three-dimensional numerical simulations have been performed using an enhanced physics-based computational model to unravel the effect of groove shape on complex unsteady heat and fluid flow in GMAW. The influence of surface deformations on the magnitude and distribution of the heat input and the forces applied to the molten material were taken into account. Utilising this model, the complex thermal and fluid flow fields in melt pools were visualised and described for different groove shapes. Additionally, experiments were performed to validate the numerical predictions and the robustness of the present computational model is demonstrated. The model can be used to explore the physical effects of governing fluid flow and melt-pool stability during gas metal arc root welding.

show abstract

Section: Problem Descriptionmentioning

confidence: 99%

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

The Effect of Groove Shape on Molten Metal Flow Behaviour in Gas Metal Arc Welding

et al. 2021

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

“…They investigated the effective role of surface-active elements in controlling the internal melt ow. The effect of sulfur on creating both negative and positive surface tension gradients during welding was investigated by a comprehensive approach that led to more reliable simulation results [14]. Unlike the well-known ultrasonic frequencies found effective in many welding and joining applications [15][16][17][18], the process window of workpiece vibration and its variables are almost uncertain.…”

Section: Introductionmentioning

confidence: 99%

Effect of workpiece vibration frequency on heat distribution and material flow in the molten pool in tandem-pulsed gas metal arc welding

Hamed Zargari,

Ito,

Sharma

2023

Int J Adv Manuf Technol

View full text Add to dashboard Cite

Versatility, high deposition rate, ne quality, and low equipment cost are known features of the tandem-pulsed gas metal arc welding (TP-GMAW) process. Concurrently, vibration-assisted welding has been considered one of the trends in developing advanced industrial concepts. This study presents a three-dimensional model of the TP-GMAW process to investigate heat transfer and material ow. The competition between the heat distribution beneath the surface and the physical movement caused by the workpiece sine-mode vibration are traced and discussed to understand how the penetration shape change was determined. It is found that applying the vibration extends the heat distribution along the welding direction beneath the weld pool surface, and this trend increases with increasing vibration frequency and effective heat input. In contrast, the heat extending is minimum in the sample without vibration having the highest heat input. This inconsistency can be explained by the physical movement of material in a molten pool due to the workpiece vibration. The vibration also changes the material ow from the surface to the depth in the central rear areas, although it follows an opposite direction in the sample without vibration. Thus, the material ow is vital in improving the penetration shape. DeclarationsAcknowledgements: The investigation results from a joint research program between the Joining and Welding

show abstract

“…Tandem kaynağı, birçok araştırmacının ortaya koyduğu gibi, kaynak verimliliğini artırmaktadır [2], [3]. Çift telli kaynak, tek telli kaynağa göre daha yüksek yığma hızına ve üretim verimliliğine sahip olduğundan, ağır sanayide yaygın olarak kullanılmaktadır [4]. Çift telli kaynak prosesinde, yüksek kaynak hızı ve yığma hızı elde edilebilmektedir.…”

Section: Introductionunclassified

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Alüminyum Alaşımlarının Kaynak İşleminde Sıcaklık Dağılımının İki Boyutlu Sayısal Simülasyonu

ÜNAL

AKKAŞ

SARIHAN

2022

Demiryolu Mühendisliği

View full text Add to dashboard Cite

Bu çalışmada, raylı sistem araç gövdelerinde kullanılan EN AW 6005A T6 alaşımlı profillerin gaz altı kaynağı yapılırken meydana gelen ısı akışının iki boyutlu sayısal bir simülatörü geliştirilmiştir. İş parçası üzerinde oluşan sıcaklık dağılımı, düzgün olmayan hareketli ısı kaynakları ve taşınımla ısı transferi terimini içeren geçici ısı iletimi probleminin sonlu farklar yöntemi kullanılarak çözümlenmesiyle elde edilmiştir. Bu çalışmanın amacı, kaynak işlemindeki erimiş havuzun düşük sıcaklık bölgesinde sıvı metalin erken katılaşmasını önleyecek optimum sıcaklık dağılımını, geliştirilen simülasyon sayesinde araştırabilmektir. Önerilen iki boyutlu simülatör sayesinde, optimum sıcaklık dağılımını elde etmek için yapılacak olan deneylerin sayısı azaltılarak işletme maliyetleri düşürülebilecektir. Geliştirilen simülatörün en belirgin avantajları, zaman adımı boyutlarını, ızgara boyutlarını, toplam simülasyon süresini, kaynakların güç büyüklüklerini, elektrotlar arasındaki mesafeyi, kaynakların hızını değiştirebilmektir. Ayrıca bu simülatör, farklı malzemelerde tek telli kaynak ve tandem kaynak işlemleri için de kullanılabilir. İkinci olarak, sayısal sonuçları doğrulamak için Türkiye Raylı Sistem Araçları Sanayi A.Ş' de (TURASAS) Fluke Thermal Imager kullanılarak deneysel çalışma gerçekleştirilmiştir. Sayısal analizden elde edilen maksimum sıcaklığın, deneysel sonucun maksimum sıcaklığından sadece %1 farklı olduğu görülmüştür. Bu sonuç, önerilen iki boyutlu simülatörün, deneysel çalışma ile uyumlu olduğunu göstermektedir. Son olarak, geliştirilmiş iki boyutlu sayısal simülatör ile ilgili tüm Matlab kodları, bu çalışmanın üç boyutlu sayısal simülasyonu üzerinde çalışmak isteyen diğer araştırmacıların çalışmalarını kolaylaştırmak için makalenin sonuna eklenmiştir.

show abstract

Visualizing the vibration effect on the tandem-pulsed gas metal arc welding in the presence of surface tension active elements

Cited by 15 publications

References 42 publications

The Effect of Groove Shape on Molten Metal Flow Behaviour in Gas Metal Arc Welding

The Effect of Groove Shape on Molten Metal Flow Behaviour in Gas Metal Arc Welding

Effect of workpiece vibration frequency on heat distribution and material flow in the molten pool in tandem-pulsed gas metal arc welding

Raylı Sistem Araçlarında Kullanılan Alüminyum Alaşımlarının Kaynak İşleminde Sıcaklık Dağılımının İki Boyutlu Sayısal Simülasyonu

Contact Info

Product

Resources

About