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논문 기본 정보

자료유형
학술저널
저자정보
Hongbo Zhao (University of Michigan) Huan Qi (Shanghai Jiao Tong University)
저널정보
대한용접·접합학회 대한용접·접합학회지 大韓熔接·接合學會誌 第35卷 第2號
발행연도
2017.4
수록면
13 - 22 (10page)

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In laser full penetration welding process, full penetration hole(FPH) is formed as a result of force balance between the vapor pressure and the surface tension of the surrounding molten metal. In this work, a three-dimensional numerical model based on a conserved-mass level-set method is developed to simulate the transport phenomena during laser full penetration welding process, including full penetration keyhole dynamics. Ray trancing model is applied to simulate multi-reflection phenomena in the keyhole wall. The ghost fluid method and continuum method are used to deal with liquid/vapor interface and solid/liquid interface. The effects of processing parameters including laser power and scanning speed on the resultant full penetration hole diameter, laser energy distribution and energy absorption efficiency are studied. The model is validated against experimental results. The diameter of full penetration hole calculated by the simulation model agrees well with the coaxial images captured during laser welding of thin stainless steel plates. Numerical simulation results show that increase of laser power and decrease of welding speed can enlarge the full penetration hole, which decreases laser energy efficiency.
#Laser full penetration welding #Full penetration hole #FVM #Mass conserved level set

목차

Abstract
1. Introduction
2. Mathematic model
3. Numerical implement
4. Simulation results of full penetration hole
5. Discussion
6. Conclusion
References

참고문헌 (30)

참고문헌 신청
Jin, X., P. Berger, and T. Graf, Multiple reflections and Fresnel absorption in an actual 3D keyhole during deep penetration laser welding. Journal of Physics D, Applied Physics, 39(21) (2006), 4703 Eriksson, I., J. Powell, and A. Kaplan, Melt behavior on the keyhole front during high speed laser welding. Optics and Lasers in Engineering, 51(6) (2013), 735- 740 You, D., X. Gao, and S. Katayama, Review of laser welding monitoring. Science and Technology of Welding and Joining, 19(3) (2014), 181-201 Seto, N., S. Katayama, and A. Matsunawa, High-speed simultaneous observation of plasma and keyhole behavior during high power CO2 laser welding, effect of shielding gas on porosity formation. Journal of laser applications, 12(6) (2000), 245-250 Kawahito, Y., et al., Relationship of laser absorption to keyhole behavior in high power fiber laser welding of stainless steel and aluminum alloy. Journal of Materials Processing Technology, 211(10) (2011), 1563-1568.

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