Preview

Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie

Advanced search

Calculation of the Stable Modes of MIG/MAG Welding of the Root Passes

https://doi.org/10.17587/mau.18.623-631

Abstract

The article is devoted to development of a technique, which allows calculation of the welding mode of treatment of V-shaped groove for formation of a root seam. The technology of the multipass welding of MIG/MAG (arc welding in a mixture of the shielding gases) of the thick-walled structures is considered. An analysis of the problem statement demonstrated that the main problem is calculation of the penetration technique into the base metal for the V-shaped groove welding. Therefore, the authors proposed a proprietary technique for calculation of penetration using a finite element modeling (FEM). As a result, a heat input regressive model was developed for a particular form of the edge grooving, which is parametrized with respect to the gap and welding speed. For obtaining of an adequate penetration into the base metal, it is suggested to complicate the source model structure of the welding heat and to use the system of two heat sources of a "double ellipsoid" type. The analysis of penetration was done due to FEM solution of 3D heat equation, taking into account the melting and crystallization processes. The 3D heat equation task for the solid multiphase environment was solved. Further, an algorithm for calculation of the welding stability and feasibility was developed. The n2 dimensionless similarity criterion was used. The proposed method allows us to determine the stable welding conditions for the given range of the welding conditions variation by n2 criteria calculation without numerous welding experiments. Calculations of the sustainable modes of the root pass with 2,0...3,5 mm gap and 2,0...9,0 mm/s welding speed were performed.

About the Authors

V. V. Dolinenko
Paton Welding Institute of NAS of Ukraine
Russian Federation


V. A. Kolyada
Paton Welding Institute of NAS of Ukraine
Russian Federation


E. V. Shapovalov
Paton Welding Institute of NAS of Ukraine
Russian Federation


T. G. Scuba
Paton Welding Institute of NAS of Ukraine
Russian Federation


References

1. Бельфор М. Г., Патон Б. Е. Оборудование для дуговой и шлаковой сварки и наплавки. М.: Высшая школа, 1974. 256 с.

2. Полосков С. И., Букаров В. А., Ищенко Ю. С. Особенности управления формированием корня шва при орбитальной сварке неповоротных стыковых труб // Сварочное производство. 2003. № 4. С. 3-10.

3. Гецкин О. Б., Вышемирский Е. М., Шипилов А. В., Полосков С. И. Опыт разработки и применения современных отечественных технологий и оборудования для автоматической орбитальной сварки магистральных газопроводов // Сварка и диагностика. 2010. № 6. С. 51-57.

4. Коринец И. Ф., Цзи Чжень Ч. Математическая модель технологической адаптации робота по зазору при дуговой сварке // Автомат. сварка. 2002. № 9. С. 9-11.

5. Давыдов В. А., Колупаев Ю. Ф., Сидоров А. В. Регулирование формы обратной стороны корневого шва при сварке стыковых соединений с разделкой кромок // Сварочное производство. 1988. № 11. С. 9-11.

6. Ворновицкий И. Н., Кучерова М. И., Ранцев А. А., Числов С. А. Технология сварки корневого шва стыков трубопроводов без подкладных колец // Сварочное производство. 1999. № 12. С. 30-32.

7. Роговин Д. А., Пархимович Э. М., Волков А. А., Новиков С. А., Яковлев И. В. Влияние зазора и притупления кромок на формирование корневых швов при сварке порошковой проволокой в углекислом газе // Автомат. сварка. 1972. № 7. С. 47-48.

8. ГОСТ 16037-80. Соединения сварные стальных трубопроводов. Основные типы, конструктивные элементы и размеры. М.: Изд-во стандартов, 1980. 24 с.

9. Рыкалин Н. Н., Углов А. А. Расчеты тепловых процессов при сварке. М.: Машгиз, 1951. 296 с.

10. Goldak John A. Computational Welding Mechanics. Mehdi Akhlaghi - Springer, 2007. 323 p.

11. Lundback Andreas. Finite Element Modelling and Simulation of Welding of Aerospace Components. Lulea: Luleatekniskauniversitet, 2003. 50 p.

12. Шишков М. М. Марочник сталей i сплавiв: Довщник. Вид. 3-е доповнене. Донецьк: Юго-Восток, 2002. 456 с.

13. Матросов Ю. И., Литвиненко Д. А., Голованенко С. А. Сталь для магистральных трубопроводов. М.: Металлургия, 1989. 288 с.

14. Вабишевич П. Н. Метод фиктивных областей в задачах математической физики. М.: Издательство МГУ, 1991. 156 с.

15. You Sung Han, Kyehyung Lee and Myoung-Soo Han. Finite Element Analysis of Welding Processes by Way of Hypoelasticity-Based Formulation" // Journal of Engineering Materials and Technology. ASME, April 2011. Vol. 133. P. 1-13.

16. SYSWELD 2013: Metallurgical Transformation Model LSG2M Nancy. ESI Group 2009, 75015 Paris, France. January 2013. 53 p.

17. Leblond J. B., and Devaux J. C. A New Kinetic Model for Anisothermal Metallurgical Transformations in Steels Including Effect ofAustenite Grain Size // Acta Metallurgica. 1984. Vol. 32. P. 137-146.

18. Любов Б. Я. Кинетическая теория фазовых превращений. М.: Металлургия, 1969. 263 с.

19. Koistinen D. P., Marburger R. E. 'A general equation prescribing the extent of austenite-martensite transformation in pure iron-carbon alloys and plain carbon steels" // Acta Metallurgica. 1959. V. 7, № 1. P. 59-60.

20. Гилл Ф., Мюррей У., Райт М. Практическая оптимизация: Пер. с англ. М.: Мир, 1985. 509 с.

21. Дюргеров Н. Г., Соловьянюк Л. А. Саморегулирование и управление процессом сварки короткой дугой // Сварочное производство. 2014. № 1. С. 3-5.


Review

For citations:


Dolinenko V.V., Kolyada V.A., Shapovalov E.V., Scuba T.G. Calculation of the Stable Modes of MIG/MAG Welding of the Root Passes. Mekhatronika, Avtomatizatsiya, Upravlenie. 2017;18(9):623-631. (In Russ.) https://doi.org/10.17587/mau.18.623-631

Views: 511


Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.


ISSN 1684-6427 (Print)
ISSN 2619-1253 (Online)