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The Influence of Unsteady Marangoni Flow on the Molten Pool ShapeTing, Chun-nan 15 July 2008 (has links)
The transient two-dimensional thermocapillary convection and molten pool shape in melting or welding with a time-dependent and distributed incident flux are numerically predicted in this study. Determination of the molten pool shapes is crucial, because of its close relationships with the strength, microstructure, and mechanical properties of the fusion zone. In the work, the time-dependent incident flux is assumed to be a function of scanning speed and energy distribution parameter. Transport processes at the time corresponding to the maximum cross section can be identical to those under steady three-dimensional condition. The computed flow patterns and molten pool shapes under the flat free surface exhibits distinct regions for different Marangoni and Prandtl numbers. The effects of Peclet number and beam power on flow and temperature fields and fusion zone shapes are also presented. The computed results are confirmed by comparing the predicted peak speed on the free surface and molten pool width with those obtained from scale analysis provided in the literature.
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Contribution à la compréhension et à la modélisation des phénomènes physiques se produisant lors d'un assemblage par procédé hybride laser-arc / Contribution to the understanding and modeling of physical processes occurring during hybrid laser weldingTkachenko, Iuliia 29 January 2015 (has links)
Ces travaux présentent une recherche sur la physique du soudage hybride. La revue littéraire décrit les principaux processus physiques se produisant au cours de la combinaison Laser-arc, les principales réalisations et les problèmes rencontrés lors de l'analyse de ces processus. Les processus ont été étudiés pendant l'assemblage de matériaux de fortes épaisseurs. Deux configurations ont été utilisées. La première est le soudage d’un acier Superduplex en un seul passage, par Laser et arc distanciés. La seconde configuration est le soudage multipasse de l'acier 18MND5, où le faisceau Laser défocalisé intercepte le plasma d'arc électrique. Avec l'aide de la planification d'expérience, l'imagerie vidéo rapide, l'enregistrement des signaux électriques, la détermination de la température et des distorsions de l’assemblage ont permis d’expliquer le rôle de chaque source thermique et l'influence de leur combinaison sur la création du bain fondu, l'identification du mode de transfert métallique et la répartition de la chaleur dans la plaque soudée. Les relations entre les signaux électriques et la géométrie de l'arc, les dimensions du bain et la distribution de chaleur sont analysées à différentes échelles de temps. L'analyse thermique présentée montre que l'hypothèse de stationnarité, qui est largement utilisé par les simulateurs, est vraie seulement sur une courte période et pour une longueur donnée de soudure. L’analyse macrographique montre, quant à elle, l'effet de la variation des paramètres d'entrée sur la structure et la géométrie de la soudure. / An investigation on hybrid welding physics is presented in the current work. A literature review describes main physical processes occurring during Laser-arc combination and shows main achievements and problematics met during process analysis. Physical processes were studied during joining of very thick materials. Two configurations were used. The first configuration is welding of Superduplex steel in one pass by Laser and arc that are far apart. The second configuration is multipass welding of 18MND5 steel, where defocused Laser beam intercepts arc plasma. With a help of experiment’s design, fast video imaging, electric signals recording, determination of temperature and workpiece distortion, were explained the role of each thermal source and influence of their combination on arc behaviour, molten pool creation, metallic drop transfer evaluation and heat distribution into welded plates. The relationships between electric signals and arc geometry, bath dimensions and heat distribution have been analyzed at various time scales. Thermal analysis, presented in this work, shows that hypothesis of stationarity, which is commonly used in numerical modelling, is true only during a short welding period and for a given weld length. Macrographic analysis shows effect of input parameters variation on weld’s structure and geometry.
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