NUMERICAL SIMULATION OF LASER WELDING OF POROUS AND MONOLITHIC TITANIUM PLATES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Numerical simulation of unsteady processes during laser butt welding of a plate made of porous titanium and a monolithic (non-porous) titanium plate is performed. The influence of the laser beam position relative to the welded surfaces on the quality of the resulting joint and the geometric seam characteristics is considered. The calculated welded joints parameters of porous and monolithic plates are in satisfactory agreement with the physical experiments results.

About the authors

V. N Popov

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia

Email: popov@itam.nsc.ru

A. N Cherepanov

Khristianovich Institute of Theoretical and Applied Mechanics, Siberian branch of Russian Academy of Sciences, Novosibirsk, Russia

Author for correspondence.
Email: popov@itam.nsc.ru

References

  1. Banhart, J. Metal foams and porous metal structures /J. Banhart, V.F. Ashby, N.A. Fleck. - Bremen: MIT-Verlag, 1999. 416 p.
  2. Banhart, J. Manufacture, characterization and application of cellular metals and metal foams /J. Banhart // Progress in Mater. Sci. 2001. V.46. №6. P. 559-632.
  3. Shapovalov, V. Prospective applications of gas-eutectic porous materials (gasars) in USA / V. Shapovalov // Mater. Sci. Forum. 2007. V. 539-543. P. 1183-1187.
  4. Lefebvre, L.-P. Porous metals and metallic foams: current status and recent developments / L.-P. Lefebvre, J. Banhart, D.C. Dunand // Advanced Eng. Mat. 2008. V. 10. Iss. 9. P. 775-787.
  5. Reisgen, U. Laser beam welding of open-porous metallic foams for application in cooling structures of combined cycle power plants / U. Reisgen, S. Olschok, S. Longerich //j. Eng. Gas Turbines Power. 2010. V. 132(5). Art. 054502 (1-5).
  6. Costanza, G. An overview on laser welding of metal foams: Techniques, advantages and challenges / G. Costanza, F. Khoshnaw, M.E. Tata, K. Mehta // Procedia Structural Integrity. 2021. V. 33(C). P. 544-555.
  7. Shih, J.-S. Multi-objective process optimization of pulsed plasma arc welding SS400 steel pipe with foamed aluminum liner /j.-S. Shih, Y.-F. Tzeng, Y.-F. Lin, J.-B. Yang //j. Advanc. Mechan. Design, Syst. Manufact. 2012. V.6. Iss. 2. P. 222-235.
  8. Smith, B.N. Steel foam for structures: A review of applications, manufacturing and material properties / B.N. Smith, S. Szyniszewsky, J.F. Hajjar, B.W. Schafer, S.R. Arwade//j. Construct. Steel Research. 2012. V.71. P. 1-10.
  9. Shirzadi, A.A. Joining stainless steel metal foams / A.A. Shirzadi, M. Kocak, E.R. Wallach // Sci. Techn. Weld. Join. 2004. V.9. Iss. 3. P. 277-279.
  10. Черепанов, А.Н. Исследование лазерной сварки пористых металлов с применением компактных вставок и нанопорошков / А.Н. Черепанов, В.О. Дроздов, В.И. Мали, А.Г. Маликов, А.М. Оришич // ФММ. 2021. Т. 122. №3. С. 323-328.
  11. Самарский, А.А. Вычислительная теплопередача / А.А. Самарский, П.Н. Вабищевич. - М.: Едиториал УРСС, 2003. 784 c.
  12. Sudnik, W. Numerical simulation of weld pool geometry in laser beam welding / W. Sudnik, D. Radaj, S. Breitschwerdt, W. Erofeew //j. Phys. D: Appl. Phys. 2000. V. 33. P. 662-671.
  13. Исаев, В.И. Численное моделирование лазерной сварки тонких металлических пластин с учетом конвекции в сварочной ванне / В.И. Исаев, В.П. Шапеев, А.Н. Черепанов // Теплофизика и аэромеханика. 2010. Т.17. №3. С. 451-466.
  14. Лопота, В.А. Модель лазерной сварки с глубоким проплавлением для применения в технологии / В.А. Лопота, Г.А. Туричин, Ю.Т. Сухов // Изв. РАН. Сер. физическая. 1997. Т. 61. №8. С. 123-130.
  15. Игнатов, А. Лазерная сварка сталей мощными СО2-лазерами. Ч.1 / А. Игнатов // Фотоника. 2008. №6. С. 10-17.
  16. Matsunawa, A. Role of surface tension in fusion welding. Pt.1 / A. Matsunawa, T. Ohji // Transactions of JWRI. 1982. V. 11. №2. P. 145-154.
  17. Зиновьев, В.Е. Теплофизические свойства металлов при высоких температурах / В.Е. Зиновьев. - М.: Металлургия, 1989. 384 c.
  18. Zhou, K. Experimental study of surface tension, specific heat and thermal diffusivity of liquid and solid titanium / K. Zhou, H.P. Wang, J. Chang, B. Wei // Chem. Phys. Let. 2015. V. 639. P. 105-108.
  19. Boivineau, M. Thermophysical properties of solid and liquid Ti-6Al-4V (TA6V) alloy / M. Boivineau, C. Cagran, D. Doytier, V. Eyraud, M.-H. Nadal, B. Wilthan, G. Pottlacher // Intern. J. Thermophys. 2006. V.27. P. 507-529.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2023 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».