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Characteristics of weld pool behavior in laser welding with various power inputs

  • This paper investigates the numerical simulations of multi-kilowatt disk laser and fiber laser welding, ranging from 6 to 18 kW to study the behavior of molten pool in 20-mm-thick steel plate by using Volume-Of-Fluid (VOF) method and several mathematical models like Gaussian heat source, recoil pressure, Marangoni flow, buoyancy force, and additional shear stress and heat source due to the metallic vapor. Vortex flow pattern is observed for higher laser power except for 6-kW case, and the higher the laser power, the bigger the vortex flow pattern. Welding speed has an influence on molten pool in terms of depth of penetration and size of molten pool, but overall shape of molten pool remains the same. The reasons for the vortex flow pattern in high-power laser welding are the absorption of more energy at the bottom of keyhole, which promotes more liquid metal at the bottom, while for lower power with lower speed, the melt formation is more uniform in the thickness direction and most ofThis paper investigates the numerical simulations of multi-kilowatt disk laser and fiber laser welding, ranging from 6 to 18 kW to study the behavior of molten pool in 20-mm-thick steel plate by using Volume-Of-Fluid (VOF) method and several mathematical models like Gaussian heat source, recoil pressure, Marangoni flow, buoyancy force, and additional shear stress and heat source due to the metallic vapor. Vortex flow pattern is observed for higher laser power except for 6-kW case, and the higher the laser power, the bigger the vortex flow pattern. Welding speed has an influence on molten pool in terms of depth of penetration and size of molten pool, but overall shape of molten pool remains the same. The reasons for the vortex flow pattern in high-power laser welding are the absorption of more energy at the bottom of keyhole, which promotes more liquid metal at the bottom, while for lower power with lower speed, the melt formation is more uniform in the thickness direction and most of the molten metal in the lower part of keyhole reaches the top of molten pool, and consequently, no vortex flow pattern is observed in the keyhole bottom.zeige mehrzeige weniger

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Autor*innen:M. Sohail, S.-W. Han, S.-J. Na, Andrey GumenyukORCiD, Michael RethmeierORCiD
Dokumenttyp:Zeitschriftenartikel
Veröffentlichungsform:Verlagsliteratur
Sprache:Englisch
Titel des übergeordneten Werkes (Englisch):Welding in the world
Jahr der Erstveröffentlichung:2014
Herausgeber (Institution):International Institute of Welding
Verlag:Springer
Verlagsort:Oxford
Jahrgang/Band:58
Ausgabe/Heft:3
Erste Seite:269
Letzte Seite:277
Freie Schlagwörter:Flow; Laser welding; Mathematical models; Molten pool; Simulating
DOI:10.1007/s40194-014-0112-4
ISSN:0043-2288
ISSN:1878-6669
Verfügbarkeit des Dokuments:Datei im Netzwerk der BAM verfügbar ("Closed Access")
Datum der Freischaltung:20.02.2016
Referierte Publikation:Ja
Datum der Eintragung als referierte Publikation:08.05.2014
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