Prediction of the weld shape in arc welding

Frédéric Roger (1) , Ky Dang Van (1)

1 LMS - Laboratoire de mécanique des solides

A numerical model of the arc welding process is presented. It deals with all arc welding process with and without filler metal (Gas Metal Arc Welding and Gas Tungsten Arc Welding). We consider the three dimensional modelling of the stationary weld pool with a free deformable surface. All coupled equations are solved by the finite volume method. We consider heat transfer ands fluid flow in the weld pool and the geometry of the free surface subjected to arc pressure and drop impact in GMAW. The location of the energy supplied by drops in the weld pool is assumed to be a function of the Weber number. Comparison with macrography shows a really good agreement of the model.

Un modèle numérique des procédés de soudage à l'arc est présenté. Il traite des procédés de soudage à l'arc avec et sans apport de matière (soudage MIG/MAG et TIG). Nous considérons la modélisation tridimensionnelle d'un bain de fusion stationnaire avec une surface libre déformable. Toutes les équations couplées sont résolues par la méthode des volumes finis. Nous considérons les transferts thermiques et l'écoulement dans le bain de fusion ainsi que la géométrie de la surface libre soumise à la pression d'arc et à l'impact des gouttes en soudage MIG/MAG. La position de l'énergie fournie par les gouttes dans le bain de fusion est supposée être une fonction du nombre de Weber. Des comparaisons avec des macrographies montrent un très bon accord du modèle.

Mots clés: arc welding; weld pool; drop impact; multiphysics; finite volume method

Domaines: Mécanique [physics.med-ph]

Frédéric Roger, Ky Dang Van. Prediction of the weld shape in arc welding: A numerical modeling example in multiphysics coupling. Revue Européenne des Éléments Finis, 2004, 13 (5-7), pp.713-724. ⟨10.3166/reef.13.713-724⟩. ⟨hal-00111420⟩