Simulation support for radical improvement of welding
- Reference number
- SM08-0005
- Start and end dates
- 090101-101231
- Amount granted
- 1 140 000 SEK
- Administrative organization
- ESAB AB
- Research area
- Other
Summary
The aim and focus of the proposed research is to investigate implementing process simulation support in weld equipment development, in particular using and extending on current research at the University West welding group to couple electromagnetic simulations to the thermal and mechanical problems. Thus, ongoing development projects at ESAB will be connected with welding arc, weld pool and weld defect simulation projects at University West. Modelling and simulation of manufacturing processes are receiving increased recognition in academia, and simualtion of some manufacturing processes is gaining acceptance in such industries. For welding, though, industrial use of simulations is still at a rudimentary stage, because of the interdisciplinary complexity of the welding process, which involves plasma physics, electromagnetism, fluid mechanics, metallurgy and solid mechanics. However, the potential of using weld process simulations for tailoring the process are huge, especially when coupled to modern high-speed control. E.g., electric arc tandem welding could be designed to shift the heat input between filler material and workpiece during operation, always producing optimal weld properties. Starting with assessing the gap between industrial procedures and needs on one hand and academic knowledge and capabilities on the other, a roadmap for dramatically increasing productivity and quality in welding will be drawn up, and selected key components of welding will be simulated.
Popular science description
Projektet syftar till att förbättra förutsättningarna för radikala förbättringar i svetsprocessen genom att använda datorberäkningar för att förstå hur energi tillförs och sprids i en svetsfog med tillsatsmaterial. Simuleringar som genomförts i akademisk miljö verkar lovande för att utnyttja dessa i industritillämpning för att förbättra svetsprocessen, t.ex. genom att stabilisera förloppet så att man kan svetsa vid högre hastigheter eller med bättre kvalitet än vad som är möjligt idag utan återkoppling. För att kunna göra detta krävs kunskap om detaljer i processen som är svåra att mäta direkt: kedjan styrparametrar - processförlopp - svetskvalitet måste brytas upp i beståndsdelar genom att simulera processen för att ge information om vad i själva processen som kan mätas och samtidigt ger tillräcklig information om processförhållandena för att man ska kunna styra den färdiga svetsens egenskaper. Projektet kommer speciellt att studera hur det kraftiga elektromagnetiska fältet går från "överslaget" mellan svetselektrod och metall, genom smältan och in i fast metall. Detta elektromagnetiska fält påverkar kraftigt temperaturer och även smältans yta vilket ger ett komplicerat kopplat problem som vi avser lösa genom datorsimuleringar.