Numerical simulation of the laser welding

Abstract

The model takes into consideration thermophysical and metallurgical properties of th remelting steel, laser beam parameters and boundary conditions of the process. As a result of heating the material, in the area of laser beam operation a weld pool is being created whose shape and size depends on convection caused by the Marangoni force. The direction of the liquid stream depends on the temperature gradient on the surface and on the chemical composition as well. The model created allows to predict the weld pool shape depending on material properties, beam parameters, and boundary conditions of the sample.

Model uwzględnia własności termofizyczne i metalurgiczne przetapianej stali, parametry wiązki laserowej i warunki brzegowe procesu. W wyniku nagrzania materiału w obszarze działania wiązki lasera tworzy się jeziorko cieczy, którego kształt i rozmiar zależą od konwekcji wywołanej siłą Marangoniego. Kierunek strumienia cieczy zależy od gradientu temperatury na powierzchni, a także składu chemicznego. Utworzony model pozwala na przewidywanie kształtu strefy przetopionej w zależności od własności fizycznych materiału, parametrów wiązki i warunków brzegowych próbki.