An investigation of a mathematical model for predicting weld bead geometry

Abstract

In recent years, there has been a significant growth in the use of automated and/or robotic welding systems. To develop these systems, mathematical models that correlate welding process parameters to the weld bead geometry are required. Partial-penetration, single-pass, bead-on-plate welds were therefore fabricated on 12mm mild steel AS 1204flats varying a number of different welding process parameters to obtain relationships between welding process parameters and weld bead geometry. Experimental results are compared to outputs obtained using a set of published formulae relating input variables to output parameters, and also utilized to develop a mathematical model explaining the relationship between gas metal arc welding (GMAW) variables and weld bead geometry. Using the theory of least squares, the welding process parameters such as wire diameter, welding voltage, arc current, welding speed are calculated from a desired weld bead size. Copyright © 1996 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd Résumé Au cours des récentes années, il y a eu une croissance importante de l'utilisation de systèmes de soudage automatisés et/ou robotisés. Pour développerces systèmes, des modèles mathématiques qui mettent en corrélation les paramètres du procédé de soudage à la géométrie du cordon de soudure sont essentiels. Des cordons à pénétration partielle, des cordons à passe unique et des cordons déposés ont donc été fabriqués avec des “plats” d'acier doux AS 1204 de 12mm en utilisant un nombre de paramètres diffèrents du procédé de soudage afin d' obtenir une relation entre les paramètres du procédé de soudage et la géométrie du cordon de soudure. Les résultats expérimentaux sont comparés aux données obtenues en utilisant une série de formules publiées reliant les variables d'entrée aux paramètres de sortie, et sont aussie utilisés pour développer un modèle mathématique expliquant la relation entre les variables du soudage au gaz à l'arc† (GMAW) et la géométrie du cordon de soudure. En utilisant la theorie des moindres carrés, les paramètres du procédé de soudage tels que le diamètre du fil, voltage de soudage, le courant de l'arc et la vitesse de soudage sont calculés à partir de la taille désirée du cordon de soudure.