Modeling of Inconel 625 TIG welding process

Inconel 625 alloy is widely used in the aerospace industry because of its high strength, especially at high temperatures, corrosion resistance and excellent weldability. The study presents modeling of the TIG welding process using a Gaussian heat source. The calculations were performed using our in-house software Mod_FEM_met, designed for modeling, among others, welding processes using finite element method and employed as a service of PL-Grid+ infrastructure. The program has a modular structure, with the modules for solving the Navier-Stokes and heat transport equations together with a coupling super-module used in welding simulations. To increase computing speed and accuracy in areas with large error of approximation, adaptive meshes were used. Calculations were performed for plate made of Inconel 625. In the calculations the temperature dependent properties of Inconel 625 alloy, as well as thermal phenomena at the edges and inside the weld pool were taken into consideration. The results of the calculations include the dimensions and shape of the weld pool, as well the velocity and temperature fields. The results indicate how the efficiency of heat source can be used as a parameter to optimize the fitting of calculations to the experimental data.

---

Stop typu Inconel 625 jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym i kosmicznym ze względu na swoją wysoką wytrzymałość szczególnie w wysokich temperaturach, odporność na korozję i doskonałą spawalność. W pracy modelowano proces spawania TIG wykorzystując gaussowskie źródło ciepła. Obliczenia przeprowadzono wykorzystując własne oprogramowanie Mod_FEM_met, będące usługą infrastruktury PLGrid+, przeznaczone między innymi do modelowania procesu spawania za pomocą metody elementów skończonych. Program posiada strukturę modularną, w której wykorzystano moduły do rozwiązywania równań Naviera-Stokesa i transportu ciepła wraz z nadrzędnym modułem sprzęgającym użytym do modelowania spawania. Aby zwiększyć szybkość i dokładność obliczeń, w miejscach o dużym błędzie aproksymacji wykorzystano adaptacyjną siatkę. Obliczenia wykonano dla płytki wykonanej ze stopu Inconel 625. W obliczeniach uwzględniono zależność własności stopu Inconel 625 od temperatury oraz zjawiska termiczne na brzegach i wewnątrz obszaru jeziorka spawalniczego. Wynikiem obliczeń są wymiary i kształt jeziorka spawalniczego, pola prędkości i temperatury. Wyniki obliczeń wskazują, że parametrem optymalizującym dopasowanie wyników obliczeń do danych eksperymentalnych może być sprawność źródła ciepła.