Modelling Gas Metal Arc Weld Geometry Using Artificial Neural Network Technology

Abstract

AbstractAbstractA backpropagation network system for predicting gas metal arc (GMA) bead-on-plate weld geometry from current, voltage and wire travel speed is reported in this study. Moreover, workpiece thickness is a variable that is taken into consideration because its effect on weld shape is to this point unknown in practice. The database consists of some ninety six welds (cross-sectional weld shapes and corresponding welding parameters). DCEP polarity, C-25 shielding and electrode diameter and extension of 0.9 and 19 mm respectively are assumed fixed for this study—eonsistent with the experimental database used to train and test the technology. For the purposes of this investigation, weld bead size and shape are defined by bead width, bead height, penetration and a new parameter, bay length at 22.5°, introduced to model the underbead recession that occurs in deeper penetration welds. For pictorial representation, the upper bead is modelled by fitting a parabola to the bead width and reinforcement height while a combination of parabolas is suggested for the bead shape below the plate surface given the width, penetration and bay length. Deposit and plate fusion areas are also included. Finally, the reverse problem—predicting the welding parameters (current, voltage and travel speed) to achieve a given weld shape—is discussed in terms of the study. © 1999 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved. Résumé Dans cette étude, on discute d'un système de réseau de propagation rétroactive pour la prédiction de la géométrie de la soudure du cordon déposé par soudage à l'arc sous protection gazeuse avec fill électrode fusible, à partir du courant, du voltage et de la vitesse de deroulement du fil. En plus, l'epaisseur de la pièce est une variable qui est prise en considération parce que son effet sur la forme de la soudure est, jusqu'a ce point inconnu, en pratique. La base de données consiste en quelque quatre-vingt seize soudures (coupes transversales de formes de soudure et parametres de soudage correspondants). Dans cette étude, on assume que les éléments qui suivent sont fixes: polarite DCEP (courant direct, électrode positive), gaz protecteur C-25, diamétre et extension de l'électrode de 0.9 mm et 19 mm, respectivement. Ceci est consistant avec la base de données expérimentales utilisée pour etablir et évaluer la technique. Pour les fins de cette investigation, la taille et la forme due cordon de soudure sont définies par la largeur du cordon, par sa hauteur, par la penetration et par un nouveau paramétre, la longueur de baie à 22.5°, introduit pour modéliser la récession sous le cordon qui se produit avec les soudures à penetration plus profonde. Pour une representation picturale, les cordon superieur est modelise en assujettissant une parabole a la largeur du cordon et a la hauteur du renforcement alors qu'une combinaison de paraboles est suggeree pur la forme due cordon sous la surface de la plaque, etant donne la largeur, la penetration et la longueur de baie. On inclut egalement les zones de depot et de fusion de la plaque. Finalement, on discute, dans le cadre de cette etude, du probleme inverse—la prediction des parametres de soudage (courant, voltage et vitesse de deplacement) pur l'obtention d'une forme donnée de soudure. © 1999 Canadian Institute of Mining and Metallurgy. Published by Elsevier Science Ltd. All rights reserved.