Caída de bloques de hielo en los frentes del glaciar de casquete de la Isla Livingston (Archipiélago de la Shetland del Sur). Detección por métodos sísmicos. Influencia de las variables ambientales.

Se han utilizado los datos procedentes de una red (array) sísmica situada en la isla Livingston para estudiar la evolución de las caídas de bloques de hielo en los frentes de los glaciares (calving). Pa rtiendo de que la causa fundamental de las caídas de bloques es el flujo del hielo, se ha estudiado la influencia de la temperatura ambiental, la variación del nivel de la marea, la humedad y la velocidad del viento sobre este fenómeno. Como principal conclusión se deduce que la temperatura ambiental es el factor que ejerce una mayor y más directa influencia sobre las caídas de los bloques de hielo.

Liquid-crystalline ordering of antimicrobial peptide-DNA complexes controls TLR9 activation.

Double-stranded DNA (dsDNA) can trigger the production of type I interferon (IFN) in plasmacytoid dendritic cells (pDCs) by binding to endosomal Toll-like receptor-9 (TLR9; refs , , , , ). It is also known that the formation of DNA-antimicrobial peptide complexes can lead to autoimmune diseases via amplification of pDC activation. Here, by combining X-ray scattering, computer simulations, microscopy and measurements of pDC IFN production, we demonstrate that a broad range of antimicrobial peptides and other cationic molecules cause similar effects, and elucidate the criteria for amplification. TLR9 activation depends on both the inter-DNA spacing and the multiplicity of parallel DNA ligands in the self-assembled liquid-crystalline complex. Complexes with a grill-like arrangement of DNA at the optimum spacing can interlock with multiple TLR9 like a zipper, leading to multivalent electrostatic interactions that drastically amplify binding and thereby the immune response. Our results suggest that TLR9 activation and thus TLR9-mediated immune responses can be modulated deterministically.

Synergies between optical and physical variables in intercepting parabolic targets.

Interception requires precise estimation of time-to-contact (TTC) information. A long-standing view posits that all relevant information for extracting TTC is available in the angular variables, which result from the projection of distal objecs on to the retina. The diferent timing models rooted in this tradition have consequently relied on combining visual angle and its rate of expansion in diferent ways with tau being the most well-known solution for TTC...

Les "graffiti" sur céramique d'"Aventicum" (Avenches) : éléments de réflexion sur la population du "Caput Ciuitatis Heluetiorum"

Cette étude porte sur les 1829 graffiti sur céramique d'époque gallo-romaine retrouvés sur le site d'Avenches. Ils offrent de précieux repères pour estimer les effets de la romanisation et les persistances des traditions indigènes. Soumis à un examen attentif combinant les approches linguistique, iconographique, céramologique, spatiale et chronologique, ils nous renseignent sur certains domaines, comme les pratiques religieuses, les modes de consommation, les usages commerciaux et le système de mesure employé, mais également sur la composition de la société, via les tendances onomastiques. Les dessins et les graffiti indéterminés, qui sont difficiles ou impossibles à comprendre, permettent néanmoins de susciter la réflexion sur plusieurs questions, comme la valeur des symboles et de certains dessins, le sens des graffiti équivoques. Les informations épigraphiques, la restitution des inscriptions et l'étude de l'alphabet fournissent également des renseignements importants sur l'écriture, la langue, l'éducation et le degré d'alphabétisation de la population. Se rapportant à une autre catégorie de la population d'Avenches, celle des artisans, les quelques graffiti ante cocturam livrent quant à eux des informations concernant l'organisation sociale et l'histoire des artisans. Combiner les résultats obtenus dans différents domaines est primordial pour comprendre le phénomène des graffiti à Avenches durant l'époque romaine. Deux questions reviennent systématiquement dans chacun de nos chapitres : l'identité des auteurs des graffiti et la signification du message gravé. Cette dernière est parfois limpide ; plus souvent elle donne lieu à diverses interprétations. Mais qui sont les scripteurs ? Certaines couches de la société sont-elles à exclure ou à privilégier ? On sait que l'élite des helvètes avait obtenu très tôt la citoyenneté romaine, mais les utilisateurs des récipients appartenaient-ils à cette élite ? En principe, tout un chacun avait la possibilité d'inscrire son nom sur un récipient, qu'il fût de basse extraction ou qu'il se trouvât au somment de la hiérarchie sociale de la cité. Ce sont les circonstances qui conduisent un individu à graver son nom sur un récipient : pour éviter de le perdre, pour qu'on ne l'utilise pas, ou pour le reconnaître à l'occasion d'une célébration, dans un cadre communautaire. Vu la prédominance des noms latins indigènes et gaulois, les nombreux noms grecs et la rareté des noms italiens, faut-il déduire que les scripteurs appartenaient aux couches basses et moyennes de la population ? Ce serait faire fi des mises en garde et des précautions appliquées tout au long de l'étude. D'un point de vue terminologique, il apparaît que la formule « marque de propriété » est une appellation générique se rapportant à un geste bien précis, mais réalisé dans des circonstances très variables. Les auteurs des graffiti ne composent en tout cas pas un groupe homogène. Des femmes, des hommes et peut-être des enfants ont laissé leurs traces sur les récipients. Leur statut, leur condition sociale et leur origine ne sont pas aisés à identifier. L'origine des noms révèle des tendances sur la mode onomastique, tandis que la forme qu'ils revêtent en relation avec le statut de la ville nous conduit à d'intéressantes constatations diachroniques sur l'onomastique de la population d'Avenches. La présence des indications chiffrées et des abréviations codifiées est à mettre en relation avec les besoins domestiques, de la cuisine et de l'approvisionnement, avec le monde du commerce et de l'artisanat, pour la vente ou pour le contrôle de la production. La variété des écritures est probablement liée au support et au type de message inscrit, mais elle témoigne également d'une production épigraphique provenant d'un spectre relativement large de la population, qui se tourne vers cette pratique de l'écrit pour répondre à des besoins quotidiens.

L'exploitation des peintures en spray en criminalistique: mise en place d'une procédure de gestion et de comparaison des spectres infrarouges à l'aide des statistiques multivariées

La spectroscopie infrarouge (FTIR) est une technique de choix dans l'analyse des peintures en spray (traces ou bonbonnes de référence), grâce à son fort pouvoir discriminant, sa sensibilité, et ses nombreuses possibilités d'échantillonnage. La comparaison des spectres obtenus est aujourd'hui principalement faite visuellement, mais cette procédure présente des limitations telles que la subjectivité de la prise de décision car celle-ci dépend de l'expérience et de la formation suivie par l'expert. De ce fait, de faibles différences d'intensités relatives entre deux pics peuvent être perçues différemment par des experts, même au sein d'un même laboratoire. Lorsqu'il s'agit de justifier ces différences, certains les expliqueront par la méthode analytique utilisée, alors que d'autres estimeront plutôt qu'il s'agit d'une variabilité intrinsèque à la peinture et/ou à son vécu (par exemple homogénéité, sprayage, ou dégradation). Ce travail propose d'étudier statistiquement les différentes sources de variabilité observables dans les spectres infrarouges, de les identifier, de les comprendre et tenter de les minimiser. Le deuxième objectif principal est de proposer une procédure de comparaison des spectres qui soit davantage transparente et permette d'obtenir des réponses reproductibles indépendamment des experts interrogés. La première partie du travail traite de l'optimisation de la mesure infrarouge et des principaux paramètres analytiques. Les conditions nécessaires afin d'obtenir des spectres reproductibles et minimisant la variation au sein d'un même échantillon (intra-variabilité) sont présentées. Par la suite une procédure de correction des spectres est proposée au moyen de prétraitements et de sélections de variables, afin de minimiser les erreurs systématiques et aléatoires restantes, et de maximiser l'information chimique pertinente. La seconde partie présente une étude de marché effectuée sur 74 bonbonnes de peintures en spray représentatives du marché suisse. Les capacités de discrimination de la méthode FTIR au niveau de la marque et du modèle sont évaluées au moyen d'une procédure visuelle, et comparées à diverses procédures statistiques. Les limites inférieures de discrimination sont testées sur des peintures de marques et modèles identiques mais provenant de différents lots de production. Les résultats ont montré que la composition en pigments était particulièrement discriminante, à cause des étapes de corrections et d'ajustement de la couleur subies lors de la production. Les particularités associées aux peintures en spray présentes sous forme de traces (graffitis, gouttelettes) ont également été testées. Trois éléments sont mis en évidence et leur influence sur le spectre infrarouge résultant testée : 1) le temps minimum de secouage nécessaire afin d'obtenir une homogénéité suffisante de la peinture et, en conséquence, de la surface peinte, 2) la dégradation initiée par le rayonnement ultra- violet en extérieur, et 3) la contamination provenant du support lors du prélèvement. Finalement une étude de population a été réalisée sur 35 graffitis de la région lausannoise et les résultats comparés à l'étude de marché des bonbonnes en spray. La dernière partie de ce travail s'est concentrée sur l'étape de prise de décision lors de la comparaison de spectres deux-à-deux, en essayant premièrement de comprendre la pratique actuelle au sein des laboratoires au moyen d'un questionnaire, puis de proposer une méthode statistique de comparaison permettant d'améliorer l'objectivité et la transparence lors de la prise de décision. Une méthode de comparaison basée sur la corrélation entre les spectres est proposée, et ensuite combinée à une évaluation Bayesienne de l'élément de preuve au niveau de la source et au niveau de l'activité. Finalement des exemples pratiques sont présentés et la méthodologie est discutée afin de définir le rôle précis de l'expert et des statistiques dans la procédure globale d'analyse des peintures. -- Infrared spectroscopy (FTIR) is a technique of choice for analyzing spray paint speciments (i.e. traces) and reference samples (i.e. cans seized from suspects) due to its high discriminating power, sensitivity and sampling possibilities. The comparison of the spectra is currently carried out visually, but this procedure has limitations such as the subjectivity in the decision due to its dependency on the experience and training of the expert. This implies that small differences in the relative intensity of two peaks can be perceived differently by experts, even between analysts working in the same laboratory. When it comes to justifying these differences, some will explain them by the analytical technique, while others will estimate that the observed differences are mostly due to an intrinsic variability from the paint sample and/or its acquired characteristics (for example homogeneity, spraying, or degradation). This work proposes to statistically study the different sources of variability observed in infrared spectra, to identify them, understand them and try to minimize them. The second goal is to propose a procedure for spectra comparison that is more transparent, and allows obtaining reproducible answers being independent from the expert. The first part of the manuscript focuses on the optimization of infrared measurement and on the main analytical parameters. The necessary conditions to obtain reproducible spectra with a minimized variation within a sample (intra-variability) are presented. Following that a procedure of spectral correction is then proposed using pretreatments and variable selection methods, in order to minimize systematic and random errors, and increase simultaneously relevant chemical information. The second part presents a market study of 74 spray paints representative of the Swiss market. The discrimination capabilities of FTIR at the brand and model level are evaluated by means of visual and statistical procedures. The inferior limits of discrimination are tested on paints coming from the same brand and model, but from different production batches. The results showed that the pigment composition was particularly discriminatory, because of the corrections and adjustments made to the paint color during its manufacturing process. The features associated with spray paint traces (graffitis, droplets) were also tested. Three elements were identified and their influence on the resulting infrared spectra were tested: 1) the minimum shaking time necessary to obtain a sufficient homogeneity of the paint and subsequently of the painted surface, 2) the degradation initiated by ultraviolet radiation in an exterior environment, and 3) the contamination from the support when paint is recovered. Finally a population study was performed on 35 graffitis coming from the city of Lausanne and surroundings areas, and the results were compared to the previous market study of spray cans. The last part concentrated on the decision process during the pairwise comparison of spectra. First, an understanding of the actual practice among laboratories was initiated by submitting a questionnaire. Then, a proposition for a statistical method of comparison was advanced to improve the objectivity and transparency during the decision process. A method of comparison based on the correlation between spectra is proposed, followed by the integration into a Bayesian framework at both source and activity levels. Finally, some case examples are presented and the recommended methodology is discussed in order to define the role of the expert as well as the contribution of the tested statistical approach within a global analytical sequence for paint examinations.

Assessing positive mental health in people with chronic physical health problems: correlations with socio-demographic variables and physical health status

Background: A holistic perspective on health implies giving careful consideration to the relationship between physical and mental health. In this regard the present study sought to determine the level of Positive Mental Health (PMH) among people with chronic physical health problems, and to examine the relationship between the observed levels of PMH and both physical health status and socio-demographic variables. Methods: The study was based on the Multifactor Model of Positive Mental Health (Lluch, 1999), which comprises six factors: Personal Satisfaction (F1), Prosocial Attitude (F2), Self-control (F3), Autonomy (F4), Problem-solving and Self-actualization (F5), and Interpersonal Relationship Skills (F6). The sample comprised 259 adults with chronic physical health problems who were recruited through a primary care center in the province of Barcelona (Spain). Positive mental health was assessed by means of the Positive Mental Health Questionnaire (Lluch, 1999). Results: Levels of PMH differed, either on the global scale or on specific factors, in relation to the following variables: age: global PMH scores decreased with age (r=-0.129; p=0.038); b) gender: men scored higher on F1 (t=2.203; p=0.028) and F4 (t=3.182; p=0.002), while women scored higher on F2 (t -3.086; p=0.002) and F6 (t=-2.744; p=0.007); c) number of health conditions: the fewer the number of health problems the higher the PMH score on F5 (r=-0.146; p=0.019); d) daily medication: polymedication patients had lower PMH scores, both globally and on various factors; e) use of analgesics: occasional use of painkillers was associated with higher PMH scores on F1 (t=-2.811; p=0.006). There were no significant differences in global PMH scores according to the type of chronic health condition. The only significant difference in the analysis by factors was that patients with hypertension obtained lower PMH scores on the factor Autonomy (t=2.165; p=0.032). Conclusions: Most people with chronic physical health problems have medium or high levels of PMH. The variables that adversely affect PMH are old age, polypharmacy and frequent consumption of analgesics. The type of health problem does not influence the levels of PMH. Much more extensive studies with samples without chronic pathology are now required in order to be able to draw more robust conclusions.

Estimación de funciones no lineales en mezclas post-no lineales

This paper proposes a new method for blindly inverting a nonlinear mapping which transforms a sum of random variables. This is the case of post-nonlinear (PNL) source separation mixtures. The importance of the method is based on the fact that it permits to decouple the estimation of the nonlinear part from the estimation of the linear one. Only the nonlinear part is inverted, without considering on the linear part. Hence the initial problem is transformed into a linear one that can then be solved with any convenient linear algorithm. The method is compared with other existing algorithms for blindly approximating nonlinear mappings. Experiments show that the proposed algorithm outperforms the results obtained with other algorithms and give a reasonably good linearized data

Com fer una anàlisi quantitativa de dades de tipus descriptiu amb el paquet estadístic de l"SPSS?

En l"actualitat és difícil parlar de processos estadístics d"anàlisi quantitativa de dades sense fer referència a la informàtica aplicada a la recerca. Aquests recursos informàtics es basen sovint en paquets de programes informàtics que tenen l"objectiu d"ajudar al/a la investigador/a en la fase d"anàlisi de dades. En aquests moments un dels paquets més perfeccionats i complets és l"SPSS (Statistical Package for the Social Sciences). L"SPSS és un paquet de programes per tal de dur a terme l"anàlisi estadística de les dades. Constitueix una aplicació estadística força potent, de la qual s"han anat desenvolupant diverses versions des dels seus inicis, als anys setanta. En aquest manual les sortides d"ordinador que es presenten pertanyen a la versió 11.0.1. No obstant això, tot i que la forma ha anat variant des dels inicis, pel que fa al funcionament segueix essent molt similar entre les diferents versions. Abans d"iniciar-nos en la utilització de les aplicacions de l"SPSS és important familiaritzarse amb algunes de les finestres que més farem servir. En entrar a l"SPSS el primer que ens trobem és l"editor de dades. Aquesta finestra visualitza, bàsicament, les dades que anirem introduint. L"editor de dades inclou dues opcions: la Vista de les dades i la de les variables. Aquestes opcions es poden seleccionar a partir de les dues pestanyes que es presenten en la part inferior. La vista de dades conté el menú general i la matriu de dades. Aquesta matriu s"estructura amb els casos a les files i les variables a les columnes.

Localized prostate cancer in Norway, the United States, and Spain: between-country differences of variables before treatment among patients eligible for curative treatment

Between-country differences in medical and sociodemographic variables, and patient-related outcomes (PROs) before treatment might explain published variations of side effects after radical prostatecomy (RP) or radiotherapy (RAD) for prostate cancer (PCa). This hypothesis was tested among 1908 patients from the United States, Spain, and Norway. Significant between-country differences were observed for most factors investigated before treatment. The observations should be considered in comparison of the frequency and severity of internationally published studies. Background: In men with PCa, large variations of PROs after RP or high-dose RAD might be related to betweencountry differences of medical and sociodemographic variables, and differences in PROs before treatment in the sexual and urinary domains. Patients and Methods: In 1908 patients with localized PCa from Norway, the United States, or Spain, the relation between medical (prostate-specific antigen, Gleason score, cT-category) and sociodemographic variables (age, education, marital status) before treatment was investigated. Using the Expanded Prostate Cancer Index Composite questionnaire, PROs before treatment within the sexual and urinary domains were also considered. Results: Compared with the European patients, American patients were younger, fewer had comorbid conditions, and more had a high education level. Fifty-three percent of the US men eligible for RP had low-risk tumors compared with 42% and 31% among the Norwegian and the Spanish patients, respectively. Among the Spanish RAD patients, 54% had had low-risk tumors compared with 34% of the American and 21% of the Norwegian men planned for RAD, respectively. Compared with the European patients, significantly fewer US patients reported moderate or severe sexual dysfunction and related problems. In most subgroups, the number of patients with sexual or urinary dysfunction exceeded that of patients with bother related to the reported dysfunction. Conclusion: Statistically significant between-country differences were observed in medical and sociodemographic variables, and in PROs before treatment within the sexual and urinary domains. Large differences between reported dysfunction and related problems within the sexual and urinary domains indicate that dysfunction and bother should be reported separately in addition to calculation of summary scores. The documented differences, not at least regarding PROs, might in part explain the large variation of side effects after treatment evident in the medical literature

Does working memory training affect decision making ? : a neuroeconomic study

We all make decisions of varying levels of importance every day. Because making a decision implies that there are alternative choices to be considered, almost all decision involves some conflicts or dissatisfaction. Traditional economic models esteem that a person must weight the positive and negative outcomes of each option, and based on all these inferences, determines which option is the best for that particular situation. However, individuals rather act as irrational agents and tend to deviate from these rational choices. They somewhat evaluate the outcomes' subjective value, namely, when they face a risky choice leading to losses, people are inclined to have some preference for risk over certainty, while when facing a risky choice leading to gains, people often avoid to take risks and choose the most certain option. Yet, it is assumed that decision making is balanced between deliberative and emotional components. Distinct neural regions underpin these factors: the deliberative pathway that corresponds to executive functions, implies the activation of the prefrontal cortex, while the emotional pathway tends to activate the limbic system. These circuits appear to be altered in individuals with ADHD, and result, amongst others, in impaired decision making capacities. Their impulsive and inattentive behaviors are likely to be the cause of their irrational attitude towards risk taking. Still, a possible solution is to administrate these individuals a drug treatment, with the knowledge that it might have several side effects. However, an alternative treatment that relies on cognitive rehabilitation might be appropriate. This project was therefore aimed at investigate whether an intensive working memory training could have a spillover effect on decision making in adults with ADHD and in age-matched healthy controls. We designed a decision making task where the participants had to select an amount to gamble with the chance of 1/3 to win four times the chosen amount, while in the other cases they could loose their investment. Their performances were recorded using electroencephalography prior and after a one-month Dual N-Back training and the possible near and far transfer effects were investigated. Overall, we found that the performance during the gambling task was modulated by personality factors and by the importance of the symptoms at the pretest session. At posttest, we found that all individuals demonstrated an improvement on the Dual N-Back and on similar untrained dimensions. In addition, we discovered that not only the adults with ADHD showed a stable decrease of the symptomatology, as evaluated by the CAARS inventory, but this reduction was also detected in the control samples. In addition, Event-Related Potential (ERP) data are in favor of an change within prefrontal and parietal cortices. These results suggest that cognitive remediation can be effective in adults with ADHD, and in healthy controls. An important complement of this work would be the examination of the data in regard to the attentional networks, which could empower the fact that complex programs covering the remediation of several executive functions' dimensions is not required, a unique working memory training can be sufficient. -- Nous prenons tous chaque jour des décisions ayant des niveaux d'importance variables. Toutes les décisions ont une composante conflictuelle et d'insatisfaction, car prendre une décision implique qu'il y ait des choix alternatifs à considérer. Les modèles économiques traditionnels estiment qu'une personne doit peser les conséquences positives et négatives de chaque option et en se basant sur ces inférences, détermine quelle option est la meilleure dans une situation particulière. Cependant, les individus peuvent dévier de ces choix rationnels. Ils évaluent plutôt les valeur subjective des résultats, c'est-à-dire que lorsqu'ils sont face à un choix risqué pouvant les mener à des pertes, les gens ont tendance à avoir des préférences pour le risque à la place de la certitude, tandis que lorsqu'ils sont face à un choix risqué pouvant les conduire à un gain, ils évitent de prendre des risques et choisissent l'option la plus su^re. De nos jours, il est considéré que la prise de décision est balancée entre des composantes délibératives et émotionnelles. Ces facteurs sont sous-tendus par des régions neurales distinctes: le chemin délibératif, correspondant aux fonctions exécutives, implique l'activation du cortex préfrontal, tandis que le chemin émotionnel active le système limbique. Ces circuits semblent être dysfonctionnels chez les individus ayant un TDAH, et résulte, entre autres, en des capacités de prise de décision altérées. Leurs comportements impulsifs et inattentifs sont probablement la cause de ces attitudes irrationnelles face au risque. Cependant, une solution possible est de leur administrer un traitement médicamenteux, en prenant en compte les potentiels effets secondaires. Un traitement alternatif se reposant sur une réhabilitation cognitive pourrait être appropriée. Le but de ce projet est donc de déterminer si un entrainement intensif de la mémoire de travail peut avoir un effet sur la prise de décision chez des adultes ayant un TDAH et chez des contrôles sains du même âge. Nous avons conçu une tâche de prise de décision dans laquelle les participants devaient sélectionner un montant à jouer en ayant une chance sur trois de gagner quatre fois le montant choisi, alors que dans l'autre cas, ils pouvaient perdre leur investissement. Leurs performances ont été enregistrées en utilisant l'électroencéphalographie avant et après un entrainement d'un mois au Dual N-Back, et nous avons étudié les possibles effets de transfert. Dans l'ensemble, nous avons trouvé au pré-test que les performances au cours du jeu d'argent étaient modulées par les facteurs de personnalité, et par le degré des sympt^omes. Au post-test, nous avons non seulement trouvé que les adultes ayant un TDAH montraient une diminutions stable des symptômes, qui étaient évalués par le questionnaire du CAARS, mais que cette réduction était également perçue dans l'échantillon des contrôles. Les rsultats expérimentaux mesurés à l'aide de l'éléctroencéphalographie suggèrent un changement dans les cortex préfrontaux et pariétaux. Ces résultats suggèrent que la remédiation cognitive est efficace chez les adultes ayant un TDAH, mais produit aussi un effet chez les contrôles sains. Un complément important de ce travail pourrait examiner les données sur l'attention, qui pourraient renforcer l'idée qu'il n'est pas nécessaire d'utiliser des programmes complexes englobant la remédiation de plusieurs dimensions des fonctions exécutives, un simple entraiment de la mémoire de travail devrait suffire.

Las emociones como variables relacionadas con el cambio de hábitos de salud en familiares y amigos próximos de enfermos de cáncer

Study of the changes in health habits of 105 cancer patients’ relatives and close friends after the diagnosis. The aim is to try to verify whether the knowledge of the disease has got some impact in the modification of their life styles. The emotional alterations influence in this change of behaviour has been analysed futhermore. An interview of own creation and HADS (Anxiety Hospital and Depression Scale of Zigmond and Snaith, 1983) instrument, in a Spanish and a Catalan version, were used with this aim. The results show that 21.1% of the participants presented positive changes in their health habits after the diagnosis of the relative or close friend and 11.5% showed negative changes. In relation to the role of the emotions, averages of anxiety (14,33; d.t.=4,98) and depressive (10,17; d.t.=4,93) symptoms were higher in those subjects who made negative changes than in those who did not make any change (9,32; d.t.=5,37 and 6,33; d.t.=4,64). In addition, the youngest participants, with more depressive symptoms and who visit the subject more often, are those who become more assets modifying health habits. The results suggest that emotional alterations, mainly depressive symptoms, are associated with negative change and, therefore, it would be suitable to lend some type of attention to these alterations in the population studied with the purpose of improving their present and future health

The effects of some variables on CO2 laser-MAG hybrid welding

The CO2-laser-MAG hybrid welding process has been shown to be a productive choice for the welding industry, being used in e.g. the shipbuilding, pipe and beam manufacturing, and automotive industries. It provides an opportunity to increase the productivity of welding of joints containing air gaps compared with autogenous laser beam welding, with associated reductions in distortion and marked increases in welding speeds and penetration in comparison with both arc and autogenous laser welding. The literature study indicated that the phenomena of laser hybrid welding are mostly being studied using bead-on-plate welding or zero air gap configurations. This study shows it very clearly that the CO2 laser-MAG hybrid welding process is completely different, when there is a groove with an air gap. As in case of industrial use it is excepted that welding is performed for non-zero grooves, this study is of great importance for industrial applications. The results of this study indicate that by using a 6 kW CO2 laser-MAG hybrid welding process, the welding speed may also be increased if an air gap is present in the joint. Experimental trials indicated that the welding speed may be increased by 30-82% when compared with bead-on-plate welding, or welding of a joint with no air gap i.e. a joint prepared as optimum for autogenous laser welding. This study demonstrates very clearly, that the separation of the different processes, as well as the relative configurations of the processes (arc leading or trailing) affect welding performance significantly. These matters influence the droplet size and therefore the metal transfer mode, which in turn determined the resulting weld quality and the ability to bridge air gaps. Welding in bead-onplate mode, or of an I butt joint containing no air gap joint is facilitated by using a leading torch. This is due to the preheating effect of the arc, which increases the absorptivity of the work piece to the laser beam, enabling greater penetration and the use of higher welding speeds. With an air gap present, air gap bridging is more effectively achieved by using a trailing torch because of the lower arc power needed, the wider arc, and the movement of droplets predominantly towards the joint edges. The experiments showed, that the mode of metal transfer has a marked effect on gap bridgeability. Transfer of a single droplet per arc pulse may not be desirable if an air gap is present, because most of the droplets are directed towards the middle of the joint where no base material is present. In such cases, undercut is observed. Pulsed globular and rotational metal transfer modes enable molten metal to also be transferred to the joint edges, and are therefore superior metal transfer modes when bridging air gaps. It was also found very obvious, that process separation is an important factor in gap bridgeability. If process separation is too large, the resulting weld often exhibits sagging, or no weld may be formed at all as a result of the reduced interaction between the component processes. In contrast, if the processes are too close to one another, the processing region contains excess molten metal that may create difficulties for the keyhole to remain open. When the distance is optimised - i.e. a separation of 0-4 mm in this study, depending on the welding speed and beam-arc configuration - the processes act together, creating beneficial synergistic effects. The optimum process separation when using a trailing torch was found to be shorter (0-2 mm) than when a leading torch is used (2-4 mm); a result of the facilitation of weld pool motion when the latter configuration is adopted. This study demonstrates, that the MAG process used has a strong effect on the CO2-laser-MAG hybrid welding process. The laser beam welding component is relatively stable and easy to manage, with only two principal processing parameters (power and welding speed) needing to be adjusted. In contrast, the MAG process has a large number of processing parameters to optimise, all of which play an important role in the interaction between the laser beam and the arc. The parameters used for traditional MAG welding are often not optimal in achieving the most appropriate mode of metal transfer, and weld quality in laser hybrid welding, and must be optimised if the full range of benefits provided by hybrid welding are to be realised.