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焊接是汽车制造过程中一个关键环节#xff0c;白车身、发动机、底盘和变速箱等都离不开焊接工艺的应用#xff0c;主要涉及气保焊、电阻点焊、激光焊、电子束焊等多种焊接工艺。由于汽车车型众多、成形结构复杂、汽车制造质量、效率、成本等方面的综合要求。如何高效、…导语
焊接是汽车制造过程中一个关键环节白车身、发动机、底盘和变速箱等都离不开焊接工艺的应用主要涉及气保焊、电阻点焊、激光焊、电子束焊等多种焊接工艺。由于汽车车型众多、成形结构复杂、汽车制造质量、效率、成本等方面的综合要求。如何高效、低成本的研发出合理的焊接工艺对焊接工艺工程师无疑是个巨大的挑战。
传统的焊接工艺开发需要依靠工艺开发经验以及大量试验数据的积累而对于新的焊接工艺开发需要借助多次试错经验来获取符合产品质量要求的工艺但制定的工艺有没有更佳的替代方案这个有待进一步考证。在试错过程中实际数据的测量也是一个重大的挑战。通过焊接仿真分析可以实时的获取焊接过程中的变形结果并可以根据每道焊缝的焊接变形、应力等的结果来进行实时分析不仅数据的提取也变得更加方便也给焊接工艺开发规划提供了强有力的数据支撑更容易规划出合理的焊接顺序、焊接装夹位置等焊接工艺参数。
Simufact welding焊接工艺仿真方案
工业软件Simufact.welding作为世界领先的专业焊接工艺仿真软件能够有效协助工程师对焊接工艺参数、焊接顺序、焊接工装夹具、焊接方向等进行焊接工艺仿真分析不仅能分析焊接过程中的焊接变形、应力等还能对焊接后冷却和工装夹具卸载后的焊接变形、焊接残余应力等进行分析。通过使用Simufact.welding进行虚拟试错能获取最优的焊接工艺方案具有减少试错次数、缩短工艺研发周期节省人力、材料成本等优势为企业带来可观的成本收益。
汽车案例举例
上海大众汽车有限公司作为Simufact的资深客户已经熟练使用Simufact welding解决实际结构件的焊接变形问题随着仿真数据及仿真经验的积累针对不同结构和焊接工艺已经具备一些仿真判断标准。一些结构焊接工艺的规划经过Simufact welding仿真验证后帮助其提升了焊接变形质量控制受益明显。
以下案例来自上海大众汽车有限公司展示了Simufact welding焊接工艺仿真软件变形结果与实际焊接变形结果对比。结构分别为B柱热成型板激光焊接案例以及白车身侧围门框焊接变形。
上海大众汽车有限公司通过使用Simufact welding焊接仿真软件深刻认识到精确的仿真结果需要结合实际焊接工艺仿真如下图所示为实际焊装、焊接顺序工艺。 实际焊装及焊接顺序 Simufact welding焊接仿真软件可以导入实际焊接夹具的工装模型按照工装夹具的作用类型、作用力、作用时间等设置焊接顺序、焊接工艺参数等也可以按照实际焊接工艺参数进行设置。 Simufact welding仿真模型 为了获得更精确的结果需要进行热源校核以保证仿真的熔池与实际熔池尺寸对应。Simufact welding具有热计算功能并且具有焊枪监视器功能可以实时的监控焊接快速高效的校核出热源模型。 Simufact welding具有表面偏差功能可以实现仿真结果与CAD设计模型、扫描结果进行比较分析方便更直观的对变形进行详细分析。不仅如此还同样支持变形分量的对比用以研究主要变形方向的变形结果。如下图所示对比了仿真结果与实际扫描结果根据对比仿真结果与实际扫描结果对应非常好。 通过关注的6个测量点的数据对比分析可以看到扫描的变形结果与仿真的变形结果最小的误差只有2.61%最大的变形误差为8.13%。 同样的方法对侧围门框激光焊接工艺进行仿真按照实际的工装、焊接顺序、焊接方向、焊接工艺参数在Simufact welding建立焊接仿真模型模型如下图所示 侧围门框激光焊接仿真模型 通过与实际物理试验扫描结果对比Simufact welding 焊接变形仿真结果与实际焊接变形非常接近获得了较高的仿真精度大部分位置的变形误差控制在10%以内其中B 柱铰链孔附近y向变形最大预测结果为1.74mm扫描结果为2.00mm相对误差13%在仿真分析中这个误差也认为在合理的误差内。这个仿真分析中没有考虑钣金冲压成形产生的残余应力、回弹、壁厚减薄等对焊接工艺的影响。Simufact welding可以与Simufact forming钣金冲压成形功能实现冲压-焊接、焊接-冲压等工艺链仿真充分考虑了实际的制造工艺链。 侧围外板的Y向变形模拟结果与扫描结果对比 总 结
● 通过Simufact welding对热成型B柱激光焊接过程进行分析与实际扫描结果对比仿真结果与实际结果一致性较好验证了Simufact welding焊接变形仿真分析的可靠性
● 通过Simufact welding对白车身侧围外板激光焊接过程的仿真分析与实际扫描结果对比仿真结果与实际变形结果对应较好再次验证了Simufact welding焊接变形仿真分析的可靠性
● 通过Simufact welding对焊接工艺过程的仿真可以对焊接工艺参数、工装夹具、焊接顺序、焊接方向等进行仿真分析可以对焊接变形、焊接残余应力、熔池、热影响区、相组织、温度场等进行仿真分析代替或减少物理试错节省人力、物力缩短研发周期助力焊接工艺开发。
参考文献
黄平华王庆基于焊接模拟的B柱激光焊接变形预测[J]热加工工艺2018 47(11)207-210 更多信息 请关注庭田科技
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