焊接是制造業中普遍使用的一種連接工藝，通過加熱金屬材料并利用焊接材料粘結在一起。然而，焊接也是一個非常復雜的工藝，它可能會產生缺陷和結構問題。這些缺陷和問題可能會嚴重地影響產品的質量和性能，最終導致不必要的安全隱患。

為了避免這些問題，生產商可以采用 Simufact Welding 等仿真軟件，通過模擬整個焊接過程，預測并避免缺陷的產生。該軟件使用先進的數值仿真和模擬技術，能夠生成三維熱力學模型和結構模型，預測焊接過程中的變形、殘余應力和缺陷情況，幫助生產商優化焊接工藝，提高產品質量。

【資料圖】

與傳統的設計方法相比，通過仿真工具來優化工藝能夠大大降低成本和時間。生產商可以在電腦上進行模擬，而不是通過試錯法進行實驗操作。這種方法可以消除信息的歧義，減少測試周期和測試費用，并確保焊接結果的準確性。

Simufact Welding 工藝仿真軟件的實際應用效果已經證明了它的可行性和優勢。該軟件已經在多個面向工業領域的工藝模擬中被使用，能夠幫助不同行業的生產商預測并避免潛在的結構問題。例如，Simufact Welding 可以通過加熱、制冷、退火等工藝模擬技術有效預測電子器件生產中焊接殘留應力和變形，并且在實際中應用進行驗證。

挑戰：

如今，現代底盤的概念和設計需要混合使用多種材料，以兼顧乘員的安全性（高強度和剛度）和實現減重、減少燃料消耗的目標。為了連接不同種材料的組件，多種不同的焊接技術被應用。在焊接過程中，引入的熱量熔化金屬并創造一個安全接頭所必須，但它也同時改變了熱影響區（HAZ）材料的微觀組織結構。這一變化可能進一步導致結構的失效，如在工作負載條件下焊縫附近發生開裂。

在焊接擺臂和扭力梁的子總成時，可以看到在熱影響區（HAZ）附近頻繁出現開裂問題。為實施上述子總成結構設計并預防失效，必須調查焊接條件及其對疲勞壽命的影響。

Simufact解決方案

為解決該技術問題并找到一個可行的工藝設計方案，MSC中國團隊開始協助客戶進行焊接過程仿真分析，并執行后續的疲勞壽命計算。關鍵點在于提供殘余應力和全部的“焊接歷史”（即變形、殘余應變、峰值溫度）作為疲勞壽命模擬的初始條件。Simufact Welding作為仿真工具用于預測相關結果值和優化不同焊接條件下的工藝參數。

焊接殘余應力顯著影響焊縫的疲勞耐久性能。傳統的結構和疲勞壽命有限元分析中，焊接殘余應力沒有被考慮，因此工程師無法復現開裂問題。采用Simufact Welding，工程師能夠復現擺臂的焊接過程，并獲得焊接殘余應力。通過結合疲勞分析和基于Simufact Welding得到的結果——焊接殘余應力，開裂問題成功復現。為減少焊接殘余應力和關鍵接頭的焊接變形，工程師將焊接順序進行了調整，并在Simufact Welding中進行了焊接工藝分析。終解決了開裂的問題，并將焊接變形控制在可接受的公差范圍內。上述工作流程被應用于擺臂和扭力梁兩種結構上，并能明顯和可持續地幫助用戶減少焊接殘余應力和變形，最終成功預防結構開裂問題。

受益：

長安汽車采用Simufact能夠精確預測焊接殘余應力和變形，并基于得到的焊接殘余應力等結果進行后續的焊縫疲勞性能分析，從而幫助企業降低開發階段的測試工作約20%的時間和10%的成本投入。