引 言 

近年來，新能源汽車行業呈爆發式增長，已然成為全球能源轉型與汽車產業升級的核心方向。在新能源汽車中，電池系統占據核心地位，作為電池系統重要組成部分的電池盒，也發揮著不可或缺的作用 。目前，電池盒鋁合金框架結構主要通過焊接裝配的方式進行組裝，焊接變形問題不容忽視。若采用傳統試錯方式來解決焊接變形問題，會面臨時間周期長、試錯成本高、數據收集困難等諸多難題。當前不少新能源汽車企業采用焊接仿真來分析解決焊接變形、優化焊接工藝，幫助提升焊接工藝研發能力。

海克斯康

焊接仿真解決方案

海克斯康專業焊接仿真軟件Simufact Welding提供完善的焊接仿真解決方案，該軟件涵蓋了各種弧焊、激光焊、電阻點焊、電子束焊、釬焊等焊接工藝、消除殘余應力熱處理、冷卻和裝夾、虛擬檢具、重力補償等功能。可以考慮實際焊裝工藝的各種場景的模擬，通過對工裝夾具、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數，以及焊接之后的冷卻、消除應力的熱處理等因素的仿真，對實際焊接過程的焊接變形、焊接殘余應力、焊接熱影響區、熔池等進行虛擬評定，從而對焊接工藝優化。幫助用戶獲得最優的焊裝工藝解決方案。

新能源汽車電池盒

鋁合金框架焊接順序優化案例

以下案例介紹了某型號新能源汽車電池盒鋁合金框架的焊接順序優化。用戶主要通過調整焊接順序來優化焊接變形。因僅研究不同焊接順序對電池盒框架結構變形的影響，用戶通過模型簡化，大幅降低了網格劃分工作量與網格數量。如下圖所示，左側為原始模型，右側為簡化模型。

電池盒框架幾何模型（左-原始模型，右-簡化模型）

利用Simufact Welding進行焊接仿真建模，可以采用焊縫附近網格細化，遠離焊縫附近的網格可以使用較粗的網格，相鄰結構無需網格節點匹配，這樣可以降低整體模型的網格數量，如下圖所示為網格劃分模型，整個模型包含的節點總數為1020454，單元總數為698704。

Simufact Welding網格模型

電池盒框架的焊縫分布在各連接處，每道焊縫焊接方向均是從上到下，采用四把焊槍同時施焊，一共54道焊縫，如下圖所示為四種焊接順序策略，策略一是“Z”形由里及外的焊接順序；策略二是“W”形內外交替的焊接順序；策略三是“S”形間隔式內外交替的焊接順序；策略四是“M”形由外及里的焊接順序。

不同焊接順序的設計策略：(a)策略一；(b)策略二；(c)策略三；(d)策略四

在Simufact Welding只需將第一個焊接順序建好模型，然后直接在軟件進程中復制后調整焊接順序，即可快速完成對其他焊接順序的建模調整，無需重新建模。等待計算完成后，可以將四種焊接順序的策略進行同步結果視圖對比，同步視圖對比不同焊接策略的結果，如下圖所示，可以明顯分析出策略一所產生的焊接變形量最大，策略四次之，策略三的焊接變形量較小，采用策略二的焊接順序能使電池盒框架焊后變形達到最小。

不同焊接策略的總變形量(放大50倍)分布：

(a)策略一；(b)策略二；(c)策略三；(d)策略四

小 結

海克斯康專業焊接仿真軟件Simufact Welding提供完善的焊接仿真解決方案，該軟件涵蓋了各種弧焊、激光焊、電阻點焊、電子束焊、釬焊等焊接工藝、消除殘余應力熱處理、冷卻和裝夾、虛擬檢具、重力補償等功能。可以考慮實際焊裝工藝的各種場景的模擬，通過對工裝夾具、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數，以及焊接之后的冷卻、消除應力的熱處理等因素的仿真，對實際焊接過程的焊接變形、焊接殘余應力、焊接熱影響區、熔池等進行虛擬評定，從而對焊接工藝優化。幫助用戶獲得最優的焊裝工藝解決方案。