焊接工藝的設計和實施的案例
技術｜銅和鋁焊接氬弧焊焊接工藝
銅和鋁的焊接是比較困難，由于二者熔點相差懸殊，銅的熔點是1083℃，鋁的熔點658℃，其熔點相差達423℃很難同時熔化，其主要困難在于鋁中含銅超過5.7%;或銅中含鋁超過9.4%時都會產生大量氧化物（CuAL2）等使合金變脆。
而且高溫下鋁的強烈氧化，必須采取措施，防止氧化去除熔池中氧化物，為使焊接得到優質的焊接焊頭，必須采取特殊的工藝方法，即在銅工件為鋁熔化焊接處（面）采取釬焊一層過渡層后進行焊接。
焊接工藝如下：
1.將銅的表面氧化層清除干凈，可用洗化學方法處理然后水沖干凈或用砂紙清擦干凈，至光亮金屬為止。
2.將銅工件（與鋁焊接接觸面）用氧—乙炔火焰焊接，加熱工件釬焊一層銀釬料，釬料用“料313”（成分為銀50%，銅16%,鎘18%,鋅16%,熔點為625～635℃）釬焊涂層厚度為0.8～1.0mm,(稍厚更有利于焊接)。
3.將鋁工件焊接表面處去除難熔的氧化膜，可用堿洗化學方法處理，然后用水沖干凈，或用砂紙清擦干凈至光亮金屬為止。
4.用交流氬弧焊焊接，焊接電流視工件厚薄和大小，精細調節準確，可先用工藝板（模擬工件厚度進稈試焊，確認焊接質量效果后方可在工件上焊接。
5.焊絲填充金屬為鋁硅合金，焊絲牌號“絲311”視工件厚薄和大小選用焊絲直徑。
6.用交流電源焊接，有利于陰極霧化去除氧化膜，和使用絲311作填充金屬，可減少金屬間的化合物。
7.鋁銅焊接時如銅在鋁中間沒有銀釬焊料層的地方，將會產生脆性的CuAL2化合物，使接頭脆性并開裂，所以必須在銅的釬料涂層上進行與鋁工件焊接。
8.焊接時鎢極弧柱必須偏向銅工件一方，約相當于1/2距離以達到均勻熔化。
展開 焊接工藝評定和焊工資格證
焊接工藝評定（Welding Procedure Qualification Record，簡稱WPQR)：為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結果評價。
焊接工藝評定目的：
1.評定施焊單位是否有能力焊出符合相關行業標準、技術規范所要求的焊接接頭；
2.驗證施焊單位所擬訂的焊接工藝規程（WPS或pWPS）是否正確；
3.為制定正式的焊接工藝指導書或焊接工藝卡提供可靠的技術依據。
設計人員及焊接人員的培訓：
1.對設計人員及焊接人員進行培訓，讓其對ISO、ASME、AWS等其他焊接標準有更好的理解；
2.在真實的工作條件基礎上對焊接工藝規范進行審查和修改；
3.培訓焊接人員使其以正確的程序和技術進行焊接工作；
4.給焊接人員建議以避免焊接失敗及認證不通過。
對焊接工藝及焊接人員認證：
1.按照相關技術標準或技術文件對產品的原材料進行測試；
2.在實驗室見證焊接過程及試驗符合標準；
3.基于試驗結果提供資格認證；
4.基于標準核實焊接人員的資格以及產品的性能。
國際焊工證簡介
焊工是各種金屬材料制造業和工業中的裁縫，他的焊接技能不僅決定了產品的質量，更直接涉及到產品使用人員的人身安全。歐盟認為只有擁有合格資質的焊工才能確保焊接工作的度及品質。
考取國際焊工證的作用
1.掌握應用于不同行業的焊接操作技巧，提高焊縫質量及焊接效率。
2.掌握扎實的焊接理論用以指導并解決焊接缺陷問題，成為焊接領域的技術性人才。
3.養成職業安全習慣及消防意識，使學員在實際生產中避免或盡量減少事故的發生。
展開 焊接工藝評定和焊工資格證
焊接工藝評定（Welding Procedure Qualification Record，簡稱WPQR)：為驗證所擬定的焊件焊接工藝的正確性而進行的試驗過程及結果評價。
焊接工藝評定目的：
1.評定施焊單位是否有能力焊出符合相關行業標準、技術規范所要求的焊接接頭；
2.驗證施焊單位所擬訂的焊接工藝規程（WPS或pWPS）是否正確；
3.為制定正式的焊接工藝指導書或焊接工藝卡提供可靠的技術依據。
設計人員及焊接人員的培訓：
1.對設計人員及焊接人員進行培訓，讓其對ISO、ASME、AWS等其他焊接標準有更好的理解；
2.在真實的工作條件基礎上對焊接工藝規范進行審查和修改；
3.培訓焊接人員使其以正確的程序和技術進行焊接工作；
4.給焊接人員建議以避免焊接失敗及認證不通過。
對焊接工藝及焊接人員認證：
1.按照相關技術標準或技術文件對產品的原材料進行測試；
2.在實驗室見證焊接過程及試驗符合標準；
3.基于試驗結果提供資格認證；
4.基于標準核實焊接人員的資格以及產品的性能。
國際焊工證簡介
焊工是各種金屬材料制造業和工業中的裁縫，他的焊接技能不僅決定了產品的質量，更直接涉及到產品使用人員的人身安全。歐盟認為只有擁有合格資質的焊工才能確保焊接工作的度及品質。
考取國際焊工證的作用
1.掌握應用于不同行業的焊接操作技巧，提高焊縫質量及焊接效率。
2.掌握扎實的焊接理論用以指導并解決焊接缺陷問題，成為焊接領域的技術性人才。
3.養成職業安全習慣及消防意識，使學員在實際生產中避免或盡量減少事故的發生。
展開 長輸管道的焊接工藝和方法
由于半自動保護焊的高熔敷效率，蓋面焊時要特別注意焊接工藝參數的選用。而工藝參數選用的關鍵是送絲速度、電壓、后拖角、干伸長和焊接速度。為避免產生氣孔，應選用較高的送絲速度，較低的電壓（電壓較正常的和送絲速度匹配的電壓低一伏左右），較長的干伸長，對于焊接速度以保證焊接電弧始終位于焊接熔池的前方為原則。在5點－6點，7點－6點，可增大干伸長改焊為推焊，這樣可以獲得較薄的焊道層，以避免在焊道的仰焊部位余高超高。為消除蓋面焊在仰爬坡部位和立焊部位產生接頭氣孔，在立焊部位通常必須一次焊完，在2點鐘－4點半鐘，10點鐘－8點半鐘嚴禁產生焊接接頭，以免氣孔的產生。為避免產生仰爬坡部位接頭氣孔，采用先焊4點半鐘－－6點鐘，8點半鐘－6點鐘之間焊縫，然后再焊12點鐘－4點半鐘，12點鐘－8點半鐘之間的焊縫，可以有效避免仰爬坡部位接頭氣孔的產生。蓋面焊的焊接工藝參數基本上和熱焊相同，只是需要送絲速度稍大一些。
6、半自動保護焊焊接缺陷的控制
半自動保護焊的操作的關鍵是應勢利導，焊接過程中始終保持焊接電弧位于焊接熔池的前方和薄層快速多道焊是所有焊接缺陷克服的關鍵，切忌硬性獲得大的單層焊道厚度，并要注意焊接過程的穩定，焊接質量主要是與送絲速度，焊接電壓，干伸長度，后拖角度，焊接行走速度這五大焊接工藝參數有關，改變任何一個，其余四個參數都要做相應的調整。
展開 
設計仿真 | 直播預告-虛擬焊接裝配解決工藝缺陷難題
在焊接過程中，零件變形難以控制通常是困擾工藝人員的一大難題。為了開發出更好的產品適應市場的快速變化，焊接工藝需要不斷的改進與優化。傳統的改進與優化方法主要依靠工藝人員的經驗和繁瑣復雜的工藝試驗，隨著計算機技術的發展和有限元理論的逐漸成熟，焊接模擬仿真技術已開始成為在焊接工藝優化改進過程中良好的手段和方法。
海克斯康工業軟件Simufact Welding致力于通過有限元法解決焊接過程中出現的各類問題，至今已有超過20年的工程應用，通過精確模擬零件在焊接過程中機械、物理和冶金過程中的性能變化過程和結果，從而獲得整個焊接過程中的金相組織變化、溫度場、應力場、變形場、硬度等數據信息，為客戶解決實際焊接過程中的變形、應力集中等問題，并為焊接工藝參數優化、焊接工裝設計、焊接順序優化等提供了參考依據和指導。本期海克斯康直播講堂請到了Simufact 高級工程師曾陽，他將通過軟件操作及實際案例講解，為我們帶來Simufact Welding軟件應用在焊接工藝中的解決方案。趕快報名，精彩不容錯過！
展開 激光焊接的工藝技術和性能特點
如果把它導向和有效處理后射向工件，其輸入功率就具有強的相容性，使之能更好的適應自動化過程。 為了有效實施焊接，激光器和其他一些必要的光學、機械以及控制部件一起共同組成一個大的焊接系統。這個系統包括激光器、光束傳輸組件、工件的裝卸和移動裝置，還有控制裝置。這個系統可以是僅由操作者簡單地手工搬運和固定工件，也可以是包括工件能自動的裝、卸、固定、焊接、檢驗。這個系統的設計和實施的總要求是可獲得滿意的焊接質量和高的生產效率。
五、鋼鐵材料的激光焊接：
1、碳鋼及普通合金鋼的激光焊接。 總的說，碳鋼激光焊接效果良好，其焊接質量取決于雜質含量。就象其它焊接工藝一樣，硫和磷是產生焊接裂紋的敏感因素。 為了獲得滿意的焊接質量，碳含量超過0.25%時需要預熱。當不同含碳量的鋼相互焊接時，焊炬可稍偏向低碳材料一邊，以確保接頭質量。 低碳沸騰鋼由于硫、磷的含量高，并不適合激光焊接。低碳鎮靜鋼由于低的雜質含量，焊接效果就很好。 中、高碳鋼和普通合金鋼都可以進行良好的激光焊接，但需要預熱和焊后處理，以消除應力，避免裂紋形成。
2、不銹鋼的激光焊接。 一般的情況下，不銹鋼激光焊接比常規焊接更易于獲得優質接頭。由于高的焊接速度熱影響區很小，敏化不成為重要問題。與碳鋼相比，不銹鋼低的熱導系數更易于獲得深熔窄焊縫。
3、不同金屬之間的激光焊接。 激光焊接極高的冷卻速度和很小的熱影響區，為許多不同金屬焊接融化后有不同結構的材料相容創造了有利條件。現已證明以下金屬可以順利進行激光深熔焊接：不銹鋼~低碳鋼，416不銹鋼~310不銹鋼，347不銹鋼~HASTALLY鎳合金，鎳電極~冷鍛鋼，不同鎳含量的雙金屬帶。
展開 設計仿真 | 直播預告-Simufact welding焊接工藝仿真軟件培訓
長期以來，對于焊接工藝的改進和優化主要依靠工藝人員的經驗和各類工藝試驗，一直缺乏一套專業的有效的方法和手段。
隨著計算機技術的發展和有限元理論的逐漸成熟，焊接模擬仿真技術已經開始成為在焊接工藝優化改進過程中的良好手段和方法。通過焊接工藝仿真可以解決焊接過程中零件變形難以控制的問題，還可以降低對人員技術的要求，降低試驗成本，加強測量和評估焊接殘余應力。
海克斯康工業軟件旗下Simufact Welding軟件致力于通過有限元法解決焊接過程中出現的各類問題，至今已有超過20年的工程應用。本期直播將結合實際操作，展示Simufact welding焊接軟件是如何為客戶的焊接工藝參數優化、焊接工裝設計、焊接順序優化等提供參考依據和指導。歡迎預約報名！
展開 設計仿真 | 直播預告-虛擬焊接裝配解決工藝缺陷難題
在焊接過程中，零件變形難以控制通常是困擾工藝人員的一大難題。為了開發出更好的產品適應市場的快速變化，焊接工藝需要不斷的改進與優化。傳統的改進與優化方法主要依靠工藝人員的經驗和繁瑣復雜的工藝試驗，隨著計算機技術的發展和有限元理論的逐漸成熟，焊接模擬仿真技術已開始成為在焊接工藝優化改進過程中良好的手段和方法。
海克斯康工業軟件Simufact Welding致力于通過有限元法解決焊接過程中出現的各類問題，至今已有超過20年的工程應用，通過精確模擬零件在焊接過程中機械、物理和冶金過程中的性能變化過程和結果，從而獲得整個焊接過程中的金相組織變化、溫度場、應力場、變形場、硬度等數據信息，為客戶解決實際焊接過程中的變形、應力集中等問題，并為焊接工藝參數優化、焊接工裝設計、焊接順序優化等提供了參考依據和指導。本期海克斯康直播講堂請到了Simufact 高級工程師曾陽，他將通過軟件操作及實際案例講解，為我們帶來Simufact Welding軟件應用在焊接工藝中的解決方案。趕快報名，精彩不容錯過！
展開 設計仿真 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
焊接是汽車制造過程中一個關鍵環節，白車身、發動機、底盤和變速箱等都離不開焊接工藝的應用，主要涉及氣保焊、電阻點焊、激光焊、電子束焊等多種焊接工藝。由于汽車車型眾多、成形結構復雜、汽車制造質量、效率、成本等方面的綜合要求。如何高效、低成本的研發出合理的焊接工藝，對焊接工藝工程師無疑是個巨大的挑戰。
傳統的焊接工藝開發，需要依靠工藝開發經驗以及大量試驗數據的積累，而對于新的焊接工藝開發，需要借助多次試錯經驗來獲取符合產品質量要求的工藝，但制定的工藝有沒有更佳的替代方案，這個有待進一步考證。在試錯過程中，實際數據的測量也是一個重大的挑戰。
展開 設計仿真 | Simufact Welding焊接工藝仿真網格劃分技巧
網格對整個求解分析起著至關重要的左右，主要體現在以下幾個方面：
01 網格數量影響到求解的精度和效率
常規來說，在電腦配置足夠的情況下，網格數量越多，模擬得到的結果越為精確，但是當網格數量達到一定數量后，結果精度不再隨著網格數量的增加而增加，并且求解時間也越久，通常情況下，我們需要平衡整個求解過程的求解效率和求解精度，這就需要我們控制網格數量。
02 網格類型影響計算結果
不同的求解類型需要的網格類型是不一樣的，在焊接模擬分析中，我們常用的網格單元是六面體單元，但有時候也會因為模型的復雜程度，選擇不同的采用四面體單元進行模擬分析。
03 網格連續性
在實際焊接過程中，各零部件間是相互接觸的，可能隨著焊接的進行而分離，在大部分模擬軟件中，會要求保證各零件間的網格連續性，即節點耦合，但這不僅僅脫離了實際焊接過程中的情況，也會極大的增加焊接網格劃分的工作量，在Simufact Welding軟件中，其基于Marc的專業求解器，基于其優異的非線性求解分析功能和強大的網格自適應接觸功能，能夠使得各零部件間的網格不連續，即各零件間單獨進行網格劃分，無需進行網格連續的操作劃分。
Simufact Welding的網格不連續功能
2 Simufact Welding網格類型
在Simufact Welding中，我們常用的實體網格類型共有4種，分別為：六面體 (7)、實心殼體（185）、四面體（157）、四面體（134）。
一般而言，六面體單元精度是最好的，同時單元數量也較少。但不是每一個幾何體都適合用六面體單元來進行網格劃分。如果因為幾何形狀的太復雜而不能創建六面體網格，則應該使用四面體（157）單元。四面體（157）單元在其中心多一個的節點，并且其他節點都具有附加的壓力自由度。
展開 設計仿真 | Simufact焊接工藝仿真變形精確預測汽車結構
Simufact welding焊接工藝仿真方案
海克斯康工業軟件Simufact.welding，作為世界領先的專業焊接工藝仿真軟件，能夠有效協助工程師對焊接工藝參數、焊接順序、焊接工裝夾具、焊接方向等進行焊接工藝仿真分析，不僅能分析焊接過程中的焊接變形、應力等還能對焊接后冷卻和工裝夾具卸載后的焊接變形、焊接殘余應力等進行分析。
焊接工藝設計時，焊縫的布置應注意哪些問題？
焊縫布置一般應從下述幾方面考慮：
（1）便于裝配和施焊焊縫位置必須具有足夠的操作空間以滿足焊接時運條的需要。焊條電弧焊時，焊條須能伸到待焊部位。點焊與縫焊時，要求電極能伸到待焊部位。埋弧焊時，則要求施焊時接頭處應便于存放焊劑。
（2）有利于減少焊接應力與變形設計焊接結構時，應盡量選用尺寸規格較大的板材、型材和管材，形狀復雜的可采用沖壓件和鑄鋼件，以減少焊縫數量，簡化焊接工藝和提高結構的強度和剛度。同時，焊縫布置應盡可能對稱布置以減小變形。
（3）焊縫的布置應避免密集、交叉焊縫交叉或過分集中會造成接頭部位過熱，增大熱影響區，使組織惡化，性能嚴重下降。兩條焊縫間距一般要求大于3倍板厚。
（4）避開最大應力區和應力集中部位焊接接頭是焊接結構的薄弱環節。因此，焊縫布置應避開焊接結構上應力最大的部位。另外，在集中載荷作用的焊縫處應有剛性支撐。
（5）避開機械加工面焊接時會引起工件變形，對于位置精度要求較高的焊接結構，一般應在焊后進行精加工；對于位置精度要求不高的焊接結構，可先進行機械加工，但焊縫位置與加工面要保持一定距離。
（6）便于焊接和檢驗設計封閉容器時，要留工藝孔，如入孔、檢驗孔和通氣孔。焊后再用其他方法封堵。
展開 設計仿真 | Simufact Welding焊接工藝-結構一體化仿真分析方案
前 言
焊接工藝廣泛應用于機械、建筑、船舶、航空航天等領域，是連接材料的關鍵工藝之一。通過加熱、加壓或兩者結合的方式，使金屬或非金屬材料在局部形成原子或分子間結合。焊接工藝會直接影響結構的強度，因此如何準確評估焊接工藝對結構性能的影響成為關鍵因素。隨著數值計算工具功能的日益強大，焊接結構的強度分析趨向于基于FEM計算工具完成全流程評估的方向，即首先基于FEM完成焊接仿真，然后將焊接仿真的殘余應力導入結構分析中，最終完成對焊接結構強度的評估。海克斯康憑借其在焊接仿真、工藝映射、結構仿真方面的優勢和經驗積累，形成一套針對焊接工藝-結構一體化仿真分析的解決方案，以幫助用戶高效、準確地評估焊接產品最終性能。
PART.01
分析工具介紹
?Simufact Welding工具軟件
Simufact Welding是一款專業焊接仿真軟件，提供多種算法模擬激光焊、MIG、TIG、MAG、真空電子束焊、電阻焊、氬弧焊、釬焊等焊接工藝過程，采用瞬態熱-結構耦合方法可以綜合考慮各種焊接工藝參數（例如：電流、電壓、焊接速度、材料、工裝夾具的作用形式和撤離時間、冷卻時間、焊接順序、焊縫、焊點位置等）對焊接質量的影響。
圖2. Simufact Welding可以模擬多種焊接工藝過程
Simufact Welding可以進行變形量、應力場及溫度場等信息的動態顯示，包括焊接過程中任意節點的溫度、變形、變形分量、熱應力、應力分量等結果。
?Digimat工具軟件
Digimat是一款多尺度復合材料性能預測軟件，能夠幫助用戶在材料微觀結構，制造工藝和宏觀結構性能等方面進行預測和分析，從而幫助用戶加快復合材料部件的研發流程。
圖3. 多尺度復合材料仿真平臺Digimat
Digimat提供兩種應用模式：工具和解決方案。
展開 設計仿真 | 直播預告-Simufact welding助力解決焊接工藝難題
精彩直播預告
在生產制造的過程中，焊接工藝是非常重要的一環，在焊接過程中難免會遇到焊接種類多且焊接結構復雜等問題，導致零件變形難以控制，持續優化和改進焊接工藝是企業一直需要面臨的問題。傳統的工藝改善方案依靠工藝人員的經驗和多次試驗重復試錯，時間長效率低，已難以適應當前高速發展快速迭代的市場需求。
當前越來越多的企業通過CAE仿真軟件對焊接過程進行模擬，海克斯康工業軟件Simufact Welding致力于通過有限元法解決焊接過程中出現的各類問題，至今已有超過20年的工程應用，可以精確模擬零件在焊接過程中的機械、物理和冶金過程中的性能變化過程和結果，從而獲得整個焊接過程中的金相組織變化、溫度場、應力場、變形場、硬度等信息，為客戶解決實際焊接過程中的變形、應力集中等問題，為客戶的焊接工藝參數優化、焊接工裝設計、焊接順序優化等提供參考依據和指導。
本期海克斯康直播講堂請到了工藝仿真專家曾陽為我們帶來Simufact welding助力解決焊接工藝難題主題直播，從Simufact welding軟件的功能出發，落地到具體的客戶使用案例，針對焊接過程中的痛點難點全面講解，精彩不容錯過，敬請關注！
展開 T/P92鋼焊接工藝和性能特點
T/P92鋼焊接工藝和性能特點
92/P92鋼是目前超超臨界機組主汽、再熱熱段使用的新材質，焊接難度大，工藝要求嚴格，在預熱、焊接電流、層間厚度、焊縫寬度、焊后處理等都有嚴格的工藝要求，且易產生裂紋缺陷。
P92鋼的化學成分和性能特點
P92鋼的化學成分
SA335-P92鋼是在P91鋼的基礎上添加W元素，適當減少MO元素的含量，開發出來的一種新型鋼種。其化學成分見表1。
表1：SA335-P92鋼化學成分（％）
C
Mn
P
S
Si
Cr
W
Mo
V
Nb
N
B
Al
Ni
0.07～0.13
0.30～0.60
≤0.020
≤0.010
≤0.50
8.50～9.50
1.50～2.00
0.30～0.60
0.15～0.25
0.04～0.09
0.030～0.070
0.001～0.006
≤0.040
≤0.40
P92鋼的主要性能
1具有良好的物理性能
P92鋼的線膨脹系數與P91鋼相同，比奧氏體鋼低，甚至還低于P22鋼的線膨脹系數，故P92鋼在機組啟動和停止時，抗疲勞損傷的能力優于奧氏體鋼、P22鋼，導熱率與P91鋼相同，比奧氏體鋼高。
2具有比P91鋼更高的高溫蠕變斷裂強度
P92鋼的常溫強度和高溫強度高于P91鋼。根據各國測試結果，按照ASME標準估算出來的550℃、600℃和625℃等不同溫度下10萬小時P92鋼的蠕變斷裂強度分別為199MPa、131MPa和101MPa；而P91鋼在相應溫度下的蠕變斷裂強度分別為141MPa、98MPa和68MPa。
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