焊接變形
關注創建者：hitliuyong 創建時間：2018-01-05
焊接變形的視頻教程
MSC.Marc-攪拌摩擦焊模擬-FSW模擬
攪拌摩擦焊模擬-焊接模擬-FSW模擬 軟件：MSC.Marc+子程序（熱力耦合分析） 模擬結果：溫度場；應力應變場；焊接變形；無材料流動 熱源模型：軸肩+攪拌針端面+攪拌針側面產熱 聯系方式：QQ1224294049（注：只接受本視頻相關內容咨詢） 結果：
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ABAQUS激光焊接模擬
詳細講解了激光焊接模擬的流程，DFLUX子程序的應用，詳細的后處理方法，包含焊接熱循環曲線的提取，沿特定路徑殘余應力的分布，焊接變形（角變形）的計算方法等。激光焊接熱源選用高斯面熱源和高斯旋轉體熱源的復合來實現。提供cae模型及DFLUX子程序文件。聯系QQ1224294049，歡迎咨詢。 注：附件下載后顯示為.cae文件，把后綴更改為.zip，然后解壓即可。
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Simufact welding 電阻點焊視頻教程
Simufact welding能夠逼真的預測焊接變形及殘余應力，并幫助用戶制定恰當的策略，以便將變形程度與殘余應力降低到最小。這是唯一一款能夠自動將零部件之間復雜的接觸情況納入操作范圍，并對焊縫屬性（尤其是焊縫強度）進行分析的仿真軟件。
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焊接變形的實例教程
摘要:焊工常常要面對焊接變形問題(焊接電弧產生的熱量引起的基板變形)。產生焊接變形的原因有多種，最關鍵的因素并不是結構問題。在此借助于焊接變形定義，提供多種焊接方式引起的焊接變形實例及其控制方式，介紹了焊接變形的各種控制方法。
1 焊接變形的定義
在焊接過程中，焊縫金屬和基材的冷熱循環所引起的膨脹和收縮形成焊接變形。焊接時，沿同一邊持續焊接引起的變形比兩邊交叉焊接的變形大。在焊接引起的冷熱循環中，很多因素影響金屬的收縮并導致變形，如金屬在受熱時其物理、機械性能發生變化。當熱膨脹增加、熱量增大時(見圖1)，焊接區域溫度升高，焊接區域鋼板的彎曲強度、彈性、熱導性能將降低。
2 產生焊接變形的原因
在金屬冷熱變化過程中，應了解怎樣產生變形、為什么產生變形。圖2為一組鋼板冷熱變化時產生的變形示例。均勻加熱鋼板時，向各個方向均勻膨脹，見圖2a。當鋼板冷卻至室溫時，也是均勻收縮并恢復至原始尺寸。如果鋼板在加熱時給予剛性約束(見圖2b)，兩個側邊就不會產生變形。但是，加熱時鋼板一定會膨脹，所以只能在無約束的垂直方向膨脹(厚度方向)，從而使鋼板變得更厚。同樣，當鋼板溫度降至室溫時，也將在各方向上收縮(見圖2c)，這樣，工件就發生了永久性彎曲或扭曲變形。
在焊接受熱過程中，膨脹和收縮作用于焊接金屬和基材上，焊縫和基材因局部被加熱而形成很大的溫度梯度。冷卻時，焊接金屬試圖正常收縮至室溫時的體積。但是，熔化的焊接金屬因基材而受到約束，焊縫金屬和基材之間就會產生應力集中。焊縫附近區域因此產生應力集中而伸展或彎曲或變薄，這些超過焊縫金屬屈服應力的集中釋放就形成了永久變形。
當焊接溫度接近室溫，整個基材受到約束而無法變形，金屬的伸縮應力接近屈服應力。
展開 1、利用反變形法控制焊接變形
為了抵消和補償焊接變形，在焊前進行裝配時，先將工件向與焊接變形相反的方向進行人為的變形，這種方法稱為反變形法。反變形法是生產中最常用的方法，通常適用于控制焊件的角變形和彎曲變形。
2、用剛性固定法控制焊接變形
利用夾具、支撐、專用胎具、定位焊等方法來增大結構的剛性，減小焊接變形的方法稱為剛性固定法。剛性固定法簡單易行，是生產中常用的一種減小焊接變形的方法。生產中常用剛性固定配合反變形來控制焊接變形。
3、選擇合理的裝焊順序控制焊接變形
同一焊接結構，采用不同的裝焊順序，所引起的焊接變形量往往不同，應選擇引起焊接變形最小的裝焊順序。一般采取先總裝后焊接的順序，結構焊后焊接變形較小。
4、選擇合理的焊接順序控制焊接變形
當焊接結構上有多條焊縫時，不同的焊接順序將會引起不同的焊接變形量。合理的焊接順序是指：當焊縫對稱布置時，應采用對稱焊接；當焊縫不對稱布置時，應先焊焊縫小的一側。此外，采用跳焊法、分段退焊法等控制焊接變形均有較好的效果。
5、散熱法
散熱法又稱強迫冷卻法。就是把焊接處熱量散走，使焊縫附近的金屬受熱面大大減小，達到減小變形的目的。散熱法有水浸法和散熱墊法。
6、錘擊法
利用錘擊焊縫使焊縫延伸，就能在一定程度上克服由焊縫收縮所引起的變形。例如，薄板對接焊后會產生波浪變形，就可以用錘在焊縫長度方向上對焊縫進行錘擊來克服其變形。
7、選擇合理的焊接方法
選用能量比較集中的焊接方法如CO2氣體保護焊、等離子弧焊來代替氣焊和手工電弧焊進行薄板焊接，可減小變形量。
展開 薄板焊接變形具有復雜性、多元性的特點，是國內外焊接制造的一個技術難題。本文針對生產中出現的問題，對翼板焊接變形進行分析，并根據預測結果進行反變形處理，優化焊接順序，較好地解決了焊接變形的問題。
2. 焊接變形的種類
焊接過程中焊件產生的變形稱為焊接變形。隨著溫度的下降，變形一直在進行，直到溫度變為室溫，變形趨于穩定。此時殘留的變形稱之為焊接殘余變形。焊接殘余變形我們可以分為兩大類：整體變形和局部變形。
（1）整體變形?橫向收縮變形：焊接后沿垂直焊縫軸線方向的尺寸收縮。焊接熱輸入、裝配間隙和接頭形式等是產生橫向收縮變形的主要影響因素。
當兩板自由對接、焊縫不長、橫向沒有約束時，橫向收縮變形量要比縱向的大得多。
縱向收縮變形：焊件沿焊縫長度方向上尺寸的收縮，隨焊縫長度的增加其收縮量也增加。另外，還有其他影響因素，如焊件的截面積、焊接熱輸入、焊接工藝等。
彎曲變形：如果焊件上的焊縫不位于焊件的中性軸上，并且相對于中性軸不對稱（上下、左右），則焊后焊件將會產生彎曲變形。
（2）局部變形?角變形：焊接時，因焊接區沿板材厚度方向不均勻的橫向收縮而引起的回轉變形稱為角變形。角變形的大小通常與坡口形式、焊接層數、焊接方法等有關。
波浪變形：焊后構件產生形似波浪的變形稱為波浪變形。這種變形主要發生在板厚較小（6～8mm以下）的情況。薄板對接焊后，存在于板中的內應力，在焊縫附近是拉應力，離開焊縫較遠的兩側區域為壓應力，如壓應力較大，平板失去穩定就產生波浪變形
3. 焊接變形產生的原因
焊接應力影響、結構設計不合理、工藝制定不合理等因素都是產生焊接變形的原因。焊接變形量的大小受到焊接加工過程中的各種工藝流程和參數的影響，是一個十分復雜的形成過程。
展開 一些結構焊接工藝的規劃，經過Simufact welding仿真驗證后，幫助其提升了焊接變形質量控制，受益明顯。
以下案例來自上海大眾汽車有限公司，展示了Simufact welding焊接工藝仿真軟件變形結果與實際焊接變形結果對比。結構分別為B柱熱成型板激光焊接案例以及白車身側圍門框焊接變形。
上海大眾汽車有限公司通過使用Simufact welding焊接仿真軟件，深刻認識到精確的仿真結果需要結合實際焊接工藝仿真，如下圖所示為實際焊裝、焊接順序工藝。
實際焊裝及焊接順序
Simufact welding焊接仿真軟件可以導入實際焊接夾具的工裝模型，按照工裝夾具的作用類型、作用力、作用時間等設置，焊接順序、焊接工藝參數等也可以按照實際焊接工藝參數進行設置。
Simufact welding仿真模型
為了獲得更精確的結果，需要進行熱源校核，以保證仿真的熔池與實際熔池尺寸對應。Simufact welding具有熱計算功能，并且具有焊槍監視器功能，可以實時的監控焊接，快速高效的校核出熱源模型。
Simufact welding具有表面偏差功能，可以實現仿真結果與CAD設計模型、掃描結果進行比較分析，方便更直觀的對變形進行詳細分析。不僅如此，還同樣支持變形分量的對比，用以研究主要變形方向的變形結果。如下圖所示，對比了仿真結果與實際掃描結果，根據對比，仿真結果與實際掃描結果對應非常好。
通過關注的6個測量點的數據對比分析，可以看到，掃描的變形結果與仿真的變形結果最小的誤差只有2.61%，最大的變形誤差為8.13%。
展開 支撐夾緊及補焊定位點示意圖
c）搭接間隙管控
共設計兩種方案用于評價搭接間隙對三面搭接焊接變形的影響。
兩種搭接間隙管控方案
仿真結果
在使用Simufact Welding軟件對各個方案進行仿真后，綜合以上的優化方案仿真結論，可以得出前縱梁焊接變形的最佳優化方案。繼續采用Simufact對最佳優化方案進行仿真，得到仿真結果如下圖所示。
優化后仿真云圖
結論
通過對比不同的方案仿真結果，可以得出有效的優化方案。在焊接順序、工裝優化、搭接間隙優化三項對比分析中選取各自最優的方案，并根據結論重新設置仿真模型進行求解計算。
經計算，前縱梁點焊后的變形量結果在0.6mm以內，滿足前縱梁縱梁精度質量要求。本案例實施方式和結論也可以推廣到其他U型三面搭接焊接結構，為精度管控提供有效的方案參考。
總結
本文通過以點帶面，分析“U”型搭接結構的焊點優化和實物對比，對于其他結構的焊接變形的分析提出一個分析的流程和參考。
通過采用Simufact仿真技術，對焊接變形進行仿真和對策實施，在達成預期品質的同時可大幅度減少工業化階段的調試周期和成本，對降低調試成本具有很好的參考意義。
本文通過以點帶面，分析“U”型搭接結構的焊點優化和實物對比，對于其他結構的焊接變形的分析提出一個分析的流程和參考。
通過采用Simufact仿真技術，對焊接變形進行仿真和對策實施，在達成預期品質的同時可大幅度減少工業化階段的調試周期和成本，對降低調試成本具有很好的參考意義。
采用Simufact Welding焊接仿真軟件，對各項焊接方案進行虛擬測試，可協助用戶在達成預期品質的同時可大幅度減少工業化階段的調試周期和成本，對降低調試成本具有很好的參考意義。
文章來源：麥克斯樂
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焊接變形的最新內容
焊接與測試：提供一個穩固、可固定工件的平臺，有效控制焊接變形，或作為發動機等設備的測試臺架。
了解它的基礎之后，要讓它真正發揮作用，從選型、安裝到日常維護，每一個環節都很關鍵，直接決定了它的精度和壽命。以下是幾個核心要點：
?? 選型：三個關鍵參數
看材質：優先選擇HT250或HT300等高牌號鑄鐵，強度和耐磨性更好。不要為了省錢選低牌號，后期變形維修的成本更高。
具體作用：
提供一個平整、耐熱的基準面，防止焊接過程中工件變形。
平臺上通常設計有T型槽或U型槽，配合壓板、螺栓等夾具固定工件，防止焊接移位。
特點：此類平臺對精度要求不如檢驗平臺高（多為3級或普級），但要求承重能力更強、耐沖擊，表面有時會加工出網格狀溝槽用于散熱和容納焊渣。
5. 作為機械或設備的基礎
用于安裝小型機床、試驗臺、振動測試臺等。
試驗臺底座：底座不牢，數據全飄1個月前
鋼結構基礎：立柱 / 橫梁焊接牢固、無變形，焊縫探傷合格；整體平面度≤3mm/m，標高偏差≤±5mm；承重滿足試驗臺1.5 倍額定負載。
環境：安裝區域地面平整、無振動源；溫度 15~25℃、濕度 40%~70%；空間預留≥底座四周 0.8m 操作空間。
2.
同時，它實現了“一專多能”，既是精和密測量的基準面，可配合百分表、高度尺等工具檢測零件的平面度、平行度等幾何公差；也是裝配、焊接的工作臺，能有效防止焊接變形，還可作為CNC加工中和心、銑床的附加工作臺，適配超規格零件加工，兼容多領域作業需求。
結構設計上，平臺底部設有加強筋板，在保證剛性和承載能力的同時，比較大限度減輕自身重量，既能承受200T以上的重載，又便于搬運和安裝。
采用分段、對稱焊接方式將平臺底座與基座滿焊，以比較小化焊接熱變形。
清理焊渣，必要時進行去應力處理。
方法四：專用夾具或壓板固定
適用于輕型平臺或需要經常改變位置的臨時固定場合，靈活可快速拆卸，但穩定性相對較弱。
三、調平操作要點
調平是平臺固定的核心環節，直接決定工作面基準精度，必和須遵循“先整體后局部、先粗調后精調”的原則。
而“差不多”的平臺，無嚴格時效處理，精度差、易變形，焊接時工件放不穩，焊縫偏差大，越焊越麻煩。
靠譜的第三點：結構扎實，承重強、穩如磐石。焊接作業中，經常需要放置重型工件，平臺的承重能力和穩定性至關重要。鑄鐵焊接平臺，采用箱型結構，筋板密集均勻，臺面厚實，能均勻分散工件重量和焊接振動，哪怕長期承載重型工件，也能紋絲不動，做到“穩得一批”。
、電鍍、電磁線圈焦耳熱
熱 - 結構耦合（Thermal-Structural）
溫度場驅動結構應力 / 變形分析（單向 / 雙向耦合）
無縫傳遞熱 - 結構數據；支持熱膨脹、熱應力、熱疲勞評估
依賴熱分析精度；雙向耦合時求解成本高；需同時定義熱 / 結構材料屬性
高溫部件變形
鑄鐵平臺：機械制造的“基準平面核心”，撐起檢驗/焊接/裝配精度
在機械制造領域，檢驗、焊接、裝配是決定產品精度與合格率的三大核心工序，而鑄鐵平臺（鑄鐵平板）正是貫穿這三大工序的基準平面設備。它并非簡單4個月前
無論是焊接件的變形量復核、裝配體的尺寸校驗，還是零部件的平面度、垂直度檢測，都需以鑄鐵平臺為基準，搭配百分表、激光干涉儀等工具完成。
機械制造中，檢驗選用0級/1級精度平臺（平面度誤差≤0.05mm/m），確保檢測數據可靠；常規檢驗選用2級精度平臺即可，兼顧精度與性價比，篩選不合格產品，守住機械產品質量防線。
在全局坐標系下，一個零件可能因夾具偏差或焊接變形發生整體位移或旋轉。這種“整體偏差”可能并不影響其與相鄰零件的裝配。如果在全局坐標系下評價，所有測點都會顯示超差，從而掩蓋了零件自身真正的制造誤差和關鍵的裝配問題。
局部坐標系的作用，就是建立一個與特定裝配功能相關的測量基準，過濾掉非關鍵的整體偏差，讓分析聚焦于零件本身的制造精度和更關鍵的局部裝配關系。
——科研到工程：Abaqus Goldak 雙橢球 + FROM FILE 實現可復現實驗結果（含 Goldak 熱源 DFLUX ）
適用人群：做焊接/鍵合殘余應力/變形預測、增材制造熱-力場分析的工程師與研究生
代碼環境：Abaqus/CAE 2019（Python 2.7），Abaqus/Standard（DFLUX Fortran 子程序）
本文提供 兩個腳本（Abaqus/CAE
