來源：是德科技CAE

焊接是汽車、航空航天與重型裝備等行業(yè)的核心工藝，對精度與質(zhì)量的要求極高。然而，在保障效率、質(zhì)量與成本的同時優(yōu)化焊接工藝，始終是一項復(fù)雜的挑戰(zhàn)。新設(shè)計的驗證需要深刻理解材料與制造過程對性能的影響?，F(xiàn)代焊接與裝配車間不斷追求更高的效率、一致性、質(zhì)量、安全性以及更短的開發(fā)周期和更低的成本。

焊接仿真軟件通過數(shù)字化建模、測試和優(yōu)化焊接工藝，在生產(chǎn)實際操作前幫助制造商預(yù)判問題、減少返工并提升整體生產(chǎn)效率。這項強(qiáng)大的技術(shù)能夠在早期發(fā)現(xiàn)潛在風(fēng)險，助力企業(yè)提升效率。但在深入了解仿真優(yōu)勢之前，先要認(rèn)識焊接行業(yè)當(dāng)前所面臨的種種挑戰(zhàn)。

焊接行業(yè)所面臨的挑戰(zhàn)

材料復(fù)雜性不斷提升

多材料連接：各行業(yè)正在廣泛采用鋁、高強(qiáng)度鋼及復(fù)合材料等輕量化材料，以提升燃油效率與性能。這一趨勢受汽車行業(yè)節(jié)能減排需求及航空航天提升有效載荷目標(biāo)的驅(qū)動，但也對傳統(tǒng)焊接工藝提出了嚴(yán)峻挑戰(zhàn)。異種材料、薄板或復(fù)雜結(jié)構(gòu)的焊接，往往需要特殊工藝以避免裂紋、過度變形或連接強(qiáng)度不足等問題，從而要求更為精密與先進(jìn)的焊接方法。

材料特性：不同材料具備不同的熔點、導(dǎo)熱性與膨脹系數(shù)，這使得多材料焊接過程中的質(zhì)量穩(wěn)定性更難保障。

變形與熱管理

控制變形：焊接過程中熱量引發(fā)材料膨脹與收縮，容易導(dǎo)致焊件發(fā)生變形。妥善管理熱效應(yīng)至關(guān)重要，尤其是在航空航天領(lǐng)域，微小的偏差都可能影響氣動性能與安全性。

熱影響區(qū)（HAZ）：靠近焊縫的區(qū)域經(jīng)歷焊接熱循環(huán)過程，引發(fā)組織和性能的改變，形成熱影響區(qū)，熱影響區(qū)往往是更易發(fā)生腐蝕與疲勞的“弱區(qū)”，控制該區(qū)域的影響對于保障零部件長期可靠性至關(guān)重要。

更嚴(yán)苛的質(zhì)量與安全標(biāo)準(zhǔn)

法規(guī)合規(guī)性：制造企業(yè)必須符合嚴(yán)格的安全規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)。焊縫缺陷（如裂紋或氣孔）會嚴(yán)重影響結(jié)構(gòu)完整性，尤其是在航空航天等對安全裕度要求極高的領(lǐng)域。

零缺陷期望：在汽車行業(yè)，尤其是車身底盤或碰撞結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵部位，制造方正面臨零缺陷的高要求，這也推動了更先進(jìn)的檢測與質(zhì)量控制方法。

工藝優(yōu)化與成本控制

生產(chǎn)成本高昂：原材料與制造本身成本已然不低，而因焊接缺陷導(dǎo)致的返工或報廢更進(jìn)一步推高費(fèi)用。面對新材料組合，傳統(tǒng)“試錯”模式需耗費(fèi)大量樣件與人工反復(fù)測試，既耗時又昂貴。對于大規(guī)模量產(chǎn)的汽車制造業(yè)，更高效與經(jīng)濟(jì)的焊接工藝尤為關(guān)鍵。

自動化

自動化挑戰(zhàn)：隨著自動化發(fā)展，機(jī)器人焊接已成為汽車與航空航天領(lǐng)域標(biāo)配。然而，面對不同焊接幾何、材料與厚度，如何保證機(jī)器人焊接質(zhì)量一致性，仍是一項重要課題。

面對上述挑戰(zhàn)，虛擬仿真已成為制造企業(yè)提升生產(chǎn)效率、保障創(chuàng)新能力的重要解決方案。

為什么要使用焊接仿真軟件？

仿真技術(shù)讓工程師能夠在開發(fā)階段創(chuàng)建高度還原的虛擬結(jié)構(gòu)，提升焊件的質(zhì)量與性能。通過整合多種制造工藝，用戶可模擬完整工藝鏈，評估設(shè)計與工藝可行性，進(jìn)行詳細(xì)驗證，從而實現(xiàn)更具成本效益的產(chǎn)品與生產(chǎn)規(guī)劃，最終提升利潤與市場競爭力。

理解焊接模擬過程

焊接仿真可幫助工程師預(yù)測諸如變形與殘余應(yīng)力等問題。借助仿真，他們可直觀了解焊接過程，及時調(diào)整工藝參數(shù)，在量產(chǎn)前消除隱患。

仿真可覆蓋多種焊接工藝，包括電弧、激光、點焊等，幫助理解熱量對材料的影響，從而更好控制焊接質(zhì)量。

此外，仿真還能模擬焊后熱處理過程，以降低殘余應(yīng)力、提升焊縫整體性能。這對于精度與安全性要求極高的汽車與航空航天行業(yè)尤為重要。

焊接仿真軟件還能顯著優(yōu)化工作流程。制造商可虛擬測試不同焊接順序與夾緊方式，顯著減少實體樣件需求，縮短開發(fā)周期。

焊接質(zhì)量與性能提升

焊接仿真軟件利用先進(jìn)技術(shù)，提升焊縫質(zhì)量與結(jié)構(gòu)性能，主要優(yōu)勢包括：

減少變形：通過預(yù)判焊接變形，優(yōu)化工藝參數(shù)，有效控制變形，確保焊件符合嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)。

殘余應(yīng)力管理：評估與控制殘余應(yīng)力，保障結(jié)構(gòu)耐久性與可靠性，降低失效風(fēng)險，延長服役壽命。

工藝優(yōu)化：可靈活嘗試不同焊接順序與夾緊方式，提升效率與效果。

SYSWELD 軟件能模擬熱連接工藝，提前洞察材料在各類焊接條件下的表現(xiàn)，確保工藝優(yōu)化于前期完成，節(jié)約時間與成本。

同時，預(yù)測焊接過程中的微觀組織變化有助于實現(xiàn)穩(wěn)定可靠的焊接質(zhì)量，尤其適用于航空航天、汽車與核電等對焊接質(zhì)量要求極高的領(lǐng)域。

通過仿真降低裝配變形

裝配變形工程旨在精準(zhǔn)定位與裝配各組件，確保結(jié)構(gòu)整體性能，預(yù)測并控制零部件在定位，夾緊，焊接過程中的變形，提升制造性、耐久性與安全性，同時帶來成本與效率優(yōu)化。

仿真軟件在焊接變形控制中發(fā)揮關(guān)鍵作用，供通過全面的分析，工程師可預(yù)測材料在熱與力作用下的影響，制定有效策略減少變形。

如有限元分析（FEA）常用于模擬焊接中的熱循環(huán)，幫助理解殘余應(yīng)力與應(yīng)變對變形的影響。通過調(diào)整焊接速度、電壓、順序及夾緊位置等參數(shù)，工程師可最大限度降低變形風(fēng)險。

避免點焊開裂風(fēng)險

在汽車制造中，確保點焊質(zhì)量至關(guān)重要。傳統(tǒng)物理測試成本高昂且周期冗長，難以覆蓋幾乎無限的材料、接頭類型與厚度組合。隨著減排法規(guī)趨嚴(yán)，主機(jī)廠愈加采用輕質(zhì)高強(qiáng)材料，車身結(jié)構(gòu)日趨復(fù)雜，導(dǎo)致材料組合激增。

SYSWELD 完全集成的焊點質(zhì)量及失效解決方案帶來了新的突破。將點焊與失效分析集成于同一環(huán)境，使所有的數(shù)據(jù)傳輸、腳本編寫以及數(shù)據(jù)映射都變得多余(SYSWELD獨(dú)有優(yōu)勢)，助力工程師與跨部門團(tuán)隊可虛擬評估點焊工藝與強(qiáng)度，直面焊接質(zhì)量與碰撞性能挑戰(zhàn)。

通過多物理場仿真結(jié)合焊點強(qiáng)度分析，工程師能探索更多焊接參數(shù)與材料厚度組合，減少對昂貴、耗時的實體測試依賴，更高效精準(zhǔn)地評估焊接質(zhì)量與強(qiáng)度。

什么是KEYSIGHT SYSWELD 焊接仿真軟件？

要充分理解仿真在焊接與熱處理中的價值，不僅要看到虛擬點焊分析優(yōu)化復(fù)雜材料組合與參數(shù)測試，更需全面應(yīng)對殘余應(yīng)力、變形與其他材料轉(zhuǎn)變帶來的挑戰(zhàn)。

這正是SYSWELD 的優(yōu)勢所在。作為強(qiáng)大的多物理場仿真工具，SYSWELD 不僅提升焊接質(zhì)量虛擬測試，還深度覆蓋熱處理過程，助力制造商從設(shè)計早期到最終生產(chǎn)階段，全面保障產(chǎn)品完整性與性能。

SYSWELD 尤擅預(yù)測焊接結(jié)構(gòu)中的殘余應(yīng)力與變形，并覆蓋滲碳、滲氮、淬火等熱處理工藝，是實現(xiàn)全生命周期管理的多面手工具。

通過精準(zhǔn)建模焊接與裝配過程，SYSWELD 可有效控制與優(yōu)化材料工藝性能，減少昂貴的試錯成本，顯著節(jié)省材料與人力投入。

此外，SYSWELD 能預(yù)測機(jī)械載荷與熱效應(yīng)，使制造商能在早期優(yōu)化工藝，主動預(yù)防缺陷，減少返工成本。

SYSWELD 核心優(yōu)勢：

降低材料浪費(fèi)

節(jié)省人工成本

提升工藝效率

改善產(chǎn)品質(zhì)量

縮短交付周期

這些優(yōu)勢助力企業(yè)全面提升生產(chǎn)能力，持續(xù)保持行業(yè)競爭力。