热连接

热连接工艺可以涵盖广泛的应用。请阅读此处了解热连接过程中的典型挑战以及在何处查找这些过程。了解Simufact解决方案如何帮助您优化热连接过程。...

热连接

热连接过程


Simufact应用弧焊  激光焊接  电子束焊接  铜焊  应力消除热处理

                                      电弧焊           激光束焊            电子束焊            钎焊           应力消除热处理   

—————————————————工艺的表述—————————————————

热连接工艺:广泛的应用

      在工业生产中,焊接工艺需要具有高度可靠性的规划才能达到商业应用的目标。正确设置焊接顺序、焊接间隔时间、以及焊接机器人的编程对达到有效的焊接工艺结果至关重要。此外,需要选择合适的材料,正确应用焊接工艺以及工装条件。

      EN 14610将焊接定义为“通过施加热和/或压力永久连接部件”。通过熔化或加热以及通过施加额外的力(压力)来连接组件。没有其他连接工艺可以实现这种弹性和密度且要求空间最小的连接。此外,当涉及高度复杂的组件连接时,焊接是较好的选择方式。根据热输入和压力应用的具体情况不同,有超过100种不同的焊接工艺。除了通常应用焊接作为金属的连接方法之外,焊接工艺对于塑料和玻璃的连接应用正在增加。

      虽然连接是焊接工艺的主要应用领域,但它也可以用于沉积工艺——通过包覆形成耐用且坚硬的表面。


身体白色(来源:fotolia)

           身体白色(来源:fotolia)


————————————————典型行业和应用领域————————————————


焊接技术用于以下行业:

Ø交通运输

汽车行业(车身和车架,排气系统,安装部件例如:门和天窗)
特种车辆(农业机械,起重机结构)
轨道车辆制造(车身外壳、枢轴支架)
航空航天工业(车身外壳、发动机、油箱)
船舶(船体、推行器)

Ø能源领域

近海的(风车塔、基础结构)
涡轮机
管道施工

Ø 钢结构与工厂工程

桥梁

压力容器

Ø 医疗

CT和MRT设备
x光机外壳
植入物(增材制造)

              现代金属工厂的高科技机器人焊工(来源:iStock-Fertnig)

海上风力涡轮机               海上风力涡轮机

工业焊接机器人(来源:Fotolia)工业焊接机器人(来源:Fotolia)

               —————————————————趋势与发展—————————————————

      在过去的几年里,工业的发展对技术研究人员提出两个主要的需求。首先,为了进一步提高汽车工业的能源效率,轻量化的重要性与日俱增。新型高强度材料的开发,以及钢、钛、铝合金等不同合金的焊接,对焊接技术提出了严峻的挑战。其次,希望在生产过程中降低能源消耗。减少填充材料的量,将搭接改为对接,以减少产品的总重量。低能量输入的焊接工艺、数值焊接模拟和虚拟焊接训练器的应用,有助于焊接技术实现更节能以及高效材料的整体目标。

      不同焊接工艺(混合焊接)的组合现已取得了很大的进展。特别是金属弧焊和激光束焊接的结合,有效利用这两种焊接工艺的优点,已经成功地应用于工业生产。这些优点包括高能量密度、穿透深度和激光束焊接过程的进给速度,以及高间隙桥接能力和弧焊过程的焊接缺陷最小等。这两种工艺结合在一起,使得厚壁零件的单道焊接成为可能,这对于单独应用每一种工艺来说是不可能实现的。此外,如果涉及铝部件的连接,这种混合方法有助于减少熔剂的使用,简化工艺链,减少所需的生产步骤。


 带机器人的装配线(来源:KUKA GmbH)

机器人装配线(来源:KUKA GmbH)

      这种混合工艺具有很高的经济潜力。另一方面,工业倾向于尽可能减少对焊接技术的投资,而不是对新技术进行投资。昂贵的工作人员培训经费往往因分包收缩而减少,这也导致所需的人少。因此,目前来说,新开发焊接工艺并将其应用在市场上是不现实的。只有投资应用在已建立工艺的焊接设备上似乎才值得。因此,更换旧设备、投资新焊接设备的可能性更大。由于缺乏经验丰富的焊接专家,现有的专业人员不得不在更短的时间内完成更高要求的工作。同时,简单的工作交给经验不足的工人。由于工作人员能力不足和经验丰富的专家负担过重,这种情况下导致出错的频次增加。预计劳动力成本以及开发和试验测试的总成本将会增加。

      焊接仿真软件提供了获取焊接工艺知识的可能性,允许通过虚拟试验,帮助工程师研究工艺参数及工艺参数对应用焊接工艺结果的影响,并得到最适当的工艺参数。

参考文献:T.A. 库克. “Schweißtechnik in der Prozessindustrie: Der unerkannte Kostentreiber /Welding technology in the production industry – the unknown cost driver”

————————————————热连接挑战————————————————

常规可焊接性

      为了证明结构的常规可焊接性,必须计划和考虑焊接的可靠性(设计)、可焊性(材料选择)和焊接可行性(制造)。这些方面相互作用,尤其是影响焊接变形。

焊接变形与其他结果

      焊接变形在经济上与降低结构强度一起发挥作用-这是焊接工艺设计或焊接组件设计中最重要的作用。意外的焊接变形往往导致昂贵的后续加工和矫直步骤。
      此外,进一步的效果可能会影响最终产品的质量。残余应力的大小取决于材料、焊接顺序和焊接工艺的选择,它的存在会显著降低单个接头或整个装配体的强度。此外,材料的性能会因加热和冷却而发生变化,进而也会导致不良的影响(即由于相变而产生的缺口效应和应力集中)。补偿这种影响通常会导致材料越来越厚,使得装配更重、更大,因此成本更高,也会影响连接过程本身,导致多层焊接。

阅读更多关于焊接变形的原因

使用Simufact Welding模拟扭曲

使用Simufact Welding模拟扭变形

———————————————焊接模拟的典型应用———————————————

    Simufact welding计算的主要目的是预测焊接变形。由于软件考虑材料特性,因此我们还可以计算得到相比例,材料情况,以及由此产生的局部材料性能,以及变形诱导塑性和变形应变进一步的影响。
    在焊接过程或焊接组件的设计过程中,Simufact welding是如何提供支持的?
    根据预期的结果质量和所需的计算时间,可以在以下过程中使用Simufact welding:

Ø 组装焊接

Ø 焊接工艺设计

   以上这两种情况的模拟都可以大大减少实验工作量,可以快速研究不同的装配、压紧工装和夹具以及焊接顺序下得到的焊接结果,而无需投入大量的时间和金钱成本在原型、部件和焊接设备上。上述Simufact welding的优点大大缩短了产品的最终上市时间,大大减少了开发时间和成本。

—————————————快速的焊接工艺带来的经济效益—————————————

  由于减少了昂贵的失败尝试次数,开发过程的效率很高
  减少了原型制造的费用
  减少加工和矫直成本
  缩短开发时间,从而缩短上市时间
  降低实验研究的材料和能源消耗
  减少实验所需的人力
  在项目投标时,有效的可行性研究有助于中标


应用。 经济效益

(来源:Fotolia - 非洲工作室)

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