Моделирование сварки изделия «лист»

В условиях ужесточения требований к точности сварных конструкций и снижению затрат на доработку изделий все большее значение приобретает применение численного моделирования сварочных процессов. Современные инженерные инструменты позволяют на этапе проектирования технологии прогнозировать формирование остаточных напряжений и деформаций, возникающих при различных способах сварки. Это особенно актуально для изделий транспортного машиностроения, где геометрическая точность напрямую влияет на эксплуатационные характеристики и ресурс конструкции. В рамках данного проекта было выполнено численное моделирование сварки изделия «лист» для оценки влияния различных технологических подходов (контактной и ручной дуговой сварки) на величину сварочных деформаций и принятия обоснованных инженерных решений еще до запуска изделия в производство.

Задача

Задача данного проекта – численное моделирование ручной дуговой и контактной сварки изделия «лист» с определением величины остаточных деформаций и напряжений в конструкции. Расчет проводился для двух различных технологий, которые различались видом используемой сварки: контактная и ручная дуговая, только ручная дуговая.

Решение

Моделирование выполнялось при помощи двух комплексов: Visual Weld и Weld Planner

Сетка конечных элементов строилась исходя из данных технологии.

В местах где располагаются сварные швы она сгущена. Для моделирования шва мы использовали от 5 до 8 элементов.

Всего было использовано:

• узлов 28681
• 2D элементов 29320

Результаты

В ходе расчетов были получены искомые данные по распределению полей напряжений и перемещений в конструкции.

Максимальные перемещения при использовании первой технологии составили:

По оси х max – 2,9 мм

min – 0,129 мм

По оси y max – 1,952 мм

min – 0,033 мм

По оси z max – 20,35 мм

min – 1,03 мм

Максимальные перемещения при использовании второй технологии составили:

По оси х max – 1,262 мм

min – 1,03 мм

По оси y max – 0,342 мм

min – 0,022 мм

По оси z max – 2,57 мм

min – 0,4 мм

Данные результаты полностью совпали с реальным экспериментом и сейчас используются в производстве вагонов. Инженеры увидели, что базовая технология №2 не позволяет уложиться в допуска, заданные конструктором, и отказались от нее уже на первых этапах проектирования. Технология №1 наоборот позволяет производить конструкцию с допустимым уровнем сварочных поводок.

На данный момент инженеры ЗАО «ЦНИИ «ТрансЭлектроПрибор» готовы проводить новые расчеты, так как это существенно сэкономит их время и деньги компании.