Simulering ger bättre beredning Oscar Andersson, Volvo PV / Kungliga Tekniska Högskolan

Fördelar med simuleringar kontra fysisk provning Potential för minskade kostnader och effektivare processer Materialkostnad Ledtid Processoptimering

Arbetsflöde vid fysisk provning av punktsvetsning Materialleverans från leverantör: normalt 4 – 14 veckor Join Net Data base Uppskattad kostnad: 50 000 SEK / prov 2019-01-03

Simulerade svetsmetoder Punktsvetsning (FFI SpotLight) Lasersvetsning (FFI LaserLight)

Svetskrav Svetsgeometri t.ex. linsdiameter eller svetsbredd Repeterbarhet Tolerans för variationer i process 2019-01-03 Simulations of spot welding

Materialdata för svetssimulering Fysisk materialprovning Materialsimulering Literaturdata 2019-01-03

Materialdata för svetssimulering Termisk, mekanisk och elektrisk materialdata samlas och skapar materialdatabas för grundmaterial och ev. tillsatsmaterial vid olika temperaturer och faser. 2019-01-03 Simulations of spot welding

Punktsvetsprocessen Svetsparameterar, materialbeteende och svetsfysik modelleras genom numeriska beräkningar. Numeriska modeller implementeras i Finita Element-program Simuleringsresultat utvärderas 2019-01-03

FE-simulering av punktsvetsning Sysweld Screenshot Två mjukvaror har använts och utvärderats: SYSWELD (ESI Group) och Sorpas (Swantec). SYSWELD – forskningsverktyg, avancerade materialmodeller Sorpas – ingenjörsverktyg, förenklade materialmodeller, enklare interface Sorpas Screenshot 2019-01-03 Simulations of spot welding

FE-simulering av punktsvetsning SYSWELD: Materialmodeller defineras manuellt, textbaserad indata, resultat om metallurgi, manuell sprutdetektering. SORPAS: Inbyggd materialmodell, grafiskt interface, 1D-lober generaras automatiskt, automatisk sprutdetektering. 2019-01-03

FE-simulering av punktsvetsning Resultat visar god överrensstämmelse med fysiska experiment för båda mjukvaror. Något bättre resultat med SYSWELD där nya materialmodeller togs fram. Fortsatt arbete Ojämna tjocklekskombinationer. Sprutdetektering 3D-geometrier 2019-01-03 Simulations of spot welding

Simulering av dragprov Dragprov av punktsvetsar för att simulera hållfasthet kan simuleras Från 2D-modell av svetsresultat till 3D-modell för brottsimulering Ny modell inkluderar svets, HAZ och slutgiltig geometri Brottmekanisk simulering visar brottmod och maxlast 2019-01-03 Simulations of spot welding

FE-simulering av punktsvetsning Simulering kan även användas för att… Analysera temperatur- och fasfördelningar i svetsgods. Skapa 2d- eller 3d-lober för varierande kraft eller svetstid. Optimera svetsparametrar för ökad processtabilitet. Visa effekt av elektrodgeometri. Visa effekt av elektrodmaterial. Visa effekt av plåtmaterial. Visa effekt av ytbeläggning. Visa effekt av plåttjocklek. Visa effekt av kylvattentemperatur och flöde. Visa elektrodintryck och svetsdistortioner. Analysera hårdhet i svetsgods. 2019-01-03 Simulations of spot welding

Lasersvetsprocessen Fokus på distortioner pga värmetillförsel under svetsförloppet Värmekällan kan definieras genom… …dynamisk värmetillförsel (”konisk Gaussisk” värmedistribution) …förhöjd temperatur (”randvillkor” i statisk förenklad modell) Effekt av clamping på distortioner Effekt av svetsparametrar

Resultat – effektiviserade simuleringar Statisk simulering Förenkling av svetsfysik Låga krav på materialdata Simuleringstid ca 15 minuter Snabb utvärdering av distortionsbeteende

Resultat – detaljerade simuleringar Simuleringar av svetsförloppet Modellering av svetsfysik Högre krav på materialdata Simuleringstid timmar eller dygn Ger full förståelse för alla svetsresultat. Svets med full penetration 3.5 m/min, 4 kW Weld Heat affected zone Svets med partiell penetration 7.5 m/min, 4 kW

Thank you for your attention!