Simulering ger bättre beredning

En presentation över ämnet: "Simulering ger bättre beredning"— Presentationens avskrift:

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

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

3 Arbetsflöde vid fysisk provning av punktsvetsning
Materialleverans från leverantör: normalt 4 – 14 veckor Join Net Data base Uppskattad kostnad: SEK / prov

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

5 Svetskrav Svetsgeometri t.ex. linsdiameter eller svetsbredd
Repeterbarhet Tolerans för variationer i process Simulations of spot welding

6 Materialdata för svetssimulering
Fysisk materialprovning Materialsimulering Literaturdata

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

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

9 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 Simulations of spot welding

10 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.

11 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 Simulations of spot welding

12 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 Simulations of spot welding

13 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. Simulations of spot welding

14 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

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

16 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

17 Thank you for your attention!