引  言

近年來，新能源汽車行業(yè)呈爆發(fā)式增長，已然成為全球能源轉(zhuǎn)型與汽車產(chǎn)業(yè)升級的核心方向。在新能源汽車中，電池系統(tǒng)占據(jù)核心地位，作為電池系統(tǒng)重要組成部分的電池盒，也發(fā)揮著不可或缺的作用 。目前，電池盒鋁合金框架結(jié)構(gòu)主要通過焊接裝配的方式進行組裝，焊接變形問題不容忽視。若采用傳統(tǒng)試錯方式來解決焊接變形問題，會面臨時間周期長、試錯成本高、數(shù)據(jù)收集困難等諸多難題。當前不少新能源汽車企業(yè)采用焊接仿真來分析解決焊接變形、優(yōu)化焊接工藝，幫助提升焊接工藝研發(fā)能力。

海克斯康焊接仿真解決方案

?？怂箍?/a>專業(yè)焊接仿真軟件Simufact Welding提供完善的焊接仿真解決方案，該軟件涵蓋了各種弧焊、激光焊、電阻點焊、電子束焊、釬焊等焊接工藝、消除殘余應(yīng)力熱處理、冷卻和裝夾、虛擬檢具、重力補償?shù)裙δ??？梢钥紤]實際焊裝工藝的各種場景的模擬，通過對工裝夾具、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數(shù)，以及焊接之后的冷卻、消除應(yīng)力的熱處理等因素的仿真，對實際焊接過程的焊接變形、焊接殘余應(yīng)力、焊接熱影響區(qū)、熔池等進行虛擬評定，從而對焊接工藝優(yōu)化。幫助用戶獲得最優(yōu)的焊裝工藝解決方案。

新能源汽車電池盒鋁合金框架焊接順序優(yōu)化案例

以下案例介紹了某型號新能源汽車電池盒鋁合金框架的焊接順序優(yōu)化。用戶主要通過調(diào)整焊接順序來優(yōu)化焊接變形。因僅研究不同焊接順序?qū)﹄姵睾锌蚣芙Y(jié)構(gòu)變形的影響，用戶通過模型簡化，大幅降低了網(wǎng)格劃分工作量與網(wǎng)格數(shù)量。如下圖所示，左側(cè)為原始模型，右側(cè)為簡化模型。

電池盒框架幾何模型（左-原始模型，右-簡化模型）

利用Simufact Welding進行焊接仿真建模，可以采用焊縫附近網(wǎng)格細化，遠離焊縫附近的網(wǎng)格可以使用較粗的網(wǎng)格，相鄰結(jié)構(gòu)無需網(wǎng)格節(jié)點匹配，這樣可以降低整體模型的網(wǎng)格數(shù)量，如下圖所示為網(wǎng)格劃分模型，整個模型包含的節(jié)點總數(shù)為1020454，單元總數(shù)為698704。

Simufact Welding網(wǎng)格模型

電池盒框架的焊縫分布在各連接處，每道焊縫焊接方向均是從上到下，采用四把焊槍同時施焊，一共54道焊縫，如下圖所示為四種焊接順序策略，策略一是“Z”形由里及外的焊接順序；策略二是“W”形內(nèi)外交替的焊接順序；策略三是“S”形間隔式內(nèi)外交替的焊接順序；策略四是“M”形由外及里的焊接順序。

不同焊接順序的設(shè)計策略：(a)策略一；(b)策略二；(c)策略三；(d)策略四

在Simufact Welding只需將第一個焊接順序建好模型，然后直接在軟件進程中復(fù)制后調(diào)整焊接順序，即可快速完成對其他焊接順序的建模調(diào)整，無需重新建模。等待計算完成后，可以將四種焊接順序的策略進行同步結(jié)果視圖對比，同步視圖對比不同焊接策略的結(jié)果，如下圖所示，可以明顯分析出策略一所產(chǎn)生的焊接變形量最大，策略四次之，策略三的焊接變形量較小，采用策略二的焊接順序能使電池盒框架焊后變形達到最小。

不同焊接策略的總變形量(放大50倍)分布：
(a)策略一；(b)策略二；(c)策略三；(d)策略四

小  結(jié)

?？怂箍祵I(yè)焊接仿真軟件Simufact Welding提供完善的焊接仿真解決方案，該軟件涵蓋了各種弧焊、激光焊、電阻點焊、電子束焊、釬焊等焊接工藝、消除殘余應(yīng)力熱處理、冷卻和裝夾、虛擬檢具、重力補償?shù)裙δ堋？梢钥紤]實際焊裝工藝的各種場景的模擬，通過對工裝夾具、焊接順序、焊接方向、焊接工藝參數(shù)，以及焊接之后的冷卻、消除應(yīng)力的熱處理等因素的仿真，對實際焊接過程的焊接變形、焊接殘余應(yīng)力、焊接熱影響區(qū)、熔池等進行虛擬評定，從而對焊接工藝優(yōu)化。幫助用戶獲得最優(yōu)的焊裝工藝解決方案。

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