KEYSIGHT SYSWELD焊接仿真软件在焊接行业的应用

来源：是德科技CAE

焊接是汽车、航空航天与重型装备等行业的核心工艺，对精度与质量的要求极高。然而，在保障效率、质量与成本的同时优化焊接工艺，始终是一项复杂的挑战。新设计的验证需要深刻理解材料与制造过程对性能的影响。现代焊接与装配车间不断追求更高的效率、一致性、质量、安全性以及更短的开发周期和更低的成本。

焊接仿真软件通过数字化建模、测试和优化焊接工艺，在生产实际操作前帮助制造商预判问题、减少返工并提升整体生产效率。这项强大的技术能够在早期发现潜在风险，助力企业提升效率。但在深入了解仿真优势之前，先要认识焊接行业当前所面临的种种挑战。

焊接行业所面临的挑战

材料复杂性不断提升

多材料连接：各行业正在广泛采用铝、高强度钢及复合材料等轻量化材料，以提升燃油效率与性能。这一趋势受汽车行业节能减排需求及航空航天提升有效载荷目标的驱动，但也对传统焊接工艺提出了严峻挑战。异种材料、薄板或复杂结构的焊接，往往需要特殊工艺以避免裂纹、过度变形或连接强度不足等问题，从而要求更为精密与先进的焊接方法。

材料特性：不同材料具备不同的熔点、导热性与膨胀系数，这使得多材料焊接过程中的质量稳定性更难保障。

变形与热管理

控制变形：焊接过程中热量引发材料膨胀与收缩，容易导致焊件发生变形。妥善管理热效应至关重要，尤其是在航空航天领域，微小的偏差都可能影响气动性能与安全性。

热影响区（HAZ）：靠近焊缝的区域经历焊接热循环过程，引发组织和性能的改变，形成热影响区，热影响区往往是更易发生腐蚀与疲劳的“弱区”，控制该区域的影响对于保障零部件长期可靠性至关重要。

更严苛的质量与安全标准

法规合规性：制造企业必须符合严格的安全规范与标准。焊缝缺陷（如裂纹或气孔）会严重影响结构完整性，尤其是在航空航天等对安全裕度要求极高的领域。

零缺陷期望：在汽车行业，尤其是车身底盘或碰撞结构等关键部位，制造方正面临零缺陷的高要求，这也推动了更先进的检测与质量控制方法。

工艺优化与成本控制

生产成本高昂：原材料与制造本身成本已然不低，而因焊接缺陷导致的返工或报废更进一步推高费用。面对新材料组合，传统“试错”模式需耗费大量样件与人工反复测试，既耗时又昂贵。对于大规模量产的汽车制造业，更高效与经济的焊接工艺尤为关键。

自动化

自动化挑战：随着自动化发展，机器人焊接已成为汽车与航空航天领域标配。然而，面对不同焊接几何、材料与厚度，如何保证机器人焊接质量一致性，仍是一项重要课题。

面对上述挑战，虚拟仿真已成为制造企业提升生产效率、保障创新能力的重要解决方案。

为什么要使用焊接仿真软件？

仿真技术让工程师能够在开发阶段创建高度还原的虚拟结构，提升焊件的质量与性能。通过整合多种制造工艺，用户可模拟完整工艺链，评估设计与工艺可行性，进行详细验证，从而实现更具成本效益的产品与生产规划，最终提升利润与市场竞争力。

理解焊接模拟过程

焊接仿真可帮助工程师预测诸如变形与残余应力等问题。借助仿真，他们可直观了解焊接过程，及时调整工艺参数，在量产前消除隐患。

仿真可覆盖多种焊接工艺，包括电弧、激光、点焊等，帮助理解热量对材料的影响，从而更好控制焊接质量。

此外，仿真还能模拟焊后热处理过程，以降低残余应力、提升焊缝整体性能。这对于精度与安全性要求极高的汽车与航空航天行业尤为重要。

焊接仿真软件还能显著优化工作流程。制造商可虚拟测试不同焊接顺序与夹紧方式，显著减少实体样件需求，缩短开发周期。

焊接质量与性能提升

焊接仿真软件利用先进技术，提升焊缝质量与结构性能，主要优势包括：

减少变形：通过预判焊接变形，优化工艺参数，有效控制变形，确保焊件符合严苛标准。

残余应力管理：评估与控制残余应力，保障结构耐久性与可靠性，降低失效风险，延长服役寿命。

工艺优化：可灵活尝试不同焊接顺序与夹紧方式，提升效率与效果。

SYSWELD 软件能模拟热连接工艺，提前洞察材料在各类焊接条件下的表现，确保工艺优化于前期完成，节约时间与成本。

同时，预测焊接过程中的微观组织变化有助于实现稳定可靠的焊接质量，尤其适用于航空航天、汽车与核电等对焊接质量要求极高的领域。

通过仿真降低装配变形

装配变形工程旨在精准定位与装配各组件，确保结构整体性能，预测并控制零部件在定位，夹紧，焊接过程中的变形，提升制造性、耐久性与安全性，同时带来成本与效率优化。

仿真软件在焊接变形控制中发挥关键作用，供通过全面的分析，工程师可预测材料在热与力作用下的影响，制定有效策略减少变形。

如有限元分析（FEA）常用于模拟焊接中的热循环，帮助理解残余应力与应变对变形的影响。通过调整焊接速度、电压、顺序及夹紧位置等参数，工程师可最大限度降低变形风险。

避免点焊开裂风险

在汽车制造中，确保点焊质量至关重要。传统物理测试成本高昂且周期冗长，难以覆盖几乎无限的材料、接头类型与厚度组合。随着减排法规趋严，主机厂愈加采用轻质高强材料，车身结构日趋复杂，导致材料组合激增。

SYSWELD 完全集成的焊点质量及失效解决方案带来了新的突破。将点焊与失效分析集成于同一环境，使所有的数据传输、脚本编写以及数据映射都变得多余(SYSWELD独有优势)，助力工程师与跨部门团队可虚拟评估点焊工艺与强度，直面焊接质量与碰撞性能挑战。

通过多物理场仿真结合焊点强度分析，工程师能探索更多焊接参数与材料厚度组合，减少对昂贵、耗时的实体测试依赖，更高效精准地评估焊接质量与强度。

什么是KEYSIGHT SYSWELD 焊接仿真软件？

要充分理解仿真在焊接与热处理中的价值，不仅要看到虚拟点焊分析优化复杂材料组合与参数测试，更需全面应对残余应力、变形与其他材料转变带来的挑战。

这正是SYSWELD 的优势所在。作为强大的多物理场仿真工具，SYSWELD 不仅提升焊接质量虚拟测试，还深度覆盖热处理过程，助力制造商从设计早期到最终生产阶段，全面保障产品完整性与性能。

SYSWELD 尤擅预测焊接结构中的残余应力与变形，并覆盖渗碳、渗氮、淬火等热处理工艺，是实现全生命周期管理的多面手工具。

通过精准建模焊接与装配过程，SYSWELD 可有效控制与优化材料工艺性能，减少昂贵的试错成本，显著节省材料与人力投入。

此外，SYSWELD 能预测机械载荷与热效应，使制造商能在早期优化工艺，主动预防缺陷，减少返工成本。

SYSWELD 核心优势：

降低材料浪费

节省人工成本

提升工艺效率

改善产品质量

缩短交付周期

这些优势助力企业全面提升生产能力，持续保持行业竞争力。