Simulation and Optimisation of Resistance Welding Using the SORPAS® Software Programme

• Autorzy: Mikno Z. , Kowieski Sz. , Zhang W.

Identyfikatory

DOI

10.17729/ebis.2016.4/2

Warianty tytułu

PL

Symulacja i optymalizacja procesu zgrzewania rezystancyjnego z wykorzystaniem oprogramowania SORPAS®

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The implementation of new materials such as dual phase (DP) steels, TRIP steels (Transformation Induced Plasticity Steel) and aluminium alloys or joining more complex dissimilar materials (three sheets/plates) having various thicknesses and various chemical compositions pose serious challenges in terms of resistance welding technologies. The article presents the possibilities of the professional SORPAS® software programme used for simulating and optimising resistance welding processes. This software programme assesses the weldability of materials by simulating welding processes and forecasting the final result, including the size of the weld nugget. In addition, the software enables the optimisation of welding processes, the simulation of post-weld joint properties, the assessment of weld quality in terms of microstructural transformations, hardness distribution and strength in specific load conditions as well as makes it possible to determine the field of welding parameters. Available versions of the software are designated as 2D and 3D. The latter version enables the modelling of complex phenomena, e.g. shunting or multi-projection welding.

PL

Wprowadzanie nowych materiałów, takich jak np.: stale dwufazowe, stale typu TRIP (ang. Transformation Induced Plasticity Steel), stopy aluminium lub łączenie bardziej złożonych połączeń materiałów różnoimiennych (trzech blach) o różnym składzie i różnej grubości stanowią wyzwanie dla technologii zgrzewania rezystancyjnego. W artykule opisano możliwości oprogramowania SORPASR które jest profesjonalnym oprogramowaniem służącym do symulacji i optymalizacji procesu zgrzewania rezystancyjnego. Oprogramowanie jest wykorzystywane do oceny zgrzewalności materiałów przez symulowanie procesu zgrzewania i przewidywanie efektu końcowego, w tym wielkości jądra zgrzeiny. Oprogramowanie umożliwia ponadto optymalizację procesu zgrzewania i symulację właściwości złączy zgrzewanych po zgrzewaniu, ocenę jakości zgrzeiny pod kątem przemian mikrostrukturalnych oraz rozkładu twardości i wytrzymałości w określonych warunkach obciążenia, wyznaczenie pola parametrów zgrzewania. Dostępna jest wersja 2D i 3D. Ta ostatnia pozwala na modelowanie złożonych zjawisk, np. bocznikowania prądu, lub zgrzewania wielogarbowego.

Słowa kluczowe

EN

resistance welding; FEM calculations; SORPAS software; 2D modelling; 3D modelling

PL

zgrzewanie oporowe; obliczenia MES; SORPAS oprogramowanie; modelowanie 2D; modelowanie 3D

• Wydawca: Sieć Badawcza Łukasiewicz - Górnośląski Instytut Technologiczny
• Czasopismo: Biuletyn Instytutu Spawalnictwa w Gliwicach
• Rocznik: 2016
• Tom: Vol. 60, No. 4
• Strony: 13--22
• Opis fizyczny: Bibliogr. 27 poz., wykr., rys.

Twórcy

autor

Mikno Z.

• Instytut Spawalnictwa, Department of Resistance and Friction Welding and Environmental Engineering

autor

Kowieski Sz.

• Instytut Spawalnictwa, Department of Resistance and Friction Welding and Environmental Engineering

autor

Zhang W.

• SWANTEC Software and Engineering ApS, Lyngby, Denmark

Bibliografia

• [1] Mikno Z., Papkala H., Piątek M.: Zgrzewanie rezystancyjne – historia, teraźniejszość, przyszłość. Seminar Proceedings. Paper title: Kontrola i sterowanie w procesie zgrzewania rezystancyjnego. Jakość, rozwój, konkurencyjność i przyszłość. March, 2004.
• [2] Nied H.A.: The Finite Element Modeling of the Resistance Spot Welding Process. Welding Journal Research Supplement, 1984, no. 4, pp. 23-132.
• [3] Cho H.S., Cho Y.J.: A Study of the Thermal Behavior in Resistance Spot Welds. Welding Journal Research Supplement, 1989, no. 6, pp. 236-244.
• [4] Dickinson D., Tsai C., Jammal O.: Modeling of Resistance Spot Weld Nugget Growth – Applications for the Automotive Industry. SAE Technical Paper 900738, 1990. http://dx.doi.org/10.4271/900738
• [5] Zhang W., Hallberg H., Bay N.: Finite Element Modeling of Spot Welding Similar and Dissimilar Metals. 7th Int. Conf. on Computer Technology in Welding, San Francisco, USA, 1997, pp. 364-373.
• [6] Zhang W., Kristensen L.: Finite Element Modeling of Resistance Spot and Projection Welding Processes. The 9th Int. Conf. on Computer Technology in Welding, Detroit, Michigan, 1999, pp. 15-23.
• [7] Zhang W.: Design and Implementation of Software for Resistance Welding Process Simulations. SAE Technical Paper 2003-01-0978, 2003 http://dx.doi.org/10.4271/2003-01-0978
• [8] Zhang W.: New Developments and Challenges in Simulation and Optimization of Resistance Welding. Proceedings of the 4th International Seminar on Advances in Resistance Welding. 15 November 2006, Wels, Austria, pp. 101-114.
• [9] Zhang W.: Recent Developments and Future Outlook for Simulation and Optimization of Resistance Spot Welding Processes. Proceedings of the 5th International Seminar on Advances in Resistance Welding, 24-26 September 2008, Toronto, Canada, pp. 269-276.
• [10] http://www.swantec.com
• [11] Mikno Z., Bartnik Z., Derlukiewicz W., Kowieski Sz.: Zgrzewanie garbowe w obliczeniach metodą elementów skończonych. Przegląd Spawalnictwa, 2013, no. 11, pp. 64-70.
• [12] Mikno Z., Bartnik Z.: Zgrzewanie rezystancyjne doczołowe zwarciowe w obliczeniach MES materiałów jednoimiennych (part 01). Przegląd Spawalnictwa, 2015, no. 3, pp.14-21.
• [13] Mikno Z., Bartnik Z.: Heating of electrodes during spot resistance welding in FEM calculations. Archives of Civil and Mechanical Engineering, 2016, vol 16, no. 1, pp. 86-100. http://dx.doi.org/10.1016/j.acme.2015.09.005
• [14] Nielsen C. V., Friis K. S., Zhang W., Bay N.: Three-Sheet Spot Welding of Advanced High-Strength Steels. Welding Journal Research Supplement, 2011, vol. 90 (2), pp. 32-40.
• [15] Bennedbaek Rune A.K., Nielsen Chris V., Zhang W.: Latest Developments in Simulation and Optimization of Resistance Welding Processes. Biuletyn Instytutu Spawalnictwa, 2015, nr 6, pp. 31-37 http://dx.doi.org/10.17729/ebis.2016.5/4
• [16] Blondeau R., Maynier P., Dollet J., Vieillard-Baron B.: Prévision de la dureté de la résistance et de la limite d’elasticité des aciers au carbone et faiblement alliés d’après leur composition et leur traitement thermique. Mémoires Scientifiques, Revue Métallurgie, 1975, pp. 759-769.
• [17] Maynier P., Jungmann B., Dollet J.: Creusot-Loire system for the prediction of the mechanical properties of low alloy steel products. Hardenability Concepts with Applications to Steels. The Metallurgical Society of AIME Heat Treatment Committee American Society for Metals Activity on Phase Transformations, 1978, pp. 518-545.
• [18] Nielsen C.V., Bennedbæk R.A.K., Larsen M.B., Bay N., Chergui A., Zhang W., Martins P.A.F.: Experimental and Simulated Strength of Spot Welds. The 8th International Seminar on Advances in Resistance Welding, Baveno, Italy, 2014, pp. 161-172.
• [19] Nielsen C.V., Martins P.A.F., Zhang W., Bay N.: Numerical methods in simulation of resistance welding. VI International Conference on Computational Methods for Coupled Problems in Science and Engineering, 2015, pp. 322-333.
• [20] Papkala H.: Zgrzewanie oporowe metali. Wydawnictwo KaBe, Krosno, 2003.
• [21] Papkala H.: Wytyczne doboru właściwej technologii zgrzewania punktowego, garbowego i liniowego blach w oparciu o własności fizyczne metali. Instytut Spawalnictwa Gliwice, 1990.
• [22] Pilarczyk J. (ed.): Poradnik Inżyniera, Spawalnictwo. vol 1, 2, WNT Warszawa 2005.
• [23] Li Y. B., Wang, B., Shen Q., Lou M., Zhang H.: Shunting effect in resistance spot welding steels. Part 2: theoretical analysis. Welding Journal, 2013, pp. 231-238.
• [24] Mikno Z., Kowieski Sz.: International Project, 6th Framework Programme: FleXible Production Experts for reconfigurable assembly technology – XPRESS (2007-2011).
• [25] Mikno Z., Kowieski Sz.: Invertigation project no. N N501 196940: Numeryczne i eksperymentalne badania porównawcze zgrzewania garbowego z zastosowaniem pneumatycznego i serwomechanicznego docisku elektrod (2011-2013).
• [26] Mikno Z., Kowieski Sz.: Investigation Project INWELD under the 3rd Contest of Applied Research Programme: Opracowanie innowacyjnej wysokosprawnej zgrzewarki kompaktowej o podwyższonej częstotliwości, PBS3/B4/12/2015, 2015-2017.
• [27] Mikno Z., Kowieski Sz.: Investigation Project under TANGO 1 Competition: Innowacyjna metoda sterowania serwomechanicznym systemem docisku w technikach łączenia cienkościennych elementów metalowych, TANGO1/267374/NCBR/2015, 2015-2017.

Uwagi

PL

Wersja polska artykułu w wydaniu papierowym s.

PL

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę.