基于SORPAS软件电阻点焊CAE分析的生产应用

（东风柳州汽车有限公司综合工艺部焊装组，广西 柳州 545005）

现代汽车白车身生产车间——焊装车间大量使用点焊机，由于板材料厚和规格繁多，单车型的焊钳数量200~400左右，多种焊机的混合使用，种类造成单车型的焊接工况多达成百上千种，要想获得最佳的焊接参数，首先要知道这些焊接工况的焊接区间，因为整车的的焊接区间很多，以前常规的方式为在调试阶段通过多次破坏性试片试验确定，焊接参数设置的实验次数以及所需时间较长。当前，随着缩短车型的开发调试周期需要，电阻点焊的仿真模拟逐步进入汽车生产中。目前专业的电阻焊仿真优化软件SORPAS已经被欧美、日、韩的汽车和零配件等生产公司所采用[1]。

SORPAS是专业的电阻焊模拟仿真优化软件，集有限元分析和电阻焊工程原理、经验于一体，目前在工业领域已经得到商业化应用，用于支持评估各种组合的可焊性，设计焊件和电极，同时还能优化电阻焊过程参数[2]。

本文通过使用SORPAS软件的计算焊接区间功能，查找兼容的焊接参数，再通过凿检验证、金相、验证以及力学验证，最终得到一组最适合的焊接参数，并做成焊接参数卡片。

1 SORPAS各模块介绍

SORPAS软件的焊接参数分析方式有直接模拟、指定优化、焊接区间和自动优化几种。

（1）对于已知参数的板材，可以选用直接模拟，查看焊接效果。

（2）对于未知参数的板材，可以选用自动优化，计算出推荐的参数。如图1所示。

（3）对于一把焊钳焊接多种板材的工况，使用焊接区间的方式，选择兼容的焊接参数。如图2所示。

图1 sorpas自动优化结果

图2 sorpas焊接区间结果

2 SORPAS在东风柳汽的生产应用

2.1 指导焊接生产

（1）制作整车焊接工况统计表（即焊接材料、厚度、叠放顺序）。

（2）SORPAS计算焊接区间如图2。

（3）统计每把焊钳的叠加焊接区间即兼容焊接参数。如图3所示。对于无法得到兼容焊接参数的情况，取最难焊接工况的参数。

图3 焊接区间叠加图

（4）焊接参数输入焊机中，测试输出焊接电流，（误差<4%），同时使用压力测试仪校正焊接压力，使焊接压力与设定值相同（误差<0.2 kN）。

（5）抽取重保焊点做金相验证和力学验证。

（6）做整车凿检验证。

（7）根据结果反过来校正、控制焊接的输入条件：电极帽修磨、气压、电极的垂直度、网压的稳定性。

（8）将修改后的参数做成焊接参数数据库卡片。

在各影响因素中，电极帽修磨起到关键作用，因此采用自动修磨可以大幅度提高焊点质量，气压值是影响焊接质量的第二要素，对于日常生产保持稳定的焊接压力可以稳定焊接质量，其他如工人操作包括电极垂直度也是重要因素之一。

2.2 建立焊接参数卡片库

SORPAS计算得到的焊接结果是一系列的数据文件，为了便于部门之间查阅与参考，便于现场指导管理，考虑到SORPAS的计算数据量比较大，不便于移动，因此将SORPAS的数据结果制作了焊接参数卡片库，其包含了焊接区间图、力学特性以及实际生产使用的焊接参数，为生产部门提供参考。如图4所示。

图4 焊接参数卡片库

3 验证结果

从验证结果中抽取部分进行介绍。表1为工况信息。

表1工况信息

整个过程的验证结果如下：

3.1 金相验证

根据焊接区间叠加图，设定焊接参数，焊接各工况试片，查看宏观金相，如图5所示。比对熔核直径与计算结果的差异，误差最高为12%（序号1组与序号2组），可以满足生产要求。

图5金相验证图

3.2 拉力实验验证

根据ISO_14273_2000标准制作焊接试片，焊接过程采用工装装夹，得到拉力验证结果如表2所示，实验值与分析结果最大差距30%，但是可以满足生产要求。

表2 拉检验证结果

3.3 整车凿检验证

试片验证后实际焊车验证，查看焊接外观以及焊后整车凿检验证，要求外观焊点无毛刺、扭曲、压痕不合。焊点强度达到凿检标准。经验证调整后98%以上的焊点强度可以满足生产质量要求。

4 结束语

（1）通过SORPAS的电阻点焊建立的焊接区间图，可以快速找到各焊钳兼容焊接参数，缩短调试周期和降低制造成本。

（2）将验证后的焊接参数建立焊接参数卡片库，实现快速查询，当后续车型在相同工况下快速确定焊接参数。

[1]赵 阳.电阻焊仿真SORPAS在国内的应用[J].电焊机，2013，43(2):72-78.

[2]徐士航.DP590GA热镀锌双相钢电阻点焊工艺研究及数值模拟[D].上海：上海交通大学，2010.

[3]Wen ZHENGParameter optimization of dissimilar resistance spot welding on ultra-high strength hot-stamped steel and mild steel by numerical simulation.Acta Metall.Sin.（Engl.Lett.）[J].2012，25（6）：487-498.

[4]郑 文.超高强度热成形钢板电阻点焊数值模拟及分析[D].上海：上海交通大学，2013.