焊接热处理工艺解决方案-SYSWELD手册(下)

SYSWELD——领先的热处理、焊接和焊接装配模拟解决方案概述热处理 焊接 焊接装配100Cr6做的大圆环由于不对称淬火导致的扭曲 典型汽车部件的焊接装配。

通用汽车授权 摩托车轮辋的瞬态焊接－温度场的演变 模拟是掌握设计、制造过程并对产品早期服役可能出现问题是最好的解决方法。

经过20多年的发展，SYSWELD 已成为热处理、焊接和焊接装配过程模拟的领先模拟工具，能够全面考虑材料特性、设计和过程的各种情况。

使用SYSWELD 您一定会感觉物有所值，会从SYSWELD 的专业和友好的工具组得到受益。

工程师利用有限的有限元技术知识就能够控制和优化热处理、焊接和焊接装配过程。

与测试并修正的传统方法相比，SYSWELD 是降低成本缩短周期的关键解决方案。

并且还能够显著减少物理样机，有高的投资回报率。

图示热处理、焊接和焊接装配背后的复杂物理现象。

PAPERS TO DOWNLOADSYSWELD 2004 is a fast and solid simulat gineering tool that covers a combination of t ion en电磁 热分析 冶金 扩散－析出 结构分析SYSWELD是快速和可靠的工程模拟工具，以多场分析构架解决热处理、焊接相关问题。

特点及规格曲轴的六面体网格。

分层网格生成器专门用于从表面穿过厚度的热处理分析SYSWELD/GEOMESH CAD数据输入/输出SYSWELD/GEOMESH提供了建立有限元网格的图形建模功能。

导入CAD本体数据，自动清除并准备有限元分析。

网格划分功能及分组概念SYSWELD/GEOMESH给工程师提供了产生有限元网格模型的强大算法。

Patch independent表面网格及自动体网格划分（六面体，四面体），用于焊接及热处理分析。

分组概念能够简化并完善对任何现有网格划分工具的接口，数值问题的定义阶段相当简短和容易。

变形结构上的压应力显示曲轴的表面热处理综合的材料数据库SYSWELD的综合材料数据库也是一大特色。

sysweld课程设计一、教学目标本课程的教学目标是使学生掌握sysweld的基本概念、原理和操作方法。

通过本课程的学习，学生将能够：1.理解sysweld的基本原理和功能；2.熟练操作sysweld软件，进行简单的焊接模拟；3.分析焊接过程中的各种参数，如焊接速度、电流、电压等；4.掌握焊接质量评估的方法和技巧。

二、教学内容本课程的教学内容主要包括以下几个部分：1.sysweld的基本原理和功能介绍；2.sysweld软件的操作方法和技巧；3.焊接过程中的各种参数分析；4.焊接质量评估的方法和技巧。

具体的教学内容安排如下：第一章：sysweld的基本原理和功能介绍1.1 sysweld软件的起源和发展1.2 sysweld的基本功能和应用领域第二章：sysweld软件的操作方法和技巧2.1 软件的安装和启动2.2 软件界面的熟悉和操作2.3 焊接模拟的基本操作第三章：焊接过程中的各种参数分析3.1 焊接速度对焊接质量的影响3.2 电流和电压对焊接质量的影响3.3 焊接参数的优化方法第四章：焊接质量评估的方法和技巧4.1 焊接质量的评估指标4.2 焊接质量的评估方法4.3 焊接质量的改进措施三、教学方法为了达到本课程的教学目标，我们将采用以下几种教学方法：1.讲授法：通过讲解sysweld的基本原理、功能和操作方法，使学生掌握软件的基本使用技巧。

2.案例分析法：通过分析具体的焊接案例，使学生了解焊接过程中各种参数对焊接质量的影响。

3.实验法：通过实际操作sysweld软件，使学生熟悉软件的操作界面和功能。

四、教学资源为了支持本课程的教学，我们将准备以下教学资源：1.教材：sysweld软件的使用手册和教程；2.参考书：关于焊接过程和质量评估的专著；3.多媒体资料：sysweld软件的操作视频和焊接案例的图片；4.实验设备：计算机和sysweld软件的授权。

五、教学评估本课程的教学评估将采用多元化方式进行，包括以下几个部分：1.平时表现：通过课堂参与、提问、回答问题等环节，评估学生的学习态度和积极性。

焊接部分（使用软件版本visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009）一、软件安装说明软件包括visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009，其中pam-assembly2009，weld-planner2009统一叫做WeldingDE09，安装基本相同，点击setup，所有选项默认，点击next按钮，直到安装完成，点击finish。

所有安装完毕后，重启计算机，在桌面上出现ESI GROUP 文件夹，所有软件的快捷方式都在此文件夹内。

二、基本流程中小件焊接过程模拟分析的步骤是CAD->网格划分(Visual-mesh)->热源校核(sysweld软件中的Heat Input Fitting)->焊接向导(sysweld软件中的welding wizrad)->求解(sysweld slover)->后处理观察结果(sysweld)网格网格划分是有限元必需的步骤。

Sysweld的网格划分工具采用visual-mesh。

版本使用的是6.1Visual –mesh界面见下图对于形状简单的零件，可以在visual-mesh里面直接建立模型，进行网格划分，对于复杂的图形，需要先在CAD画图软件中画出零件的3维几何图形，然后导入visual-mesh软件进行网格划分。

Visual-mesh的菜单命令中的Curve，Surface，Volume，Node是用来创建几何体的命令，接下来的1D,2D,3D是用来创建1维，2维，3维网格的命令。

对于一个简单的焊接零件，网格创建的步骤为：●建立节点nodes●生成面surface●网格生成a)生成2D mesh 用于生成3D网格b)拉伸3D mesh 用于定义材料赋值及焊接计算c)提取2D mesh表面网格用于定义表面和空气热交换d)生成1D 焊接线，参考线用于描述热源轨迹●添加网格组a)开始点，结束点，开始单元用于描述热源轨迹b)装夹点用于定义焊接过程中的装夹条件下面以T型焊缝网格划分为例，说明visual-mesh的具体用法，常用快捷键说明：按住A移动鼠标或者按住鼠标中键，旋转目标；按住S移动鼠标，平移目标；按住D移动鼠标，即为缩放；按F键(Fit)，全屏显示；选中目标，按H键(Hide)，隐藏目标；选中目标，按L键(Locate)，隐藏其他只显示所选并全屏显示；Shift+A，选中显示的全部内容；鼠标可以框选或者点选目标，按住Shift键为反选；在任务进行中，鼠标中键一般为下一步或者确认。

焊缝热处理作业指导书一、目的本设备采用中频感应加热原理对焊缝进行热处理，达到消除高频焊接后的缺陷，细化晶粒消除偏析，消除淬火马氏体组织，降低内应力，使钢管焊缝的组织和性能更加均匀，最终达到提高基体的机械性能、延长钢管使用寿命的目的。

二、中频感应加热设备主要技术参数如下功率最高处理温度钢管长度钢管直径运行速度(Vmax)中频1中频2中频35KW5KW5KW10℃6m____15mφ114.3～φ355.640m/min三、操作步骤1、开机前启动中频设备冷却循环水泵，先检查内、外循环水，正常后检查供气是否正常；2、将电控柜上的开关扳到ON的位置上，打开控制开关；3、合上焊缝跟踪系统标线喷印机电源，根据钢管规格调节喷头距离使喷头距钢管表面10～20mm；4、按下标线喷印机STARTUP启动开关，选择INKEJECTION油墨喷出，待喷印机绿灯亮后，主轧启动后标线自动喷印；5、启动摄像系统，根据钢管规格调整摄像头距离，拔出锁定销将摄像头推到相应位置，调整跟踪上下基线范围及显示屏亮度，使之达到理想状态；6、待轧机启动后，调整感应圈与钢管表面距离8～10mm,选择SEAMTRACKINGMANUAL/AUTO到AUTO位置，中频感应头将自动跟踪焊缝；7、按下操作台RESET复位按钮，启动HEATON,调节温度控制旋钮，按照工艺要求依次设定三台热处理设备温度。

四、日常维护1、每次开机前，首先检查冷却水箱水位高度，一旦发现水位降到接近警戒线时必须及时补充纯净水，否则，设备将报警并无法启动。

2、开机前或关机后，必须及时清理感应圈上氧化物，避免短路打火损伤设备。

3、每天工作结束后，关闭标线喷印机上SHUTDOWN按钮，启动后喷印机将自动进行清洗，并拧下喷印头上螺栓，移出喷印头，用清洁剂清洗喷印头；一周以上时间不用时，必须将喷印机内油墨取出。

五、注意事项1、岗位人员必须持证上岗，按要求传戴劳保用品。

及时填写岗位记录。

焊接部分（使用软件版本visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009）一、软件安装说明软件包括visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009，其中pam-assembly2009，weld-planner2009统一叫做WeldingDE09，安装基本相同，点击setup，所有选项默认，点击next按钮，直到安装完成，点击finish。

所有安装完毕后，重启计算机，在桌面上出现ESI GROUP 文件夹，所有软件的快捷方式都在此文件夹内。

二、基本流程中小件焊接过程模拟分析的步骤是CAD->网格划分(Visual-mesh)->热源校核(sysweld软件中的Heat Input Fitting)->焊接向导(sysweld软件中的welding wizrad)->求解(sysweld slover)->后处理观察结果(sysweld)网格网格划分是有限元必需的步骤。

Sysweld的网格划分工具采用visual-mesh。

版本使用的是6.1Visual –mesh界面见下图对于形状简单的零件，可以在visual-mesh里面直接建立模型，进行网格划分，对于复杂的图形，需要先在CAD画图软件中画出零件的3维几何图形，然后导入visual-mesh软件进行网格划分。

Visual-mesh的菜单命令中的Curve，Surface，Volume，Node是用来创建几何体的命令，接下来的1D,2D,3D是用来创建1维，2维，3维网格的命令。

对于一个简单的焊接零件，网格创建的步骤为：●建立节点nodes●生成面surface●网格生成a)生成2D mesh 用于生成3D网格b)拉伸3D mesh 用于定义材料赋值及焊接计算c)提取2D mesh表面网格用于定义表面和空气热交换d)生成1D 焊接线，参考线用于描述热源轨迹●添加网格组a)开始点，结束点，开始单元用于描述热源轨迹b)装夹点用于定义焊接过程中的装夹条件下面以T型焊缝网格划分为例，说明visual-mesh的具体用法，常用快捷键说明：按住A移动鼠标或者按住鼠标中键，旋转目标；按住S移动鼠标，平移目标；按住D移动鼠标，即为缩放；按F键(Fit)，全屏显示；选中目标，按H键(Hide)，隐藏目标；选中目标，按L键(Locate)，隐藏其他只显示所选并全屏显示；Shift+A，选中显示的全部内容；鼠标可以框选或者点选目标，按住Shift键为反选；在任务进行中，鼠标中键一般为下一步或者确认。

热处理模拟教程创建网格模型双击图标，运行VISUAL-MESH6.1软件。

下图为VISUAL-MESH6.1软件的初始界面。

点击，File/New新建文件选取量纲，点击OK。

创建CAD模型，可直接利用VOLUME下面快捷模式创建立方体和圆柱体。

这里点击Cylinder 创建一个圆柱体。

在弹出的窗口中输入半径10，长度100，点击Apply。

生成的圆柱体如下图所示。

下面生成网格。

先选取顶面，然后点击2D/Layer Mesh，弹出下面窗口。

按照上图中输入单元尺寸为2，No. of layers to add=4, individual thickness=0.5，然后点击Mesh all loops，生成外表面单元，再点击Mesh Core按钮生成心部网格，最后点击Close完成面网格的划分。

接下来，在点击3D/Layer mesh划分三维网格。

具体参数设置如上图所示，最后依次点击mesh和close按钮即可。

3D网格生成之后如上图所示。

删除最开始单独划分的2D网格，如下图所示。

在生成的3D网格模型基础上抽取2D表面网格，依次点击2D/Extract from 3D Mesh按钮。

3D模型，再点击Extract 2D Elements按钮，最后点击Apply，完成抽取操作。

在左边树状菜单上右击3D elements，选择Locate只显示三维单元。

归入一个新的Collector中。

同样地，将2D单元单独显示如下。

将2D单元归入一个新的collector如下所示。

在左边树状菜单中右击collector，点击edit便可以对collector进行重新命名。

将3D单元组collector_1命名为volume。

同样地，可将2D单元重命名如下。

如下图，将模型选取过滤器工具切换到Node项，这样就只能对节点进行选取操作。

如下图所示，在端面上选取三个节点。

并将它们分别归入三个新的collector。

止出现整体刚性位移。

一、计算数据材料：516-GRADE-70，熔点1430摄氏度，最小抗拉强度极限为70ksi （485Mpa），为中温及低温压力容器用钢，成分C≤12.5 Si≤0.27Mn≤0.15-0.40 P≤0.85-1.20 S≤0.035 Cu≤0.035 Ni≤0.40 Cr≤0.40 Mo≤0.30V≤0.12Nb≤0.03Ti ≤0.02Al≤0.03，相当于国内16MnRD（GB3531-2008 ）。

尺寸：两块相同板35mm*80mm*3mm，热源双椭球尺寸：5*10*5*2功率：2000w二、接头模型的建立2.1 创建点根据所设计的对接接头模型的规格，分别计算出各节点的坐标，按照Geom./Mesh.→geometry→point 步骤，建立以下10个点：P1（0,0,0），P2(8，0，0),P3(35，0，0),P4(35,0，-3),P5(8，0，-3),P6(0，0，-3),P7(-8，0，-3),P8(-35，0，-3),P9(-35，0，0),P10(-8，0，0)，如图所示：2.2 有Point生成lines按照Geom./mesh→geometry→1D entities步骤，按照一定的方向性将各点连接成如下图所示的Lines:2.3 由lines 生成Edges按照Geom./mesh→geometry→EDGE 步骤，点击选择各边，依次生成如下图所示各Edges：2.4 由Edges 生成domains按照Geom./mesh→geometry→Domains→edges 步骤，依次生成如下Domains：2.5 离散化操作可以通过display→erase隐藏，entries→show显示，“隐藏→显示”处理，只显示13 条线。

通过以options→display→mode→点亮discretisation，为离散化做准备。

通过Meshing→Defintion→D iscretisation 启动离散化操作界面，讲各条线进行离散，实例中将L9、L10、L11、L12、L13 五条线均匀离散成3 段，L1、L3、L5、L7 均匀离散成10 段，将剩余L2、L4、L6、L8条线非均匀离散，最小尺寸为1，最大为3。

事务文书：________ 焊缝热处理作业指导书单位：______________________部门：______________________日期：______年_____月_____日第1 页共6 页焊缝热处理作业指导书一、目的本设备采用中频感应加热原理对焊缝进行热处理，达到消除高频焊接后的缺陷，细化晶粒消除偏析，消除淬火马氏体组织，降低内应力，使钢管焊缝的组织和性能更加均匀，最终达到提高基体的机械性能、延长钢管使用寿命的目的。

二、中频感应加热设备主要技术参数如下功率最高处理温度钢管长度钢管直径运行速度(Vmax)中频1中频2中频35KW5KW5KW10℃6m-15m第 2 页共 6 页φ114.3～φ355.640m/min三、操作步骤1、开机前启动中频设备冷却循环水泵，先检查内、外循环水，正常后检查供气是否正常；2、将电控柜上的开关扳到ON的位置上，打开控制开关；3、合上焊缝跟踪系统标线喷印机电源，根据钢管规格调节喷头距离使喷头距钢管表面10～20mm；4、按下标线喷印机STARTUP启动开关，选择INKEJECTION油墨喷出，待喷印机绿灯亮后，主轧启动后标线自动喷印；5、启动摄像系统，根据钢管规格调整摄像头距离，拔出锁定销将摄像头推到相应位置，调整跟踪上下基线范围及显示屏亮度，使之达到理想状态；6、待轧机启动后，调整感应圈与钢管表面距离8～10mm,选择SEAMTRACKINGMANUAL/AUTO到AUTO位置，中频感应头将自动跟踪焊缝；7、按下操作台RESET复位按钮，启动HEATON,调节温度控制旋钮，按照工艺要求依次设定三台热处理设备温度。

四、日常维护1、每次开机前，首先检查冷却水箱水位高度，一旦发现水位降到接近警戒线时必须及时补充纯净水，否则，设备将报警并无法启动。

2、开机前或关机后，必须及时清理感应圈上氧化物，避免短路打火损伤设备。

3、每天工作结束后，关闭标线喷印机上SHUTDOWN按钮，启动后喷印机将自动进行清洗，并拧下喷印头上螺栓，移出喷印头，用清洁剂清洗喷印头；一周以上时间不用时，必须将喷印机内油墨取出。

焊接部分（使用软件版本visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009）一、软件安装说明软件包括visual-mesh6.1，sysweld2010，pam-assembly2009，weld-planner2009，其中pam-assembly2009，weld-planner2009统一叫做WeldingDE09，安装基本相同，点击setup，所有选项默认，点击next按钮，直到安装完成，点击finish。

所有安装完毕后，重启计算机，在桌面上出现ESI GROUP文件夹，所有软件的快捷方式都在此文件夹内。

二、基本流程中小件焊接过程模拟分析的步骤是CAD->网格划分(Visual-mesh)->热源校核(sysweld软件中的Heat Input Fitting)->焊接向导(sysweld软件中的welding wizrad)->求解(sysweld slover)->后处理观察结果(sysweld)网格网格划分是有限元必需的步骤。

Sysweld的网格划分工具采用visual-mesh。

版本使用的是6.1Visual –mesh界面见下图对于形状简单的零件，可以在visual-mesh里面直接建立模型，进行网格划分，对于复杂的图形，需要先在CAD画图软件中画出零件的3维几何图形，然后导入visual-mesh软件进行网格划分。

Visual-mesh的菜单命令中的Curve，Surface，Volume，Node是用来创建几何体的命令，接下来的1D,2D,3D是用来创建1维，2维，3维网格的命令。

对于一个简单的焊接零件，网格创建的步骤为：●建立节点nodes●生成面surface●网格生成a)生成2D mesh 用于生成3D网格b)拉伸3D mesh 用于定义材料赋值及焊接计算c)提取2D mesh表面网格用于定义表面和空气热交换d)生成1D 焊接线，参考线用于描述热源轨迹●添加网格组a)开始点，结束点，开始单元用于描述热源轨迹b)装夹点用于定义焊接过程中的装夹条件下面以T型焊缝网格划分为例，说明visual-mesh的具体用法，常用快捷键说明：按住A移动鼠标或者按住鼠标中键，旋转目标；按住S移动鼠标，平移目标；按住D移动鼠标，即为缩放；按F键(Fit)，全屏显示；选中目标，按H键(Hide)，隐藏目标；选中目标，按L键(Locate)，隐藏其他只显示所选并全屏显示；Shift+A，选中显示的全部内容；鼠标可以框选或者点选目标，按住Shift键为反选；在任务进行中，鼠标中键一般为下一步或者确认。

一、计算数据材料：516-GRADE-70，熔点1430摄氏度，最小抗拉强度极限为70ksi （485Mpa），为中温及低温压力容器用钢，成分C≤12.5 Si≤0.27Mn≤0.15-0.40 P≤0.85-1.20 S≤0.035 Cu≤0.035 Ni≤0.40 Cr≤0.40 Mo≤0.30V≤0.12Nb≤0.03Ti ≤0.02Al≤0.03，相当于国内16MnRD（GB3531-2008 ）。

尺寸：两块相同板35mm*80mm*3mm，热源双椭球尺寸：5*10*5*2功率：2000w二、接头模型的建立2.1 创建点根据所设计的对接接头模型的规格，分别计算出各节点的坐标，按照Geom./Mesh.→geometry→point 步骤，建立以下10个点：P1（0,0,0），P2(8，0，0),P3(35，0，0),P4(35,0，-3),P5(8，0，-3),P6(0，0，-3),P7(-8，0，-3),P8(-35，0，-3),P9(-35，0，0),P10(-8，0，0)，如图所示：2.2 有Point生成lines按照Geom./mesh→geometry→1D entities步骤，按照一定的方向性将各点连接成如下图所示的Lines:2.3 由lines 生成Edges按照Geom./mesh→geometry→EDGE 步骤，点击选择各边，依次生成如下图所示各Edges：2.4 由Edges 生成domains按照Geom./mesh→geometry→Domains→edges 步骤，依次生成如下Domains：2.5 离散化操作可以通过display→erase隐藏，entries→show显示，“隐藏→显示”处理，只显示13 条线。

通过以options→display→mode→点亮discretisation，为离散化做准备。

通过Meshing→Defintion→D iscretisation 启动离散化操作界面，讲各条线进行离散，实例中将L9、L10、L11、L12、L13 五条线均匀离散成3 段，L1、L3、L5、L7 均匀离散成10 段，将剩余L2、L4、L6、L8条线非均匀离散，最小尺寸为1，最大为3。