一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法

1.本发明涉及高频感应钎焊领域，尤其涉及一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法。


背景技术：

2.高频感应钎焊是利用交变磁场和电场中的被加工零部件上的涡流效应对被焊接母材进行加热，使焊料熔化，焊料变为液态后在毛细作用下填充间隙从而实现钎焊的一种焊接方法。高频感应钎焊利用高频交流电来实现焊接过程，一般要想达到理想的钎焊水平，必须要保证焊料的熔化、分布和熔化的一致性以及分布的均匀性，这些都涉及到热量及温度的获取和控制，焊料不同部位获取的热量和温度场的分布，必须保证精准的线圈感应频率和温度场控制。
3.现有对高频感应钎焊工艺的研究一般是通过大量的摸索试验，成本太过昂贵，且操作繁琐，工序复杂，对工作环境要求高、维护困难和维修周期长。因此寻找一种准确、高效的探究高频感应钎焊工艺的方法以便于精准认识高频感应钎焊焊接温度场和应力应变场的分布规律，从理论上指导实践，对精确控制焊接质量和使用性能具有重要现实意义。


技术实现要素：

4.本发明的目的是提供一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，以克服现有高频感应钎焊工艺研究困难的缺点。
5.本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是：一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，包括以下步骤：步骤一、建立待焊接零件的有限元模型；步骤二、将待焊接零件的有限元模型相关数据输入sysweld软件，通过sysweld软件的热处理模块对高频感应钎焊的加热方式进行模拟；步骤三、选取多个不同的模拟温度，模拟温度均在钎料的熔点温度和待焊接零件的熔点温度之间；步骤四、将多个模拟温度分别输入sysweld软件进行计算，分别得到多个模拟温度对应的焊接应力云图，然后得到与多个模拟温度分别对应的最大焊接应力值；步骤五、将步骤四得到的多个最大焊接应力值进行对比，以数值最小的作为最优焊接应力值，将最优焊接应力值对应的模拟温度作为最优模拟温度；步骤六、对待焊接零件进行高频感应钎焊实验，保证焊接温度为最优模拟温度，在实验过程中对焊接应力进行测试，得到最大测试应力值；步骤七、将最优焊接应力值与最大测试应力值进行对比，当两者满足误差要求时，以最优模拟温度作为高频感应钎焊的工艺参数；当两者不满足误差要求时，重新选取模拟温度并重复进行步骤三～步骤七，直到最优焊接应力值与最大测试应力值满足误差要求。
6.优选的，步骤三中，选取至少三个不同的模拟温度。
7.优选的，步骤七中，最优焊接应力值与最大测试应力值的误差要求不超过5%。
8.根据上述技术方案，本发明的有益效果是：本发明提供的。
9.本发明可以在满足固有条件的情况下快速高效的精确计算出一个温度对应的应力场和应变场，且结果与工厂反馈回的结果对比后，模拟数值与理论数值误差在5%以内，满足误差条件，由此说明数值模拟的结果是准确的。通过本发明的方法可以有效的降低高频感应钎焊在实际操作中的损耗，降低了时间成本。并且通过数值模拟可以更改不同的焊接参数，进行焊接过程最优的分析，并辅以实验认证。以实验结果验证数值模拟计算结果的正确性和可靠性，以模拟结果指导高频感应钎焊，对于精准控制高频感应钎焊的焊接工艺参数有了理论指导和技术支持。
附图说明
10.图1为航空机箱的有限元模型示意图；图2为航空机箱在580℃的焊接应力云图；图3为航空机箱在590℃的焊接应力云图；图4为航空机箱在595℃的焊接应力云图。
具体实施方式
11.一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，包括以下步骤：步骤一、建立待焊接零件的有限元模型。
12.步骤二、将待焊接零件的有限元模型相关数据输入sysweld软件，通过sysweld软件的热处理模块对高频感应钎焊的加热方式进行模拟。
13.步骤三、选取至少三个不同的模拟温度，模拟温度均在钎料的熔点温度和待焊接零件的熔点温度之间。
14.步骤四、将多个模拟温度分别输入sysweld软件进行计算，分别得到多个模拟温度对应的焊接应力云图，然后得到与多个模拟温度分别对应的最大焊接应力值。
15.步骤五、将步骤四得到的多个最大焊接应力值进行对比，以数值最小的作为最优焊接应力值，将最优焊接应力值对应的模拟温度作为最优模拟温度。
16.步骤六、对待焊接零件进行高频感应钎焊实验，保证焊接温度为最优模拟温度，在实验过程中对焊接应力进行测试，得到最大测试应力值。
17.步骤七、将最优焊接应力值与最大测试应力值进行对比，当两者满足误差要求时，以最优模拟温度作为高频感应钎焊的工艺参数；当两者不满足误差要求时，重新选取模拟温度并重复进行步骤三～步骤七，直到最优焊接应力值与最大测试应力值满足误差要求，该误差要求不超过5%。
18.以航空机箱为例，具体实施例如下：步骤一、建立航空机箱的有限元模型，如图1所示。
19.步骤二、将航空机箱的有限元模型相关数据输入sysweld软件，通过sysweld软件的热处理模块对高频感应钎焊的加热方式进行模拟。因为感应钎焊在sysweld软件中的焊接模块中难以实现热源的加载，因此选择热处理模块来模拟高频感应钎焊炉的工作环境。
20.步骤三、航空机箱的熔点温度为656℃，钎料的熔点温度为550℃，因此在550℃和656℃之间选取580℃、590℃和595℃作为模拟温度。
21.步骤四、将580℃、590℃和595℃分别输入sysweld软件进行计算，得到三个模拟温度对应的焊接应力云图，580℃的焊接应力云图如图2所示，590℃的焊接应力云图如图3所示，595℃的焊接应力云图如图4所示。
22.根据图2可以得到580℃的最大焊接应力值为205.073mpa，根据图3可以得到590℃的最大焊接应力值为192.805mpa，根据图4可以得到595℃的最大焊接应力值为194.426mpa。
23.步骤五、将步骤四得到的三个最大焊接应力值进行对比，以数值最小的192.805mpa作为最优焊接应力值，因此将与之对应的590℃作为最优模拟温度。
24.步骤六、以590℃为焊接温度，对航空机箱进行高频感应钎焊实验，在实验过程中对焊接应力进行测试，得到最大测试应力值为201.56mpa。
25.步骤七、将最优焊接应力值的192.805mpa与最大测试应力值的201.56mpa进行对比，两者的误差为4.34%，小于5%的误差要求，因此不需重新选取模拟温度，可以直接将最优模拟温度590℃作为高频感应钎焊的工艺参数，从而实现了对于高频感应钎焊的工艺参数模拟优化。


技术特征：
1.一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、建立待焊接零件的有限元模型；步骤二、将待焊接零件的有限元模型相关数据输入sysweld软件，通过sysweld软件的热处理模块对高频感应钎焊的加热方式进行模拟；步骤三、选取多个不同的模拟温度，模拟温度均在钎料的熔点温度和待焊接零件的熔点温度之间；步骤四、将多个模拟温度分别输入sysweld软件进行计算，分别得到多个模拟温度对应的焊接应力云图，然后得到与多个模拟温度分别对应的最大焊接应力值；步骤五、将步骤四得到的多个最大焊接应力值进行对比，以数值最小的作为最优焊接应力值，将最优焊接应力值对应的模拟温度作为最优模拟温度；步骤六、对待焊接零件进行高频感应钎焊实验，保证焊接温度为最优模拟温度，在实验过程中对焊接应力进行测试，得到最大测试应力值；步骤七、将最优焊接应力值与最大测试应力值进行对比，当两者满足误差要求时，以最优模拟温度作为高频感应钎焊的工艺参数；当两者不满足误差要求时，重新选取模拟温度并重复进行步骤三～步骤七，直到最优焊接应力值与最大测试应力值满足误差要求。2.根据权利要求1所述的一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，其特征在于：步骤三中，选取至少三个不同的模拟温度。3.根据权利要求1所述的一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，其特征在于：步骤七中，最优焊接应力值与最大测试应力值的误差要求不超过5%。

技术总结
一种高频感应钎焊的工艺参数模拟优化方法，首先建立待焊接零件的有限元模型，然后通过sysweld软件的热处理模块对高频感应钎焊的加热方式进行模拟，选取多个不同的在钎料和待焊接零件的熔点温度之间的模拟温度，输入sysweld软件进行计算得到多个模拟温度对应的焊接应力云图，然后得到与多个模拟温度分别对应的最大焊接应力值，对比后以数值最小的作为最优焊接应力值，将最优焊接应力值对应的模拟温度作为最优模拟温度，以最优模拟温度对待焊接零件进行高频感应钎焊实验，得到最大测试应力值，将最优焊接应力值与最大测试应力值进行对比，当两者满足误差要求时，以最优模拟温度作为高频感应钎焊的工艺参数；当两者不满足误差要求时，重新选取模拟温度。重新选取模拟温度。重新选取模拟温度。


技术研发人员：尹丹青 王永雷 陈学文 肖笑 张柯柯 赵浩岐 常峻鸣
受保护的技术使用者：河南科技大学
技术研发日：2023.05.25
技术公布日：2023/8/16