Анализ сварки корпуса редуктора
Перед специалистами стояла задача проанализировать сварочные деформации корпуса редуктора (размеры — 590×1054×322 мм) и выбрать верную стратегию сварки и условия закрепления конструкции — без проведения цеховых экспериментов, за счёт передовых методик компьютерного моделирования. Ввиду действующего NDA полный перечень исходных данных не раскрывается: в описании приведён только первый виртуальный эксперимент по анализу деформаций для начальной стратегии сварки (без оптимизации).
Сварка выполнялась полуавтоматическим способом в смеси газов (20 % CO₂ + 80 % Ar) проволокой 09ГСФ Ø 1,2 мм на стали 09Г2С со скоростью ~14–15 м/ч. Сборка производилась с применением прихваток; последовательность наложения швов предполагала сначала стыковые, затем тавровые и в завершение угловые соединения, с интервалом между операциями в 5 минут. Моделирование велось пошагово (30 шагов) с переносом локальных результатов на глобальную модель; финальный шаг отражал напряжённо‑деформированное состояние после освобождения конструкции от зажимов. Выявленные деформации оказались неудовлетворительными — это обусловило необходимость дальнейшей оптимизации.
ЗАДАЧА
- проанализировать сварочные деформации корпуса редуктора при заданной стратегии сварки;
- оценить напряжённо‑деформированное состояние конструкции после завершения всех сварных операций и снятия закрепления;
- определить, соответствуют ли полученные отклонения техническим требованиям к изделию;
- подобрать оптимальную стратегию сварки и условия закрепления без проведения натурных экспериментов;
- минимизировать коробления корпуса редуктора для обеспечения соответствия чертежу и допускам.
РЕШЕНИЕ
- выполнено компьютерное моделирование сварочного процесса с учётом реальной последовательности и параметров сварки (полуавтоматическая сварка в газовой смеси, марка проволоки и стали, скорость сварки);
- смоделирована поэтапная сборка с прихватками и задана последовательность наложения сварных швов: стыковые → тавровые → угловые, с временным интервалом 5 минут между соединениями;
- расчёт проведён в 30 шагов с пошаговым переносом локальных результатов на глобальную модель по методике, определённой специалистом;
- на финальном шаге получено напряжённо‑деформированное состояние корпуса после освобождения от зажимов;
- проведена оценка суммарных деформаций (в масштабе 1:10 для наглядности) и их соответствия техническим требованиям;
- ввиду неудовлетворительных результатов запущен следующий этап — автоматическая оптимизация последовательности наложения сварных швов на базе уже рассчитанных типовых соединений для минимизации короблений.
РЕЗУЛЬТАТЫ
- по результатам первого виртуального эксперимента деформации корпуса редуктора признаны неудовлетворительными и выходящими за допустимые пределы;
- подтверждена необходимость корректировки технологии сварки;
- инициирован этап автоматической оптимизации последовательности сварных швов для снижения короблений;
- получена расчётная база (типовые соединения, параметры и сценарии) для дальнейшей проработки оптимальной стратегии;
- исключена потребность в дорогостоящих и длительных цеховых экспериментах за счёт применения цифрового моделирования.
