背景 自 19 世紀電弧焊技術問世以來，金屬焊接品質始終仰賴焊接工的技術能力。工程師們一直在尋找方法來預測不同焊接技術對於材料融合行為的影響，期能減少設計階段的假設、加速產品發展流程以及提升產品品質。勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 海事部門的工程師與曼徹斯特大學材料科學中心合作，採用 Abaqus 的焊接模組 (AWI)，快速建立 2D 的焊接模型，模擬三種不同的情況：乙炔焊平板、八次槽焊平板以及七次環焊。 焊接技術的發展 勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 一直致力於提升其在複雜金屬製造過程中的焊接建模能力。透過與曼徹斯特大學材料科學中心和 Serco Assurance 的合作，勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 評估了多種有限元分析 (FEA) 軟體包，包括 SIMULIA 的 SYSWELD、VFT 和 Abaqus FEA。焊接技術的發展歷史可以追溯到青銅時代，經過中世紀的鍛造焊接和 19 世紀電弧技術的發現，現代焊接技術已進一步完善。 圖1.自焊板樣品 面臨的困難 焊接過程涉及高溫、材料相變和材料沉積等挑戰，每次都能產生完美焊接是一項挑戰。焊接實踐常被認為是“藝術”多於“科學”，高度依賴焊工的技能和能力，或機器人焊工編程的品質。工程師需要研究和預測不同焊接技術對材料行為的影響，並量化和驗證焊接板樣品的結果。 技術創新 為了提升焊接分析的準確性，勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 最近添加了 Abaqus 焊接介面 (AWI)。這個產品透過提供圖形使用者介面 (GUI) 來簡化 2D 焊接模擬的生成。AWI 幫助工程師快速定義焊道、表面薄膜和輻射傳熱屬性，並自動定義焊道順序。透過機械化鎢極惰性氣體焊頭後產生的應力，可以透過中子衍射 (ND) 方法測量和分析。AWI 模組可讓結構模型去分析因焊接而造成材料的熱膨脹與收縮。 圖2.⼀次性測試樣品中的 FEA 圖像（頂部）和中⼦衍射（底部）應⼒測量 未來展望 隨著焊接技術和建模工具的進步，勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 將繼續完善更複雜的模型，以準確模擬焊接過程中涉及的多個相互交織的過程。AWI 的自動化表面定義功能加快了建模速度，並減少了數據轉換問題、培訓時間和費用。透過將實際測量結果與模型預測進行比較，勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 能夠更好地確定最佳焊接方法，並將這些資訊納入焊工培訓和機器人焊工編程中，從而提升成品品質和生產效率。 勞斯萊斯工程師 Hodgson 表示，AWI 幫助快速並正確分析 2D 焊接，未來將接續分析更複雜的 3D 情況。勞斯萊斯 (Rolls-Royce) 持續致力於提升焊接模擬技術，以支持其在複雜金屬製造中的應用，並通過不斷的技術創新和合作，提升產品質量和製造效率。 關鍵字：Rolls-Royce、勞斯萊斯、焊接 下載PDF