Využití numerických metod pro optimalizaci automatizovaných způsobů svařování

Abstract

Teze disertační práce se zabývá využitím numerických metod (MKP) pro predikci deformací po svařování vysokopevnostní konstrukční oceli S960QL, robotickým MAG procesem. V teoretické části, se disertační práce zabývá přehledem současného stavu v oblasti numerických simulací technologických procesů pomocí specializovaných MKP softwarů, dále pak problematikou simulací procesu svařování. Navazuje popis v průmyslu nejpoužívanější metody svařování - MAG. V dalších kapitolách teoretické části práce pojednává o vysokopevnostních ocelích a jejich svařitelnosti. Na závěr teoretické části je popsána problematika deformací svarových spojů. Na základě rešerše a teoretické části byl zvoleny cíle disertační práce zaměřené na simulaci deformací vícevrstvého V svaru z oceli S960QL. V praktické části teze disertační práce bylo navrženo několik experimentů, jejichž cílem bylo potvrdit volbu specializovaného simulačního softwaru pro MKP simulaci procesu svařování Simufact Welding v. 2021.1 a jeho schopnosti ohledně predikce deformací. Dále byl navržen materiálový model pro ocel S960QL a byla provedena jeho validace, za pomoci reálného svařence. Poslední experimenty (využívající validovaný materiálový model) byly navrženy tak, aby ověřily schopnost softwaru predikovat výsledné deformace svařence při modifikacích svařovacího procesu za účelem omezit výsledné deformace svařence. Jako modifikace procesu byly zvoleny: úprava trajektorie svařování, použití upínek omezující pohyb svařence, změna úhlu rozevření tupého svaru a kombinace všech opatření. Na základě realizovaných experimentů lze tvrdit, že se v rámci disertační práce podařilo navrhnout a validovat materiálový model, který byl následně úspěšně použit pro predikci deformací u modifikovaných procesů svařování.

Doctoral thesis deals with utilization of finite element method (FEM) for prediction of distortion after welding of high strength structural steel S960QL by robotic GMAW welding process. The first part of theoretical part contains literary research of utilization of specialized FEM software for simulation of welding technological process and description of welding simulation problematics. Following chapter describes the most widely used welding method GMAW. The theory of high strength steels and their weldability is in the next chapter. Last chapter of theoretical part is aimed to distortion of welded structures. The main topic of the thesis was prediction of distortion of 10V-groove butt weld made of S960QL steel. Several experiments were designed in the beginning of practical parts of the doctoral thesis. Main goal of designed experiments was to confirm feasibility of selected software Simufact Welding to simulate welding process and predict distortion. Material model for steel S960QL was developed and it was validated by comparison with real weldment, for utilization in following experiments. Last experiments with validated material model were designed to confirm feasibility of used MKP software to predict distortion in process with implemented modification. Modification of welding process were aiming to reduction of weldment distortion. The modifications were – change of welding trajectory, utilization of clamps during welding, reduction of V groove angle and combination of all. Can be claimed that material model of S90QL steel was successfully developed and validated and later was successfully used for prediction of weldment distortion in modified welding processes.