【Ansys Mechanical】 摩擦焊接模擬分析
摩擦焊接，具有相當多優點，但往往因研究階段需耗費相當大的成本，使實際應用時間逐漸延後。若能夠以CAE電腦輔助工程來協助研究，透過電腦的運算能力來分析數值模型，獲得結果、觀察實驗難以量測的數據，將可加快尋找各種幾何模型、材料性質、焊接參數等項目的研究速度。在本篇應用案例分享中，將說明摩擦焊接的焊頭動作、常調整的參數、變形量和溫度等結果。
首先，賦予焊頭作動程序。(1)下壓，使焊頭緩慢接觸工件；(2)旋轉，藉由摩擦力將動能轉換為熱能，預熱焊頭和工件至工作溫度；(3)移動，焊頭沿著焊接路徑行走，完成焊接動作。
另一方面，將工件左右兩側固定、支撐下面，模擬實際於工具機上的加工條件。
在旋轉動作中，可設定多項參數，包含: 摩擦生熱的效率、熱能分配至焊頭的比例、溫度對摩擦係數的關係等細項。
設定熱對流係數、環境溫度，考慮熱能散失情形。與空氣接觸的表面，設定為30 W/m^2.C；與金屬接觸的表面，設定為300 W/m^2.C。
在結果中，可觀察多項數據。例如: 工件翹曲情形，可透過Z軸位移量來判斷加工後的平整度表現。
亦可觀察整體溫度分布狀況，提供研究加工參數的方向和依據，針對對應的焊頭動作加以調整。
最後，透過觀察焊接斷面的最高溫數值，是否位於摩擦焊接的工作溫度範圍內，判斷焊接是否成功。