Publicação: Análise térmica do processo de soldagem TIG de amostras
metálicas
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CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
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Resumo
Problemas envolvendo transferência de calor com mudança de fase ocorrem em diversos
processos industriais, tais como processamento de metal, solidificação das carcaças,
engenharia ambiental e no sistema térmico do armazenamento da energia em uma estação
espacial. A principal dificuldade na solução de problemas térmicos com mudança de fase
está na identificação da posição da interface sólido-líquido devido ao comportamento
particular das propriedades físicas no domínio para cada fase. Assim, para uma melhor
compreensão e estudo dessa classe de problemas, apresenta-se neste trabalho a solução
numérica da equação da difusão baseada na formulação da entalpia. O propósito deste
trabalho é o desenvolvimento de uma técnica para a obtenção do fluxo de calor, perfil de
temperatura e geometria da poça de fusão durante o processo de soldagem TIG de
amostras cilíndricas de aço inoxidável AISI 304. Nesse sentido, o problema térmico é tratado
como um problema inverso de transferência de calor com mudança de fase e dados
experimentais referentes à temperatura da peça soldada e dimensões da área fundida serão
usados para validar o modelo térmico proposto neste trabalho. Ressalta-se que a técnica
inversa da Seção Áurea será aplicada para determinar o aporte de calor durante o processo
de soldagem. Além disso, o trabalho apresenta uma análise dos erros inerentes ao modelo
térmico numérico e aos dados experimentais.
Abstract
Problems involving heat transference with phase change occur in several industrial
processes, such as metal processing, casting solidification, environmental engineering and
thermal system of energy storage in a space station. The main difficulty in solving thermal
problems with phase change is the solid-liquid interface position identification due to the
particular physical properties behavior in the domain for each phase. Thus, for a better
comprehension and study of this kind of problems, this work presents a numerical solution of
the diffusion equation based on the enthalpy formulation. The purpose of this work is
developing a technique to obtain the heat flow, temperature profile and the weld pool
geometry during the welding process TIG of cylindrical samples of stainless steel AISI 304.
Accordingly, the thermal problem is treated as an inverse problem of heat transference with
phase change and experimental data concerning the temperature of the welded piece and
the size fused area will be used to validate the thermal model proposed in this work. It is
emphasized that the inverse technique of the Golden Section will be applied to determinate
the heat input during the welding process. Furthermore, this work presents an analysis of
errors inherent to the numerical thermal model and the experimental data.
Palavras-chave
Problema inversos, Processo de soldagem, Mudança de fase e
otimização, Inverse problems, Welding processes, Phase change and optimization, Calor - Transmissão, Problemas inversos (Equações diferenciais), Soldagem
Citação
CÂNGANI, Ana Paula Mázaro. Analysis of thermal process for TIG welding of metal samples. 2010. 117 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2010.