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metadata.dc.type: Dissertação
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
Title: Desenvolvimento e avaliação de calorimetros via nitrogênio líquido e fluxo continuo (água) para processos de soldagem
Other Titles: Development and assessment of experimental rig for calorimetry via liquid nitrogen and continuous flow (water) in welding processes
metadata.dc.creator: Arévalo, Hernán Dario Hernández
metadata.dc.contributor.advisor1: Vilarinho, Louriel Oliveira
metadata.dc.contributor.referee1: Scotti, Américo
metadata.dc.contributor.referee2: Modenesi, Paulo José
metadata.dc.description.resumo: A correta medição do aporte térmico em processos de soldagem tem sido constantemente referenciada como uma necessidade para o correto entendimento dos fenômenos físicos envolvidos nestes processos. Entre as técnicas disponíveis, se encontra os métodos experimentais que contemplam uma diversa gama de calorímetros que dependem do princípio de funcionamento, como os calorímetros a base de água (estáticos e fluxo constante), Seebeck, caixa isolada e nitrogênio líquido apresentando uma ampla dispersão dos resultados obtidos para o rendimento térmico. Desta forma, a proposta deste trabalho é apresentar o projeto, construção e avaliação de um calorímetro de nitrogênio líquido e fluxo contínuo (água) para a medição do aporte térmico e rendimento térmico de processos GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) e GMAW (Gas Metal Arc Welding) com diversos parâmetros de soldagem, comparados com resultados encontrados na literatura e entre os dois calorímetros propostos. Para a avaliação do funcionamento e comportamento do calorímetro de nitrogênio líquido (N2L) e fluxo contínuo (água) foi realizada com o processo GTAW com Ar puro sobre chapas de aço ao carbono ASTM A36 e variando os parâmetros de soldagem como corrente, comprimento do arco, velocidade de soldagem e comprimento do cordão de solda. Foram também realizadas soldagens sobre chapa com o processo GMAW em transferência por curto-circuito e goticular (spray), onde o arame utilizado foi AWS ER70S-6 (1,2 mm de diâmetro)e gás de proteção Ar+25%CO2 (curto-circuito) e Ar+5%O2 (goticular). Para os processos derivativos (STT Surface Tension Transfer, RMD Regulated Metal Deposition, CMT Cold Metal Transfer, GMAW-P - Pulsado e GMAW-PV Polaridade Variável) foram tomados como base parâmetro de soldagem encontrados por outros autores no Laprosolda. De modo geral, o calorímetro de nitrogênio líquido apresentou boa repetibilidade com diferença máxima de 3%. Também foi observado que durante os testes realizados no calorímetro de nitrogênio liquido apresentaram resultados coerentes para as diferentes condições de soldagem e reportando valores de rendimento térmico global de 70,3% para processo GTAW, 78,6% para GMAW curto-circuito convencional, 73,6% para GMAW goticular e 76,1% para os processos GMAW curto circuito-controlado. Os resultados obtidos com o calorímetro de fluxo contínuo (água) acompanharam a tendência do calorímetro de N2L, mas com resultados médios 12% abaixo.
Abstract: The correct measurement of heat input in welding processes has constantly been referred as a need for the correct understanding of physical phenomena involved in such processes. Among the different techniques available, there are experimental ones that employ different calorimeters, which can be based on water flow measurement (static and dynamic), Seebeck, isolated box and liquid nitrogen evaporated mass. These techniques present large dispersion of results for thermal efficiency of welding processes. Therefore, this work aims to present the project, construction and assessment of a liquid nitrogen calorimeter and other one based on constant flow (water) measurement. Both calorimeters were evaluated for measuring heat input and thermal efficiency of GTAW (Gas Tungsten Arc Welding) and GMAW (Gas Metal Arc Welding) processes. Different parameters were varied and the obtained results were compared to technical literature and between both calorimeters. For GTAW process, bead on plate welding was carried out with Ar as shielding gas over ASTM A36 plate, varying current, arc length, travel speed and bead length. For GMAW processes, both short-circuit and spray transfers were used with AWS ER70S-6 wire with 1,2 mm of diameter and Ar+25%CO2 (short-circuit) and Ar+5%O2 (spray) as shielding gases. For derivative processes (STT Surface Tension Transfer, RMD Regulated Metal Deposition, CMT Cold Metal Transfer, GMAW-P Pulsed and GMAW-PV Variable Polarity), the welding parameters were adopted from other researchers from Laprosolda. It can be concluded that the liquid nitrogen calorimeter presents good repeatability, with maximum difference of 3%. Also, the obtained results are coherent for different welding conditions applied through the work with global thermal efficiencies of 70,3% for GTAW, 78,6% for GMAW conventional short-circuit, 73,6% for GMAW with spray transfer and 76,1% for GMAW derivative processes. The results measured by the continuous flow (water) calorimeter followed the trend of the liquid nitrogen one, but with average results 12% lower.
Keywords: Aporte térmico
Rendimento térmico
Calorimetria
Nitrogênio líquido
Fluxo contínuo
Processos derivativos
Thermal efficiency
Calorimetry
Liquid Nitrogen
Continuous Flow
Derivative Processes
Calorimetria
Soldagem
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
metadata.dc.publisher.initials: UFU
metadata.dc.publisher.department: Engenharias
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Citation: ARÉVALO, Hernán Dario Hernández. Development and assessment of experimental rig for calorimetry via liquid nitrogen and continuous flow (water) in welding processes. 2011. 157 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2011.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14920
Issue Date: 24-Aug-2011
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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