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Document type: Dissertação
Access type: Acesso Aberto
Title: Termografia e problemas inversos aplicados na análise térmica do processo de soldagem TIG
Alternate title (s): Thermography and inverse problems applied in TIG welding thermal analysis
Author: Ameloti, Guilherme Barros
First Advisor: Carvalho, Solidônio Rodrigues de
First coorientator: Borges, Valério Luiz
First member of the Committee: Scotti, Américo
Second member of the Committee: Silva, Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e
Summary: Neste trabalho, o processo de soldagem TIG de chapas de aço inoxidável da série 304 foi abordado numericamente. A partir de temperaturas experimentais medidas por uma câmera termográfica, foi aplicado uma técnica de problemas inversos para estimar a taxa de transferência de calor no modelo e, consequentemente, calcular o rendimento térmico do processo. Adotou-se um modelo numérico capaz de resolver a equação transiente tridimensional de difusão de calor com mudança de fase e fonte móvel. Considerou-se ainda a dependência das propriedades térmicas com a temperatura e condições de contorno de perdas de calor por convecção natural. A fonte de calor foi considerada bidimensional com velocidade constante ao longo de todo comprimento útil e sua geometria foi definida pelo aspecto geométrico do cordão de solda. A técnica inversa recorre ao método da secção áurea para solucionar o problema inverso, com a finalidade de minimizar a função erro quadrática definida pela diferença entre as temperaturas experimentais e calculadas pelo modelo teórico. A aquisição das temperaturas experimentais por termografia é realizada filmando a face oposta à da soldagem. A técnica exige uma calibração experimental prévia da câmera e a retificação digital das imagens termográficas. Os resultados obtidos foram comparados a dados experimentais e a valores obtidos por outros autores, o que confirmou a viabilidade da técnica na análise térmica de processos de soldagem.
Abstract: In this work the TIG welding process of 304 stainless steel was approached numerically. An inverse problem was solved to estimate the heat transfer rate and the thermal efficiency of the welding process based on experimental temperatures measured by a thermographic camera. It was adopted a numerical model to solve the three-dimensional transient heat diffusion equation with phase change and moving source. The model took into account the dependence of thermal properties on the temperature and also the boundary conditions of heat loss by convection. A two-dimensional constant speed moving heat source along the length was considered and its geometry was defined by the gometrial appearance of the weld bead according to experimental data. The golden section method was used to solve the inverse problem in order to minimize a least square error function defined by the difference between experimental and calculated temperatures. The measurement of the experimental temperature by thermography was assomplished by shooting the opposite face of welding sample. The technique requires prior experimental camera calibration and digital correction of thermographic images. The results were compared with experimental data and values obtained by other authors which confirmed the feasibility of the technique in thermal analysis of welding processes.
Keywords: Eficiência térmica em solgagem TIG
Termografia
Problemas inversos
Mudança de fase
GTAW thermal efficiency
Thermography
Inverse problems
Phase change
Soldagem
Aço inoxidável
Area (s) of CNPq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECANICA
Language: por
Country: BR
Publisher: Universidade Federal de Uberlândia
Institution Acronym: UFU
Department: Engenharias
Program: Programa de Pós-graduação em Engenharia Mecânica
Quote: AMELOTI, Guilherme Barros. Thermography and inverse problems applied in TIG welding thermal analysis. 2014. 111 f. Dissertação (Mestrado em Engenharias) - Universidade Federal de Uberlândia, Uberlândia, 2014.
URI: https://repositorio.ufu.br/handle/123456789/14972
Date of defense: 24-Sep-2014
Appears in Collections:DISSERTAÇÃO - Engenharia Mecânica

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