Metodologia para medição de temperatura durante o fresamento de metais utilizando termografia direcional espectral

• Autor(a) principal: Matheus de Oliveira Moreira
• Data de Publicação: 2021
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Institucional da UFMG
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/1843/45075; https://orcid.org/0000-0002-0302-9365
• topic: Termografia; Espectro infravermelho; Emissividade espectral; Medição de temperatura; Fresamento de metais; Engenharia mecânica; Espectro infravermelho; Fresagem (Trabalhos em metal); Radiação; Termografia; Termômetro e termometria

O monitoramento da temperatura apresenta-se como uma maneira de entender e controlar o processo de corte de metais. Para a operação de fresamento de materiais metálicos, o uso de medidores de temperatura baseados na radiação emitida pelos corpos no espectro infravermelho apresenta vantagens como menor tempo de resposta e a possibilidade de monitorar perfis de temperatura. Todavia, os modelos embutidos nos softwares dos termovisores comerciais apresentam significativas simplificações, principalmente pela adoção do modelo de superfície difusa e cinza. A literatura científica demonstra que a emissividade de superfícies metálicas apresenta significativa dependência em relação à temperatura, ao espectro e à direção. Apesar disso, estudos científicos acerca do monitoramento de temperatura durante a usinagem de materiais metálicos normalmente negligenciam tais efeitos. Neste trabalho, um procedimento para estimar a temperatura de superfícies metálicas durante o processo de fresamento frontal utilizando termovisores é proposto. Tal procedimento envolve uma etapa de medição da emissividade da superfície metálica, com o intuito de captar a sua dependência em relação à temperatura, ao espectro e à direcionalidade. Para tanto, um aparato experimental é utilizado para medir grandezas que atuam como variáveis de entrada em uma rotina de pós-processamento, a qual se baseia em uma modelagem matemática que envolve equações de transferência de calor por radiação espectral e direcional. Utilizando o aço AISI H13 como corpo de prova durante os testes, obteve-se a emissividade entre 0,12 e 0,20 na banda espectral de 7,5 µm a 13 µm e no intervalo de temperatura de 50 °C a 250 °C. A temperatura da peça durante o fresamento frontal foi estimada para doze condições de corte diferentes e os valores obtidos foram de 100 °C a 188 °C. Tais resultados foram comparados com aqueles atingidos através de modelos que desprezam a influência da temperatura e do espectro sob a emissividade. A diferença entre os resultados foi de até 41% e demonstrou que o procedimento utilizado para estimar a temperatura tem significativa influência no resultado obtido.