Desenvolvimento de modelo de fonte de calor para os processos de soldagem TIG e MAG

• Autor(a) principal: Espitia Pérez, Juan David
• Data de Publicação: 2019
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Biblioteca Digital de Teses e Dissertações da UFRGS
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10183/194345
• topic: Soldagem MIG/MAG; Soldagem TIG; Modelagem matemática; Welding bead geometry; MAG; TIG; Double elipsoidal heat source; Box-Behnken

No presente trabalho, é proposta uma fonte de calor volumétrica móvel Duplo Elipsoide para simular o processo de soldagem TIG e uma fonte de calor Duplo Bi-Elipsoide para simular o processo de soldagem MAG, baseadas na distribuição de calor duplo elipsoide de Goldak. As geometrias dos cordões de solda resultantes dos procedimentos experimentais, foram estudadas mediante projetos de experimentos Box-Behnken para determinar a influência dos parâmetros de soldagem e suas interações sobre as dimensões da seção transversal dos cordões de solda e da poça de fusão. Com auxílio da análise da variância foram obtidas equações de regressão polinomial em função da corrente, distância eletrodo-peça e velocidade de soldagem no caso dos cordões de solda TIG, e em função da tensão de soldagem, velocidade de alimentação do arame e velocidade de soldagem para os cordões de solda MAG, as quais conseguiram descrever analiticamente cada parâmetro dimensional com relativa exatidão. A comparação entre as dimensões dos cordões de solda estimadas pelos modelos analíticos e os dados experimentais, apresentaram erros máximos de 24,08% no caso dos cordões de solda TIG. As porcentagens de erros máximas calculadas para os cordões de solda MAG com arame de 1,0 mm e 1,2 mm foram 24,15% e 14,51% respetivamente. A grande vantagem da implementação dos modelos de regressão polinomial na modelagem computacional é a obtenção das dimensões características que governam os modelos de fonte de calor a partir dos parâmetros de soldagem, prescindindo de complexos procedimentos experimentais. As equações de regressão polinomial adquiridas mediante a análise estatística foram utilizadas para resolver as equações do modelo de fonte de calor Duplo Elipsoide e Duplo Bi-Elipsoide em simulações computacionais de elementos finitos (FEM) utilizando o software COMSOL® Multiphysics. A comparação entre geometrias estimadas pelas simulações FEM e os dados experimentais permitiu calcular uma porcentagem de erro máximo de 21,38% no caso dos cordões de solda TIG. No caso das soldas MAG com arame de 1,0 mm e 1,2 mm foram calculados erros máximos de 21,73% e 27,61% respetivamente. A diferença entre as temperaturas máximas obtidas mediante as simulações FEM e medidas experimentalmente foi inferior a 10 °C para os cordões de solda TIG, e menor a 22 °C para os cordões de solda MAG.