Sensor Móvel de Temperatura e Técnica de Problema Inverso não Linear para Estimação do Aporte de Calor em Processos de Soldagem Autógenos.

Abstract

Apresenta-se neste trabalho uma proposta para estimação transiente do aporte de calor em processos de soldagem autógenos. Essa metodologia é baseada no acoplamento entre uma técnica de problema inverso não linear a técnica do Sensor Móvel de Temperatura. Uma técnica de regularização alternativa que é uma expansão do método Sequencial da Função Especificada (SFSM), foi aplicada junto a técnica de otimização Seção Áurea para a solução do problema não linear. Como modelo direto, resolveu-se a equação da difusão de calor tridimensional não-linear transiente com mudança de fase, modelada em função da entalpia, utilizando o método das diferenças finitas em um software desenvolvido na linguagem C++. A solução dos sistemas lineares de equações algébricas foi realizada através do método SIP (Strongly Implicit Procedure) com paralelização em OpenMP por hiperlinhas. O aporte de calor foi estimado para dois processos de soldagem: TIG (Tungsten Inert Gás) em aço AISI 304 e Laser em aço SAE 1020. Os dados experimentais em soldagem TIG são obtidos do trabalho de Lima e Silva et al. (2003). Nesse estudo, um conjunto de nove condições experimentais foram testadas variando-se o gás de proteção, o ângulo de apontamento e a potência da fonte. O procedimento estatístico de Taguchi foi utilizado para determinação da condição ótima de soldagem. Assim, um novo experimento com as condições ideais de soldagem foi realizado. A eficiência térmica de cada processo foi obtida através da metodologia numérica proposta. Os dados de eficiência foram comparados com os dados de Lima e Silva et al. (2003). A análise numérica revelou que a eficiência térmica decresce quando a tocha de soldagem se movimenta. Nos experimentos em soldagem a Laser, uma condição de baixa penetração foi testada. Modelos de distribuição de calor volumétrica foram testados, e a eficiência térmica foi determinada para cada caso. A metodologia proposta mostrou ser viável para a estimação da taxa de transferência de calor e também apresentou uma maior sensibilidade que os métodos usuais para estimação do aporte de calor nos processos de soldagem.