dc.creator |
FARIA, Fábio Silva |
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dc.date.issued |
2022-02-16 |
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dc.identifier.uri |
https://repositorio.unifei.edu.br/jspui/handle/123456789/3163 |
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dc.description.abstract |
This work presents an experimental and numerical procedure for estimating the thermal
input in the capacitive discharge welding process of K-type thermocouples wire. The ob jective of the work is to promote improvements in a device at the important temperature,
the thermocouple. The work of proposed improvement in the solution of this in metals
and also of possible energy solution of risk solution. The thermal model used is based on
the equation of transient three-dimensional heat diffusion with phase change, modeled as
a function of enthalpy. The thermal properties of chromel and alumel, materials that make
up the two wires of k-type thermocouples, were considered temperature-dependent. The
model was solved using the program COMSOL Multiphysics. The equation of the power
curve in relation to time was defined from theoretical concepts of capacitor discharge.
The nonlinear inverse problem technique used to solve the heat conduction problem was
the iterative Function Specification Method. This technique estimates the heat rate that
minimizes an objective function, defined as the square of the experimental and numerical
temperature difference for each time interval. A numerical code was used in MATLAB
together with software COMSOL Multiphysics to applied the inverse problem technique.
The experimental method was used to obtain temperatures close to the welding region,
which were used to apply the inverse problem technique. To calculate the efficiency of
the process, the integral of the power estimated by time was used, and the energy stored
in the capacitors bank of the equipment, defined by concepts of electricity. The proposed
methodology was able for estimating the thermal input and efficiency for the capacitive
discharge welding process.The heat rate was estimated from experimental temperature
data, the temperatures calculated computationally, from the estimated heat rate, showed
low divergence in relation to the experimental data. In addition, the development of a ca pacitive discharge welding equipment is presented. The equipment consists of a capacitors
bank that stores the energy supplied by a switched source. The amount of energy stored
in capacitors bank is controlled by an Arduino microcontroller. The equipment interface
has a liquid crystal display and a button, which allow the operator to select the type
of thermocouple he wants to weld. This equipment was able to weld thermocouples wire
thicker than 24 AWG. |
pt_BR |
dc.language |
por |
pt_BR |
dc.publisher |
Universidade Federal de Itajubá |
pt_BR |
dc.rights |
Acesso Aberto |
pt_BR |
dc.subject |
Transferência de Calor |
pt_BR |
dc.subject |
Problemas Inversos |
pt_BR |
dc.subject |
Técnica da função especificada |
pt_BR |
dc.subject |
Descarga capacitiva |
pt_BR |
dc.subject |
Termopares |
pt_BR |
dc.subject |
Comsol |
pt_BR |
dc.title |
Estimação do aporte de calor em processo de soldagem por descarga capacitiva usando técnica de problema inverso |
pt_BR |
dc.type |
Dissertação |
pt_BR |
dc.date.available |
2022-02-25 |
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dc.date.available |
2022-02-25T11:44:32Z |
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dc.date.accessioned |
2022-02-25T11:44:32Z |
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dc.creator.Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9475887759480597 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor1 |
SILVA, Sandro Metrevelle Marcondes Lima e |
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dc.contributor.advisor1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/9221494854759414 |
pt_BR |
dc.contributor.advisor-co1 |
ANSELMO, Bruno de Campos Salles |
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dc.contributor.advisor-co1Lattes |
http://lattes.cnpq.br/4986495348974387 |
pt_BR |
dc.description.resumo |
Apresenta-se neste trabalho um procedimento experimental e numérico para estimação
do aporte térmico no processo de soldagem por descarga capacitiva de termopares. O
objetivo do trabalho é promover melhorias em um dispositivo importante na medição de
temperaturas, o termopar. O trabalho propõe melhoria na fixação desse dispositivo em
metais e propõe também a estimação da energia necessária para soldá-lo com eficácia. O
modelo térmico utilizado é baseado na equação da difusão de calor tridimensional tran siente com mudança de fase, modelada em função da entalpia. As propriedades térmicas
do cromel e alumel, materiais que compõem os dois fios dos termopares tipo K, foram
consideradas dependentes da temperatura. O modelo foi resolvido usando o programa
COMSOL Multiphisics. A equação da curva de potência em relação ao tempo foi definida
a partir de conceitos teóricos de descarga de capacitores. A técnica de problema inverso
não linear usada para resolver o problema de condução de calor foi o Método da Função
Especificada iterativa. Esta técnica estima o fluxo de calor que minimiza uma função ob jetivo, definida como o quadrado da diferença da temperatura experimental e numérica
para cada intervalo de tempo. Um código numérico foi usado no MATLAB em conjunto
com o software COMSOL Multiphisics para a aplicação da técnica de problema inverso. O
método experimental foi utilizado para obter temperaturas próximas da região de solda gem, as quais foram utilizadas na execução da técnica de problema inverso. Para calcular a
eficiência do processo foram utilizados a integral da potência estimada pelo tempo, a qual
define a energia em forma de calor utilizada na fusão dos fios dos termopares, e a energia
armazenada no BC (Banco de Capacitores) do equipamento, definido por conceitos de
eletricidade. A metodologia proposta foi viável para a estimação do aporte térmico e efi ciência para o processo de soldagem por descarga capacitiva. A taxa de calor foi estimada
a partir de dados experimentais de temperaturas, as temperaturas calculadas computaci onalmente, a partir da taxa de calor estimada, apresentaram baixa diverência em relação
aos dados experimentais. Além disso, apresenta-se o desenvolvimento de um equipamento
de soldagem por descarga capacitiva. O equipamento consiste em um BC que armazena a
energia fornecida por uma fonte chaveada. A quantidade de energia armazenada no BC é
controlada por um microcontrolador Arduíno. A interface do equipamento conta com um
display de cristal líquido e uma botoeira, os quais possibilitam que o operador selecione
o tipo de termopar que deseja soldar. Este equipamento foi capaz de soldar termopares
com bitolas de até 24 AWG, correspondente ao diâmetro de 0,511 mm. |
pt_BR |
dc.publisher.country |
Brasil |
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dc.publisher.department |
IEM - Instituto de Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.program |
Programa de Pós-Graduação: Mestrado - Engenharia Mecânica |
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dc.publisher.initials |
UNIFEI |
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dc.subject.cnpq |
CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA MECÂNICA |
pt_BR |
dc.relation.references |
FARIA, Fábio Silva. Estimação do aporte de calor em processo de soldagem por descarga capacitiva usando técnica de problema inverso. 2022. 75 f. Dissertação. (Mestrado em Engenharia Mecânica) – Universidade Federal de Itajubá, Itajubá, 2022. |
pt_BR |