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COBEF 2023
12th Brazilian Congress on Manufacturing Engineering
USO DE TÉCNICA DE PROBLEMA INVERSO EM TRANSFERÊNCIA DE CALOR PARA ESTIMAR A TAXA DE CALOR NO PROCESSO DE SOLDAGEM POR DESCARGA CAPACITIVA
Submission Author:
Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva , MG , Brazil
Co-Authors:
Fábio Silva Faria, Gustavo Cardoso Zotin, Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva, Rodrigo Gustavo Dourado da Silva
Presenter: Fábio Silva Faria
doi://10.26678/ABCM.COBEF2023.COF23-0274
Abstract
Determinar o aporte térmico em um processo de soldagem é essencial para aprimoramento do processo. Com o conhecimento da quantidade de calor usada no processo é possível controlar o equipamento para que não exista excesso ou falta de energia. Quando é fornecida energia em excesso no processo, o material pode se deteriorar ou oxidar, afetando suas propriedades mecânicas. Por outro lado, quando há falta de energia no processo, a união dos materiais não é resistente e pode se romper. No caso da soldagem de termopares em metais, a falta de precisão ocasiona erros nas medições de temperaturas. Nesse trabalho, uma técnica de problema inverso é utilizada para estimar a taxa de calor fornecida na soldagem de termopares tipo K. Um problema inverso de condução de calor é aquele em que as condições de contorno ou parâmetros de entrada são desconhecidos. Para resolver o problema, são usados dados de temperaturas obtidas experimentalmente em um ponto acessível do domínio. Como o processo estudado neste trabalho é rápido, a obtenção dessas temperaturas é difícil. Além disso, seria difícil medir o fluxo de calor na poça de fusão usando um transdutor de fluxo de calor, por exemplo. Por esta razão, para avaliar parâmetros desconhecidos e difíceis de medir é essencial aplicar uma técnica de problema inverso de condução de calor. Para resolver o problema numérico, um modelo tridimensional foi estudado utilizando o programa comercial COMSOL Multiphisics. Para resolver o problema inverso, o Método da Função Especificada não-linear foi utilizada, nela é estimado o fluxo de calor que minimiza a função objetivo em cada intervalo de tempo. Na função objetiva são comparadas as temperaturas medida e calculada em uma região próxima a fonte de calor. Uma vez que a energia total empregada é conhecida pelo cálculo da energia armazenada no banco de capacitores, a eficiência do processo de soldagem também é avaliada. O valor da eficiência do processo estimado no resultado desse trabalho foi de aproximadamente 18%. O baixo valor de eficiência é justificado pela alta quantidade de energia dissipada em forma de luz e som.
Keywords
Problemas Inversos, COMSOL, Descarga Capacitiva, Método da Função Especificada Iterativa
