Introdução ao estudo do fluxo de calor para soldagem a arco elétrico

Abstract

Resumo : O estudo da distribuição de temperatura, extensão da ZTA, ciclo térmico e taxa de resfriamento são muito importantes, principalmente, quando se deseja estudar o impacto dessas sobre a formação de determinada microestrutura. Entretanto, a seleção das equações adequadas à soldagem real não é simples, pois na maioria dos casos fica numa condição intermediária ente os modelos de chapa grossa e fina propostos por Rosenthal. Neste trabalho, apresentou-se os conceitos clássicos descritos por Rosenthal entre outros e algorítmos escritos em MATLAB para auxiliar o estudante na compreensão da relação entre o aporte térmico e a extensão da ZTA, taxa média de resfriamento e distribuição de temperatura. Também foi apresentada a metodologia desenvolvida por Poorhaydari para o cálculo da taxa média de resfriamento na ZTA em que se usa um fator de correção baseado na extensão da ZTA. A aplicação do software MATLAB no estudo do fluxo de calor tornou o aprendizado mais interativo e ilustrativo, pois permitiu ao estudante visualizar de forma gráfica qual o impacto das variáveis de entrada sobre o resultado final. E por outro lado, a aplicação da metodologia para o cálculo da taxa média de resfriamento com base na dimensão da ZTA mostrou-se como uma ferramenta interessante quando se deseja ter uma estimativa da taxa de resfriamento sem fazer medições práticas.

Abstract : The study of temperature distribution, extent of the HAZ, thermal cycle and cooling rate are very important, especially when studying the impact of these on the formation of specific microstructures. However, the selection of the appropriate equations to actual welding is not simple, because in most cases is a condition intermediate between models of thick and thin plate proposed by Rosenthal. In this work, presented the classical concepts described by Rosenthal and others and algorithms written in MATLAB to assist the student in understanding the relationship between the heat input and the extent of the HAZ, the average rate of cooling and temperature distribution. Was also presented the methodology developed by Poorhaydari to calculate the average rate of cooling in the HAZ using a correction factor based on the extent of the HAZ. Application of MATLAB in the study of heat flow made learning more interactive and illustrative because it allowed students to visualize graphically the impact of input variables on the outcome. And on the other hand, the application of the methodology for calculating the average rate of cooling based on the size of the ZTA proved to be an interesting tool when you want to have an estimate of the cooling rate without making practical measurements.