ANÁLISE TÉRMICA DO PROCESSO DE SOLDAGEM TIG VIA ELEMENTOS FINITOS
Alexandre Campos Bezerra1; Domingos Alves Rade1
1 Universidade Federal de Uberlândia
Resumo
O processo de soldagem TIG tem por princípio criar e manter um arco elétrico entre um eletrodo de tungstênio não-consumível e a peça de trabalho, que são protegidos da oxidação por um fluxo contínuo de gás inerte, aplicando-se com ou sem o uso de material de adição. Neste tipo de soldagem, os ciclos térmicos envolvidos são responsáveis pela geração de tensões residuais que, por sua vez, ocasionam diversos fenômenos que vão desde a distorção da peça de trabalho até a sensitização da mesma. Assim, diversos pesquisadores têm desenvolvido estudos no intuito de avaliar e minimizar a ocorrência de tensões residuais devidas ao ciclo térmico da soldagem. Neste estudo preliminar, que é parte integrante de um projeto que visa a análise das tensões residuais na soldagem, é realizada uma modelagem térmica da soldagem TIG autógena, ou seja, sem material de adição, em uma placa de aço inoxidável austenítico AISI 316L. Utiliza-se o código comercial de elementos finitos ANSYS®. A placa é modelada e discretizada com um elemento finito do tipo casca que, apesar de ser um elemento tridimensional, tem capacidade de condução de calor somente no plano. A modelagem da fonte de calor é discutida. Para maior fidelidade à condição real de soldagem, são consideradas as variações das propriedades termofísicas do material (condutividade térmica, calor específico e densidade) com a temperatura, o que leva a uma análise não-linear. Além da transferência de calor por condução, são levadas em conta as perdas de calor por convecção natural e radiação. As equações do fluxo e transferência de calor utilizadas são expostas. Uma análise transiente é conduzida, a fim de se obter o campo de temperatura em função do tempo. Os resultados numéricos obtidos apresentam uma boa correlação com resultados experimentais disponíveis na literatura, comprovando a viabilidade e eficiência do método dos elementos finitos na simulação do ciclo térmico deste tipo de soldagem.
Palavras-chave: Soldagem TIG; elementos finitos; modelagem térmica