APRIMORAMENTO DE UM ALGORITMO COMPUTACIONAL PARA A ANÁLISE TÉRMICA DO PROCESSO DE USINAGEM DE AÇO LIVRECORTE COM FERRAMENTA DE AÇO-RÁPIDO
Marcelo Ribeiro dos Santos1; Solidônio Rodrigues Carvalho1; Gilmar Guimarães1; Sandro Metrevelle Marcondes de Lima e Silva2
1 Universidade Federal de Uberlândia, Faculdade de Engenharia Mecânica.; 2 Universidade Federal de Itajubá - UNIFEI, Instituto de Engenharia Mecânica - IEM.
Resumo
No processo de torneamento a energia mecânica é convertida em calor através da deformação plástica envolvida no cavaco e através do atrito entre a ferramenta e a peça. Grande parte deste calor conduzido na ferramenta de corte resulta em altas temperaturas na interface cavaco-peça-ferramenta. Estas temperaturas têm um impacto negativo na vida útil da ferramenta. A ferramenta torna-se mais vulnerável e se desgasta mais rapidamente. Através do conhecimento dessas temperaturas é possível avaliar de uma forma mais eficiente esses efeitos negativos. Contudo existe uma dificuldade em se medir a temperatura na interface cavaco-ferramenta, mostrando a importância do desenvolvimento de técnica eficiente para a análise desta variável. Neste sentido, o Laboratório de Transferência de Calor e Massa e Dinâmica dos Fluidos (LTCM) da Universidade Federal de Uberlândia (UFU) vêm desenvolvendo softwares específicos que utilizam técnicas inversas para determinar o fluxo de calor e a distribuição de temperatura em processos de fabricação, mais especificamente de usinagem. Dentre os softwares existentes no laboratório destaca-se o INV3D desenvolvido por Carvalho (2005), que resolve problema diretos e inversos de transferência de calor. O INV3D baseia-se na solução numérica, via diferenças finitas, de um modelo térmico tridimensional transiente (problema direto) utilizando malha irregular e colocalizada. Para a solução do problema inverso esse software possui implementadas as seguintes técnicas: Seção Áurea, Simulated Annealing e Função Especificada Seqüencial. Fazendo uso do Inv3D em casos testes, identificou-se algumas falhas neste software, principalmente quando aplicado a geometrias complexas. O que se verificou foi que este não apresentava conservação de energia para tais geometrias, fato esse que fere os princípios físicos e compromete os resultados gerados pelo aplicativo. Nesse sentido, esse trabalho tem como objetivos iniciais corrigir as falhas encontradas no software INV3D e implementar melhorias. Numa segunda etapa busca-s
Palavras-chave: Problemas inversos; Conservação de energia; Condução de calor tridimensional; Temperatura de corte; Otimização