Análise computacional das curvas de ciclo térmico em uma chapa de alumínio soldada com o processo TIG autógena

Résumé

O processo de soldagem é largamente utilizado na indústria, sendo aplicado em diversas áreas, inclusive com o uso dos métodos de simulação computacional por elementos finitos (MEF) como ferramenta que auxilia o profissional de engenharia na otimização de parâmetros de soldagem e na consecutiva tomada de decisões para mitigar defeitos. Todavia, modelos de simulação por MEF necessitam de previamente de serem validados, seja com um procedimento experimental, seja por meio de comparação com resultados de outros trabalhos consolidados, a fim de que possam ser aplicados posteriormente para simular outras condições de soldagem que respeitam aquelas mesmas condições de contorno previamente validadas. Nesse sentido, este trabalho tem como objetivo realizar a simulação computacional, através de MEF, de um processo de soldagem TIG autógeno em uma chapa de alumínio Al 5052 para obter as curvas de ciclo térmico em diferentes pontos do material, e após isso, comparar com os resultados obtidos na literatura, a fim de validar o modelo aqui proposto para obtenção destas curvas de ciclo térmico em outras condições correlatas. A fonte de calor na superfície da chapa foi modelada a partir de uma distribuição gaussiana, na qual foi inserida no software ANSYS 2022 R1 STUDENT-Transient Thermal® em forma de uma rotina. A partir dos dados obtidos foi possível observar o campo de temperaturas na chapa e, com isso, obter as curvas de ciclo térmico em pontos específicos na chapa em função do tempo de soldagem. Comparando esses resultados com uma literatura de referência, observou-se que, para as condições de contorno e demais parâmetros utilizados, conseguiu-se alcançar uma convergência de valores na meta dos pontos medidos. Com isso, foi possível concluir que para os parâmetros de soldagem adotados o e o modelamento matemático, bem como as condições de contorno adotadas, conseguiu-se uma aproximação entre os valores numéricos e experimentais para a maioria das regiões de interesse, entretanto, para os pontos ao fim do cordão de solda e na periferia da chapa, observou-se maior divergência de resultados.