Modelo térmico para a solução de problemas inversos em transferência de calor com aplicação em um processo de usinagem por torneamento / Thermal model for the solution of inverse problems in heat conduction with application in machining process

AUTOR(ES)

Marcelo Ribeiro dos Santos

DATA DE PUBLICAÇÃO

2008

RESUMO

Durante o torneamento a energia mecânica é convertida em calor através da deformação plástica do cavaco e do atrito entre a ferramenta e a peça. O calor conduzido na ferramenta de corte resulta em altas temperaturas na interface de contato. A partir do conhecimento destas temperaturas é possível avaliar de uma forma mais eficiente o desgaste da ferramenta. Contudo existe uma dificuldade em se medir a temperatura na interface cavacoferramenta, mostrando a importância do desenvolvimento de técnicas eficientes 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 INV 3D que resolve problemas diretos e inversos de transferência de calor. O INV 3D baseia-se na solução numérica, via volumes finitos, de um modelo térmico tridimensional transiente utilizando malha irregular e co-localizada. Para a solução do problema inverso o software possui implementadas as seguintes técnicas inversas: Seção Áurea, Simulated Annealing e Função Especificada. Para validar o software e algumas melhorias propostas neste trabalho, realizam-se alguns testes no algoritmo envolvendo a conservação de energia durante a análise térmica de algumas formas geométricas. Neste sentido, este trabalho tem como objetivo desenvolver um novo algoritmo computacional para o INV 3D, que permita obter a solução do problema direto para modelos com formas geométricas complexas. Além disto, será estudado neste trabalho algumas técnicas inversas existentes, de forma a adotar a mais conveniente a ser aplicada no problema térmico de usinagem por torneamento de aço de corte-fácil com ferramenta de aço-rápido. Propõe-se ainda uma análise da influência dos parâmetros de corte (avanço, profundidade e velocidade de corte) na temperatura desenvolvida na interface cavaco-ferramenta. Por fim, os resultados obtidos serão comparados ao método experimental do termopar ferramenta-peça.

ASSUNTO(S)

usinagem de aços de livre corte método termopar ferramenta-peça calor - transmissão machining of free cutting steel condução de calor tridimensional usinagem software three-dimensional heat conduction problemas inversos engenharia mecanica ferramentas para cortar metais inverse problems tool-work thermocouple technique

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