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Publicação
Determinação das tensões residuais e deformações resultantes do processo de soldadura TIG através do método dos elementos finitos
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Orientador(es)
Resumo(s)
Actualmente, os processos de soldadura têm um papel fundamental em várias indústrias, tais como a aeronáutica, automóvel, aeroespacial, metalomecânica, naval, civil, etc. No entanto, devido às elevadas variações de temperaturas a que os materiais são geralmente sujeitos, os detalhes soldados vão apresentar empenos, que são resultado das tensões residuais geradas pela distribuição da temperatura transiente e do arrefecimento subsequente. As tensões residuais resultantes podem ser responsáveis por potenciar fenómenos de corrosão, fadiga, fractura frágil e alterações na geometria do componente, justificando-se a importância do seu controlo durante a fase de fabrico e pós-fabrico de componentes soldados. Ao longo dos anos, vários engenheiros têm vindo a desenvolver tecnologias inovadoras para fazer a medição das tensões residuais presentes em detalhes estruturais soldados.
A presente dissertação tem como objectivo calcular as tensões residuais e as distorções geradas por um processo de soldadura TIG (Tungsten Inert Gas) de duas placas fabricadas num aço inoxidável austenítico AISI 316L. Este tipo de processo de soldadura é frequentemente utilizado em aços inoxidáveis e ligas de alumínio.
Para alcançar o objectivo da dissertação, utilizou-se o Método dos Elementos Finitos (MEF), de modo a simular o processo de soldadura e, consequentemente, se obter as distribuições de tensões residuais e as distorções existentes nas ligações soldadas. Contudo, devido à natureza complexa de um processo de soldadura, a sua simulação numérica é uma tarefa bastante complicada e a modelação do processo de soldadura foi feita tendo em consideração várias técnicas e simplificações sugeridas por diversos autores referidos na bibliografia. Em primeiro lugar, realizou-se uma análise térmica, com o intuito de se obter os campos de temperatura transientes na placa e, consequentemente, de se utilizarem os resultados térmicos na análise estrutural subsequente. A modelação do processo de soldadura por via do MEF foi validada através de dados experimentais inclusos na bibliografia deste trabalho. No final, compararam-se os resultados obtidos da análise estrutural, obtida por simulação numérica, com os resultados experimentais das tensões residuais medidos pelo método do furo. Paralelamente, fez-se a medição dos empenos da placa soldada através da utilização de um scanner com capacidade de digitalização tridimensional.
Descrição
Dissertação para obtenção do Grau de Mestre em
Engenharia Mecânica
Palavras-chave
Tensões residuais Distorções Simulação numérica Soldadura TIG Método dos elementos finitos AISI 316L