Estimação da eficiência térmica dos processos de soldagem TIG e laser utilizando o método da função especificada modificado com sensor móvel de temperaturas

The determination of the imposed heat rate in welding processes has always been an obstacle to the modeling of this problem. Thus, the use of inverse problem techniques is an alternative to estimate the unknown heat rate. This work presents a numerical experimental methodology for estimating the thermal input in welding processes. A mod ification of the iterative Function Specification Method is used to consider the thermal sensitivity of the temperature moving sensor as a function of time and the position in relation to the weld bead. In this way, it is possible to solve highly nonlinear problems with a large gradient of temperature near the measurement sensors. Once the heat rate was estimated, the thermal efficiency of the process as a function of the welding power was determined. In this work, thermal efficiencies for TIG welding experiments on AISI 304 steel and laser welding on AISI 1020 steel were estimated. A detailed analysis of ther mal efficiency as a function of welding parameters was also carried out using the Taguchi method for the TIG welding case. In the case of laser welding, a multiphysical model to estimate thermal efficiency was proposed, in which the movement of the molten metal in the weld pool is considered. A computer program using the feature Livelink for Matlab was developed to solve the proposed inverse problem and it is explained in this work.A determinação da taxa de calor transferida para o material em processos de soldagem sempre foi um obstáculo para a modelagem desse fenômeno físico. A fim de diminuir es sas dificuldades, o uso de técnicas de problemas inversos é uma alternativa para estimar a taxa de calor desconhecida. Neste trabalho apresenta-se uma metodologia numérico experimental para estimar o aporte térmico em processos de soldagem. Uma modificação do Método da Função Especificada iterativa é utilizada para levar em consideração a sensibilidade térmica do sensor móvel de temperaturas em função do tempo e do posici onamento em relação ao cordão de solda. Dessa maneira é possível solucionar problemas altamente não-lineares e com grande gradiente de temperatura próximos dos sensores de medição. A partir da taxa de calor estimada determinou-se a eficiência térmica do processo como função da potência de soldagem. Neste trabalho foram determinadas as eficiências térmicas para experimentos de soldagem TIG no aço AISI 304 e soldagem a laser no aço AISI 1020. Também foi feito uma análise detalhada da eficiência térmica em função dos parâmetros de soldagem utilizando o método de Taguchi para o caso de soldagem TIG. No estudo de soldagem a laser foi proposto um modelo multifísico para a estimação da eficiência térmica no qual é considerado o movimento do metal líquido na poça de fusão. Um programa computacional utilizando o recurso Livelink for Matlab foi desenvolvido para solucionar o problema inverso proposto e está detalhado nesse trabalho