Análise numérica do fluxo de calor na interface cavaco-ferramenta no processo de torneamento.

Abstract

A estimativa do fluxo de calor na região de contato cavaco-ferramenta apresenta desafios para o estado da arte dos processos de usinagem. Contudo, os métodos de medição de temperatura em processos de usinagem vêm se aprimorando e impactando diretamente em avanços nos métodos analíticos, numéricos e experimentais utilizados para estimar o fluxo de calor nessa região. Através de métodos matemáticos, é possível estimar com certa precisão a distribuição de temperatura, assim como o fluxo de calor em uma região, a partir da medição de temperatura utilizando termopares acoplados em pontos determinados. Esse trabalho possui a finalidade de demonstrar uma solução através dos métodos analíticos, do algoritmo que modela a Função Especificada Sequencial e do Método dos Elementos Finitos, para o problema de estimar o fluxo de calor no sistema formado pela ferramenta e cavaco no processo de torneamento, a partir de dados de temperatura na região. Com esse objetivo, foram consideradas as condições de contorno de outros estudos científicos, analisadas através da programação do software COMSOL, para a modelagem computacional do sistema. Foram usadas no modelo a condução de calor no substrato, a perda de calor por convecção e radiação como condições de contorno. Através das iterações realizadas pela Função Especificada Sequencial, utilizando o software MATLAB, foi possível estimar o fluxo de calor com precisão relevante em comparação nos resultados de temperatura. A diferença de temperatura ao longo do tempo entre a estimada e a usada de referência apresentou baixo erro residual, reforçando a assertividade do método utilizado.