Título

SIMULAÇÃO NUMÉRICA PARA OTIMIZAÇÃO DE COMPONENTE METÁLICO USADO EM FORNO PARA SOLDAGEM POR DIFUSÃO

NUMERICAL SIMULATION FOR OPTIMIZATION OF METAL COMPONENT USED IN A DIFFUSION WELDING FURNACE

Autoria

Bagnato, Osmar Roberto; Fernandes, Marco Antonio dos Santos; Rosales, Marcio José Cuccolo

DOI

10.5151/2594-5327-18419

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Resumo

A soldagem por difusão consiste em um processo de união em temperaturas elevadas, porém abaixo do ponto de fusão dos materiais. Dentre os parâmetros que governam o processo, os principais são a temperatura, a carga estática aplicada e tempo de difusão. Os componentes selecionados para a fabricação de fornos de difusão devem ser projetados para suportar ao fenômeno de fluência. A simulação numérica é uma ferramenta fundamental para o projeto de estruturas e componentes de engenharia. Neste sentido, este projeto tem como objetivo avaliar o comportamento mecânico de um componente fabricado em ASTM HK 40 refratário através de simulação numérica nas condições de operação de um forno de solda por difusão de ligas metálicas. Os resultados são apresentados de forma a comparar o componente real que recebe a influência da temperatura e da carga aplicada em função do tempo, com o modelo criado por simulação numérica, utilizando o software ANSYS®. As alterações, tanto na qualidade do material - composição química - quanto na geometria da peça, foram realizadas considerando o efeito dos parâmetros de processo sobre a degradação da microestrutura e, conseqüentemente, das propriedades mecânicas do componente em serviço. Além de preservar a qualidade final do produto soldado, o uso da simulação numérica auxiliou na elaboração do novo projeto do componente de tal modo a garantir a integridade física e a otimização funcional do forno.

 

Diffusion bonding is a welding process that produces a solid state joint, once it works below the melting point of materials. Among the process parameters that guarantee the quality of welded components are temperature, static applied load and diffusion time. Components selected for the production of diffusion furnaces must be designed to withstand creep phenomenon. Numerical simulation is a fundamental tool for design structures and engineering components. Thus, this paper aims to evaluate the mechanical behavior of a casting component made of refractory stainless steel by using numerical simulation of a diffusion furnace operation for bonding metallic alloys. The results compare the real component that receives the influence of temperature and applied load versus time, with the model created by numerical simulation using ANSYS®. The changes, both in material quality - chemical composition - and geometry were carried out to consider the effect of process parameters on degradation of the material microstructure and consequently mechanical properties of the component. Beyond maintaining the final quality of the welded product, the use of numerical simulation helped to define the new component design ensuring its physical integrity and proper functioning.

Palavras-chave

Simulação numérica; Soldagem; Difusão; Fluência.

Numerical simulation; Welding; Diffusion bonding; Creep.