Orientador: Prof. Regis Henrique Gonçalves e Silva, Dr. Eng.
RESUMO
Perante ao contexto técnico científico atual, em que a engenharia enfrenta desafios progressivamente complexos, o grau de solicitação de sistemas mecânicos é crescente, o qual não deve apenas desempenhar sua função, porém superá-la através da optimização. A análise do desempenho de sistemas assume posição crucial tanto na seleção de sistemas, quanto na otimização dos mesmos. Para tanto, a análise deve contar com técnicas compatíveis com o grau de complexidade desses novos desafios, ser capazes de descrever detalhadamente os fenômenos físicos que envolvem seus processos. A soldagem é intrinsecamente um processo térmico. Portanto, uma análise detalhada do comportamento térmico dos sistemas de soldagem durante o processo se mostra fundamental. Nesse contexto a análise térmica via técnica termográfica é um poderoso ferramental. A possibilidade de análise de gradientes de temperatura bidimensionais medidos tanto em regime permanente, quanto em transiente do processo, fazem dos sistemas detectores de energia radiante aparatos únicos em termos de monitoramento fenomenológico. Apesar da riqueza de informações possíveis de se obter com o uso desses sistemas termográficos, certas dificuldades quanto ao foco de análise, bem como com a implementação da técnica termográfica e posterior interpretação dos resultados obtidos mostram ser obstáculos a serem superados. Desse modo, elegemos como objeto de nossa análise componentes do sistema de soldagem os quais são criticamente afetados pelo calor, tendo suas funções comprometidas pelas altas temperaturas de processo e por isso, mostram-se adequados à pesquisa. O comprometimento da produtividade dos processos associados ao aumento dos tempos secundários, bem como da qualidade da soldagem afetada pelas descontinuidades nos processos, são apenas algumas das problemáticas envolvendo o superaquecimento nos componentes de sistemas de soldagem. Nesse contexto, o comportamento térmico, em tempo real de processo, do bico de contato de tochas de soldagem MIG/MAG é portanto o escopo de nossa análise. Do ponto de vista industrial, em que tochas de soldagem já estão desenvolvidas e implementadas, a comparação entre dispositivos com certa defasagem em termos de projeto de arrefecimento dos componentes mostra-se imprescindível. Portanto, como objetivo do presente trabalho, a análise da resposta térmica de sistemas de soldagem similares e uma posterior comparação entre ambos se dá no LABSOLDA, instituto de mecatrônica e soldagem, vinculado ao Departamento de Engenharia Mecânica da UFSC. Adequadamente projetada, uma bancada foi construída para considerar os nuances de implementação da técnica da termografia na aquisição de dados, a qual se mostrou fundamental afim de se obter medições quantitativas das temperaturas de processo.
Palavras-chaves: Análise térmica, termografia, sistemas de soldagem, tocha MIG/MAG.
ABSTRACT
Given the current scientific technical context in which engineering faces increasingly complex challenges, the degree of mechanical systems request is increasing, which should not only perform its function, but also overcome it by optimizing. The system performance analysis assumes crucial position both in the selection of systems, the optimization thereof. Therefore, the analysis must rely on techniques consistent with the degree of complexity of these new challenges, be able to describe in detail the physical phenomena involving its processes. The welding is inherently a thermal process. Therefore, a detailed analysis of the thermal behavior of the system during the welding process is fundamental. In this context, the thermal analysis via thermographic technique is a powerful tooling. The possibility of analysis of two-dimensional temperature gradients measured in both steady state and in transient process, make the radiant energy detector systems unique devices in terms of phenomenological monitoring. Despite the wealth of information possible to obtain with the use of these thermographic systems, certain difficulties as the focus of analysis, as well as the implementation of thermal and subsequent technical interpretation of the obtained results show be obstacles to overcome. Thus, we choose as the object of our components of the welding system analysis in which are critically affected by heat, and its functions compromised by high process temperatures and therefore prove to be adequate research. The commitment of productivity of the processes associated with increased side times as well as the welding quality affected by discontinuities in processes, are just some of the problems involving overheating in the welding system components. In this context, the thermal performance, real-time process, the contact tip for welding torches MIG / MAG is therefore the scope of our analysis. From the industrial point of view, in which welding torches are already developed and implemented, the comparison between devices with some lag in terms of component cooling project proves indispensable. Therefore, the objective of the present study is the analysis of the thermal response of similar welding systems and a further comparison between both of them occurs in LABSOLDA, mechatronics and welding institute, linked to the mechanical engineering department of UFSC. Properly designed, a stand was built to consider the implementation details of the thermographic data acquisition technique, which proved essential in order to obtain quantitative measurements of process temperatures.
Keywords: thermal analysis, thermography, welding systems, torch MIG / MAG.