Detalhes do Trabalho
Título do Trabalho
Método de diferenças finitas aplicado na descrição do resfriamento de um componente metálico em coordenadas polares
Autor(es)
Bianca Rodrigues, Juliane Donadel, Lisiane Trevisan
Nível / Modalidade
Graduação / Pesquisa
Resumo

O tratamento térmico de recozimento de um material é caracterizado pelo resfriamento do aço no interior de um forno, exposto a taxas lentas de perda de calor para o ambiente. O processo é iniciado em temperaturas de austenitização, passa pelo ponto de eutetóide do diagrama Ferro-Carbono até chegar à temperatura ambiente. Através do conhecimento da composição química do material estudado e das taxas de resfriamento é possível prever a microestrutura formada posterior ao tratamento térmico que o aço foi exposto. Isso tem uma importância fundamental para a indústria metal-mecânica, já que a verificação de valores de temperatura permite a determinação de parâmetros de solidificação em processos de siderurgia, soldagem, fundição. O controle sobre as curvas de resfriamento permitem a adequação dos parâmetros, otimizando as propriedades dos componentes produzidos industrialmente e as características desses frente aos esforços mecânicos. O objetivo deste trabalho é implementar o Método das Diferenças Finitas (MDF) na solução de equações diferenciais parciais em regime transitório, ou seja, que considera a variação no tempo e no espaço. É aplicado o método iterativo na Equação Geral de Condução de Calor no processo de resfriamento de componentes metálicos para o monitoramento das curvas de resfriamento. Com isso é feita uma simulação numérica computacional utilizando a linguagem de programação C++, e através dos dados gerados é confeccionado gráficos de distribuição de temperatura no software Matlab e comparados com os valores obtidos experimentalmente. Para os estudos estão sendo utilizados lingotes de qualidades de aços distintas e formato cilíndrico, para verificar a influência das propriedades dos materiais na aplicação do método. Foi realizado um estudo prévio do método para a aplicação em coordenadas polares, por serem mais adequadas ao formato de corpo de prova escolhidos e implementada a simulação numérica. Os dados experimentais ainda estão sendo adquiridos através da utilização dos termopares do tipo K, após o fim dessa etapa será feito a comparação entre experimental e simulado, e feitas as adaptações necessárias no método, se necessário.

Palavras-Chave
Curvas de Resfriamento, Taxa de Resfriamento, Método das Diferenças Finitas, Coordenadas Polares.