CONTROLE DE PROCESSO & INSTRUMENTAÇÃO
Fig. 2. Esquema do Workbench do projeto para quatro modelos de tratamento térmico DANTE: A) Cementação a gás, seguida por têmpera a óleo; B) Cementação a baixa pressão, seguida por têmpera a gás a alta pressão; C) Têmpera por indução; e D) Carregamento estático, considerando as tensões residuais do tratamento térmico
do componente e é usado pelo Modelo de Tensões para prever as tensões e deformações resultantes a partir do histórico térmico. As condições de contorno térmicas aplicadas ao Modelo Térmico devem ser representativas do equipamento utilizado na realidade e, assim, a caracterização de todos os equipamentos para obtenção dos coeficientes de transferência de calor é fortemente encorajada. O Modelo Térmico usa a distribuição de carbono para determinar o tempo das transformações de fase e as subsequentes propriedades térmicas em função da fase, do teor de carbono e da temperatura. A distribuição de carbono e o histórico térmico são então mapeados no Modelo de Tensões, que prevê as tensões durante o processo, o deslocamento e a evolução microestrutural, além da dureza final. Uma abordagem intuitiva para o método de acoplamento sequencial para o modelamento de processos de tratamento térmico é possivel utilizando-se ANSYS Workbench. A Fig. 2 apresenta
o esquema do Workbench para quatro modelos DANTE usando a mesma geometria. A disposição é bem aplicada em análises de sensitividade (paramétricas), através das quais diferentes variáveis de processo podem ser avaliadas por diferentes modelos da mesma peça. A Fig. 2A é para um processo de cementação a gás, seguido por uma tempera a óleo. Tanto a têmpera por imersão em óleo quanto a têmpera em matrizes são modeladas dessa maneira, sendo a única diferença a adição das ferramentas da têmpera no Modelo de Tensões. Já a configuração do Modelo Térmico vale para os dois processos. A Fig. 2B é para um processo de cementação a baixa pressão, seguido de uma têmpera a gás em alta pressão. Já a Fig. 2C é para um processo de endurecimento por indução. Não há Modelo de Cementação em um processo de endurecimento por indução, uma vez que o carbono base é inserido diretamente nos Modelos Térmico e de Tensões. Entretanto, existe a adição de Dados Externos que consiste nas
informações do Aquecimento Joule em função do tempo e da profundidade da superfície da peça. O histórico do perfil de Aquecimento Joule pode ser calculado usando softwares de modelamento eletromagnético, ou construído manualmente usando dados experimentais. Finalmente, a Fig. 2D é um modelo de carga que considera as tensões residuais do processo de tratamento térmico. Dados Externos são usados para mapear as tensões residuais no modelo de carregamento. Quando vinculado ao ANSYS, o DANTE oferece ao engenheiro de processo, ao projetista, ou ao professional de tratamento térmico uma abordagem intuitiva e acessível para o usuário para o modelamento de tratamentos térmicos. Isso é possibilitado por uma extensão desenvolvida pela DANTE Solutions dentro do Aplicativo de Customização do Kit de Ferramentas (ACT) do ANSYS, que guia o usuário pelas configurações do modelo e pelo pós-processamento dos resultados do modelo. A Fig. 3 apresenta o DANTE ACT para os quatro modelos diferentes disponíveis no DANTE: Cementação, Nitretação, Térmico e de Tensões. Os ícones ou botões para a esquerda da marcação são para pré-processamento (configuração do modelo) e os botões para a direita da marcação são para o pós-processamento (análise dos resultados do modelo). O ACT apresentado na Fig. 3 é projetado para providenciar para o usuário uma forma simples e intuitiva de configurar o modelo. Começando pela esquerda e adicionando cada botão em sucessão até que a barra única seja completada, o usuário garante que cada parâmetro necessário para executar o modelo DANTE foi definido. Depois do modelo estar complete, os vários resultados do DANTE, incluindo AusIndustrial Heating
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