trabalho transferencia de calor
DESCRIPTION
Trabalho Transferencia de CalorTRANSCRIPT
TRANSFERENCIA DE CALOR
PROCESSO DE SOLDAGEM A RESISTÊNCIA POR PONTOS
ENGENHARIA MECÂNICA 6º E 7º PERÍODO TURMA C
INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA
2
Soldagem a ponto por resistência é o principal processo de união de
chapas metálicas na maioria das indústrias, entre elas: a automotiva, e
indústria aeroespacial.
A soldagem a ponto por resistência, ou simplesmente soldagem por
resistência, é considerada um tipo de soldagem muito abrangente,
pois é possível a soldagem de materiais dissimilares e de espessuras
diferentes. Em uma empresa automobilística este processo de
soldagem em chapas com espessuras e características diferentes,
como revestimento, matéria prima, propriedades mecânicas, é muito
utilizado.
INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA
3
A solda a ponto por resistência é o processo de unir duas ou mais
peças metálicas numa pequena área localizada, pela aplicação de
calor e pressão, no qual o calor usado é resultante da resistência do
metal ao fluxo de uma corrente elétrica, num circuito do qual a própria
peça é parte integrada. O processo de soldagem a ponto por
resistência elétrica, RSW (Resistance Spot Welding).
4
INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA
INTRODUÇÃO A SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA
5
Etapa 1 e 2, os eletrodos iniciam o processo de descida para que as chapas e
exercem a pressão entre as chapas a serem soldadas.
Etapa 3, os eletrodo são mantidos sobre pressão e a corrente de soldagem é
liberada, inicia-se então o processo de formação do ponto de solda.
Etapa 4, o ponto de solda já formado, a corrente de soldagem é desligada,
porém os eletrodos são mantidos sobre pressão para que o ponto de solda
solidifique sob pressão.
Etapa 5 e 6, após a solidificação do ponto de solda, a força de soldagem
aplicada pelos eletrodos é desligada até a abertura total dos eletrodos.
GERAÇÃO DE CALOR
6
O Calor requerido para o processo de soldagem por resistência é
produzido pela resistência do material base à passagem da corrente
elétrica, denominado efeito Joule.
GERAÇÃO DE CALOR
7
Parte do calor é utilizado para gerar a solda e parte é
perdida por condução, convecção e radiação para o
material de base e eletrodo. A abaixo mostra
esquematicamente que a máquina de solda apresenta
uma série de resistências desde o transformador de
soldagem até à interface entre as duas chapas de metal a
serem soldadas.
GERAÇÃO DE CALOR
8
O calor gerado na superfície de contato das peças é maior do
que em qualquer outro ponto. Durante a primeira parte do
intervalo de tempo de soldagem, ele é responsável pela
geração de calor na região de solda. Na região de contato
eletrodo / chapa existem 7 resistências conectadas em série,
as quais são responsáveis pela distribuição da temperatura.
a – Resistência elétrica do material do eletrodo superior; b – Resistência de contato entre eletrodo superior e chapa superior; c - Resistência elétrica do material da chapa superior; d – Resistência de contato entre chapas superior e inferior (superfícies sobrepostas); e - Resistência elétrica do material da chapa inferior; f – Resistência de contato entre chapa inferior e eletrodo inferior; g - Resistência elétrica do material do eletrodo inferior.
PARÂMETROS DE SOLDAGEM A PONTO POR RESISTÊNCIA
9
Parâmetros de soldagem são aquelas condições que com um
determinado valor e uma adequada combinação entre eles é realizado um ponto de solda, efetivando a junção de uma junta. Os valores certos desses parâmetros são os responsáveis de uma boa ou má qualidade da solda.
Em soldagem a ponto por resistência existem três parâmetros principais: Corrente de soldagem;Força do eletrodo;Tempo de soldagem.
EFEITOS DOS PARÂMETROS DE SOLDAGEM NA GERAÇÃO DE CALOR
10
Para obter uma condição de calor desejada, a corrente de
soldagem, pressão aplicada na peça de trabalho e o tempo de soldagem são pré-selecionados para uma particular aplicação, dependendo das propriedades do material da peça de trabalho a ser soldada e a geometria da ponta do eletrodo.
As combinações desses parâmetros formam um ciclo de soldagem. Este ciclo de solda está dividido em 4 partes características
OUTROS FATORES QUE INFLUENCIAM NA GERAÇÃO DE CALOR
11
Mesmo que as variáveis da máquina são fixadas em uma
desejada condição há geralmente considerável variação em qualidade de solda de parte a parte. Isto é devido à variação na corrente de soldagem causado pela mudança em: condição de superfície da peça de trabalho, diâmetro da ponta do eletrodo e na impedância no circuito de solda e em outros fatores os quais são descritos a seguir:
Condições da superfície do material base;
Influência dos eletrodos;
Dissipação do calor;
Influência da composição do metal.
TRANSFERÊNCIA DE CALOR POR CONDUÇÃO
12
É o processo de transferência de energia através de um meio
material, sem transporte de matéria. A energia térmica se propaga de partícula para partícula do meio. Ocorre principalmente nos materiais sólidos.
LEI DE FOURIER
13
A lei de Fourier foi desenvolvida a partir da observação dos
fenômenos da natureza em experimentos. Em um experimento onde o fluxo de calor resultante é medido após a variação das condições experimentais, pode ser exemplificada a transferência de calor através de uma barra de ferro com uma das extremidades aquecidas e com a área lateral isolada termicamente.
LEI DE FOURIER
14
A proporcionalidade pode se convertida para igualdade através
de um coeficiente de proporcionalidade. Assim sendo, a Lei de
Fourier foi enunciada como “a quantidade de calor transferida
por condução, na unidade de tempo, em um material, é igual
ao produto das seguintes quantidades:”
FUNÇÃO ENTALPIA
15
Para tratar problemas de condução de calor onde ocorrem
mudanças de estado (de sólido para líquido, por exemplo),
uma das alternativas é a utilização da equação para condução
de calor em regime transiente com geração de calor, formulada
em termos da função entalpia conforme a equação abaixo:
FUNÇÃO ENTALPIA
16
Onde, H é a função entalpia por unidade de volume e k é a
condutividade térmica, ambas funções da temperatura T. Para evitar problemas numéricos é considerado que a mudança de estado, de sólido para líquido, ocorre em um pequeno intervalo de temperaturas, de Ts até Tl, como mostra a Figura abaixo.