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Simulação de Soldagem a Laser de Materiais Diferentes


 
 

1. Introdução


A Simulação de Soldagem a Laser desempenha um papel fundamental na compreensão e otimização dos processos de união de materiais diversos. No contexto específico do software FLOW-3D Weld, essa ferramenta se destaca como uma poderosa aliada na modelagem virtual desses procedimentos. Este software permite a análise detalhada da interação complexa entre a fonte de laser, os materiais a serem unidos e os fenômenos térmicos associados. No presente estudo, exploraremos a aplicação da simulação de soldagem a laser utilizando o FLOW-3D Weld para materiais distintos. Esse enfoque busca não apenas compreender os efeitos das propriedades termofísicas variáveis dos materiais, mas também otimizar as condições do processo, contribuindo para a melhoria da qualidade e eficiência das junções obtidas. A capacidade do FLOW-3D Weld em simular com precisão a interação laser-material torna-se crucial para a validação e aprimoramento de estratégias de soldagem em cenários que envolvem uma diversidade de materiais. Este estudo oferecerá insights valiosos para a comunidade de engenharia, contribuindo para avanços significativos na área de soldagem a laser de materiais diversos.


2. Descrição da análise


A soldagem entre o aço carbono AISI 1086 e o aço inoxidável AISI 304 demanda uma abordagem meticulosa devido às distintas condutividades térmicas, pontos de fusão e coeficientes de expansão térmica desses materiais. Para garantir uma solda bem-sucedida, é crucial um controle preciso dos parâmetros do laser, tais como potência, duração e foco.

Neste caso, ocorreu a soldagem de uma camada de 1,6 mm de aço inoxidável AISI 304, envolvida por uma camada de 0,9 mm de aço carbono AISI 1086, utilizando um laser com movimento cilíndrico (com velocidade angular de 127,19 graus). O laser, com potência de 1,7 kW, foi equipado com uma lente e raio de ponto de 0,6 mm. A direção do laser foi perpendicular à camada superior, adjacente a uma região protegida por gás argônio com uma velocidade de 6,6 m/s. Este processo intricado envolve uma série de parâmetros precisos, cada um desempenhando um papel crucial para garantir uma solda eficiente e duradoura entre esses dois materiais distintos.

3. Condições de contorno


Neste tipo de simulação, foram utilizados modelos de transferência de calor e solidificação para analisar as variações de densidade do fluxo de fluido. Além disso, foram incorporados modelos de mudança de fase, escalares e gravidade.
O material de Fe-304_Stainless_Steel e o aço carbono AISI 1086 foram utilizados neste estudo.

O movimento oscilatório no processo de soldagem a laser desempenha um papel crucial na melhoria da qualidade da solda. No software FLOW-3D WELD, oferecemos várias opções de movimentos oscilatórios, como Linear, Circular, Espiral e Aleatório, cada um adaptável aos requisitos específicos de soldagem. Nesta simulação, optamos por empregar um movimento oscilatório senoidal, cujos parâmetros específicos podem ser observados na figura abaixo.


4. Resultados e discussão






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