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Abstract(s)
A utilização de ligas de alumínio tem tido um grande crescimento em vários setores industriais, em substituição de materiais mais clássicos, como ligas de ferro-carbono. No entanto, existem desafios relacionados aos processos de fabrico, particularmente os processos automatizados de soldadura que apresentam dificuldades em conseguir a qualidade exigida.
Com o objetivo de reduzir o nível de tensões residuais e distorções de juntas soldadas em ligas de alumínio pelo processo MIG, foram utilizados, neste estudo, ferramentas de modelação e simulação numérica associados ao método de Taguchi. Com o método de Taguchi foi possível definir a matriz ortogonal de simulações numéricas (L27). Neste caso, foram definidas 27 combinações de parâmetros e níveis de soldadura para a realização das simulações numéricas. Para a sua implementação foi utilizado um software de elementos finitos específico para simulação de processos de soldadura denominado Simufact.welding. Após a realização das 27 simulações efetuou-se o tratamento dos resultados obtidos e determinou-se a combinação ótima para a minimização do nível de tensões residuais e de distorções. Foi, também, possível determinar os parâmetros mais influentes para minimizar estes efeitos.
Foi obtida uma configuração otimizada de fatores para reduzir cada característica estudada, assim como o parâmetro de maior influência nesta redução. Para a tensão normal na direção X, o parâmetro de maior influência é velocidade de soldadura, com 56,43% de influência. Para a tensão normal na direção Y, o parâmetro mais influente foi igualmente a velocidade de soldadura, com 39,2% de influência. Para a distorção total, o parâmetro de maior influência é a corrente, com um peso de 33,59%.
O método de Taguchi mostrou-se eficaz para a determinação dos parâmetros otimizados, buscando a diminuição de possíveis defeitos.
The use of aluminum alloys has increased in various industrial sectors, replacing classical materials, as iron-carbon alloys. Some manufacturing processes, specially the automatized welding processes, present some challenges related with the obtaining of the required quality. Looking for residual stress reduction and welded joint distortions in aluminum alloys by MIG process, in this study were utilized modeling and numerical simulation tools associated with Taguchi method. With the Taguchi method, it was possible to determine the orthogonal matrix L27. In this case, 27 parameters combinations and welding levels were defined for numeric simulation realization. For implementation, a software for welding process simulation named Simufact.welding was used. After the 27 simulations, the data treatment and optimum combination for minimizing of residual stress and distortions levels were determinate. Also, it was possible to determinate the most influent parameters to minimize these effects. An optimized combination of factors was found to reduce each characteristic, as well as the most significant parameter that influences in this stresses reduction. For X Normal Stress, the parameter with higher influence is the velocity, with 56.43% of influence. For Y Normal Stress the parameter with higher influence is the same as welding velocity, with 39.2% of influence. For total distortion, the parameter with higher influence is the current, with 33.59%. The Taguchi method proved to be effective for the determination of the optimized parameters, aiming at reducing possible defects.
The use of aluminum alloys has increased in various industrial sectors, replacing classical materials, as iron-carbon alloys. Some manufacturing processes, specially the automatized welding processes, present some challenges related with the obtaining of the required quality. Looking for residual stress reduction and welded joint distortions in aluminum alloys by MIG process, in this study were utilized modeling and numerical simulation tools associated with Taguchi method. With the Taguchi method, it was possible to determine the orthogonal matrix L27. In this case, 27 parameters combinations and welding levels were defined for numeric simulation realization. For implementation, a software for welding process simulation named Simufact.welding was used. After the 27 simulations, the data treatment and optimum combination for minimizing of residual stress and distortions levels were determinate. Also, it was possible to determinate the most influent parameters to minimize these effects. An optimized combination of factors was found to reduce each characteristic, as well as the most significant parameter that influences in this stresses reduction. For X Normal Stress, the parameter with higher influence is the velocity, with 56.43% of influence. For Y Normal Stress the parameter with higher influence is the same as welding velocity, with 39.2% of influence. For total distortion, the parameter with higher influence is the current, with 33.59%. The Taguchi method proved to be effective for the determination of the optimized parameters, aiming at reducing possible defects.
Description
Keywords
GMAW robotizada Alumínio Parâmetros de soldadura Simulação numérica Método de Taguchi Análise da variância