Desenvolvimento da técnica analítica para determinar a resistência térmica de contato no processo de forjamento

Abstract

A Resistência Térmica de Contato entre a ferramenta de forjamento e a peça é um parâmetro importante para a otimização, por simulação computacional, do comportamento do material forjado. Os procedimentos atuais destinados à determinação da Resistência Térmica de Contato apresentam discrepância significativa nos resultados. A falta de valores confiáveis deste parâmetro afeta a precisão da simulação. Visando a importância das ferramentas computacionais para a otimização do processo de forjamento, no presente trabalho foi desenvolvida uma nova técnica para determinar a Resistência Térmica de Contato. A técnica inovadora inclui o método de medição de temperaturas interfaciais desconhecido anteriormente, a montagem para realizá-lo e o sistema de medição de temperaturas volumétricas. Esta técnica é destinada ao uso sob condições de altas e moderadas temperatura e pressão muito grande, o que é característico da zona de contato material forjado–ferramenta. A inovação foi testada com sucesso para alguns materiais típicos (aço, liga de alumínio e liga de titânio) utilizados no forjamento a quente ou a morno. Os valores da Resistência Térmica de Contato, obtidos nos testes, são recomendados para uso em programas de simulação computacional.

The Thermal Contact Resistance between a die and a blank is an important parameter in the computer simulation used for the optimization of the blank plastic deformation. The known procedures intended for the determination of the Thermal Contact Resistance show significant discrepancy in results. The lack of reliable values of this parameter affects the precision of the simulation. Taking in account the importance of computer tools for the optimization of the forging process, a new technique for the determination of the Thermal Contact Resistance has been developed in the present study. The developed technique includes a method for the measurement of the interface temperatures, which was unknown before, and the equipment for the realization of this method as well as the system for the measurement of the volumetric temperatures. This technique is intended for use under moderate and high temperature / high pressure conditions at the die–workpiece interface. The innovation has been tested successfully on some typical materials (steel, aluminium alloy e titanium alloy) used in warm and hot forging. Values of the Thermal Contact Resistance obtained by these tests are recommended for use in computer simulations.