Avaliação das condições de transferência de calor na simulação do ciclo de recozimento contínuo da gleeble

• Main Author: Ricardo Machado Cabral
• Other Authors: Roberto Parreiras Tavares
• Format: Others
• Language: Portuguese
• Published: Universidade Federal de Minas Gerais 2007
• Online Access: http://hdl.handle.net/1843/MAPO-7RCNEN

=== The application of laboratory scale equipment for the simulation of industrial processes in scientific studies is usual and necessary as a result of the high costs and operational problems involved in industrial scale experiments. However, in order to produce adequate results, the real process conditions must be closely simulated by the equipment. The Gleeble is a thermo-mechanical simulator which has been frequently used for the simulation of continuous annealing cycles in research works. However, it has been verified that the samples subjected to thermal cycles during soaking, fast cooling and overaging show temperature variations along the testing area, which impairs their use for research studies because: (i) the results do not correspond to the desired conditions; (ii) a new variable is introduced into the simulation and (iii) the mechanical properties of the material are changed. In the present study, the characterization of the current situation of the assays of continuous annealing in the Gleeble was realized using samples with 0,77mm and 2,03mm thickness. Also, the adequate test conditions for the simulation of the desired cooling rates were determined and the temperature distribution over the sample was evaluated. It was concluded that the temperature variation over the sample is influenced by the cooling of the jaws, during the soaking and overaging phases of the cycle, and by the pressure of the atomization gas, during the fast cooling phase. The area of the sample where the temperature can be considered homogeneous, with a maximum variation of 10°C in relation to the desired temperatures during the simulation, is of 14mm x 10mm in samples with 0,77mm of thickness and 12mm x 8mm for samples with 2,03mm thickness. To extend this area, one must use: (i) longer samples (200mm length); and (ii) lower air pressure for atomization. Along the study several devices were developed, including the one which measured the impact force of the atomization water during fast cooling, allowing the correlation between the convection coefficient and the impact pressure of the water jet === A utilização de equipamentos de laboratório visando simulação de processos industriais para o desenvolvimento de estudos científicos é usual e necessária em função dos custos envolvidos e de problemas operacionais em experiências em escala industrial. Porém, para que estes trabalhos apresentem resultados significativos, é necessário que as condições reais de processo possam ser simuladas no equipamento. A Gleeble é um simulador termomecânico que vem sendo utilizado com muita freqüência para a simulação de ciclos de recozimento contínuo em trabalhos de pesquisa. Entretanto, tem-se verificado que as amostras sujeitas aos ciclos térmicos, durante as etapas de encharque, resfriamento rápido e superenvelhecimento, têm apresentado variações de temperatura ao longo de sua área, prejudicando o seu melhor aproveitamento para estudos de pesquisa, pois: (i) os resultados fogem das condições visadas; (ii) é introduzido um novo dado na simulação; (iii) e as propriedades mecânicas do material são alteradas. No presente estudo, foi efetuada a caracterização da situação atual dos ensaios de recozimento contínuo na Gleeble utilizando amostras com 0,77mm e 2,03mm de espessura, sendo determinadas as condições adequadas de ensaio para obtenção das taxas de resfriamento desejadas e identificadas as áreas da amostra que atendem às condições de simulação. Concluiu-se que a variação da temperatura na região de trabalho da amostra está sendo influenciada pelo resfriamento das garras, durante encharque e superenvelhecimento, e pela pressão do gás de atomização, durante o resfriamento rápido. A região em que a temperatura pode ser considerada homogênea, com variação máxima de 10C em relação aos valores visados durante a simulação, possui uma área de 14mm x 10mm em amostras com 0,77mm de espessura e de 12mm x 8mm para amostras com 2,03mm espessura. Para ampliar essa área, deve-se: (i) trabalhar com amostras com comprimento superior a 200mm; e (ii) trabalhar com menores valores para pressão de atomização do ar. Durante esse estudo foram desenvolvidos alguns equipamentos, dentre os quais aquele que permitiu medir a força de impacto do jato de água de atomização (durante o resfriamento rápido), possibilitando criar uma correlação entre o coeficiente convectivo e a pressão de impacto desse jato de água.