PROCESSOS
Taxas de Resfriamento Otimizadas de Aços Microligados (Parte II)
James Miller, John Walters – Scientific Forming Technologies Corporation (SFTC); Columbus, Ohio, EUA; Chester Van Tyne – Colorado School of Mines; Golden, Colorado, EUA
A
primeira parte deste artigo foi publicada na edição de Abril 2020 da FORGE Brasil. Ele deu uma visão geral de um desafio para forjadores de aços microligados – resfriamento controlado! Agora que o problema do resfriamento controlado de microligas forjadas foi modelado e solucionado, outros desafios ficam claros e presentes para a indústria de forjamento. Mas antes de contabilizar essas oportunidades, vamos apresentar os dados e as soluções para o problema em questão – resfriamento controlado de aços microligados.
Coeficientes de Transferência de Calor Os processos de transferência de calor transiente podem ser facilmente simulados usando modelos de elementos finitos (FEMs – finite element models) implícitos e não lineares para prever a resposta térmica de uma peça ao aquecimento e resfriamento. Tais modelos representam um uso rotineiro de uma tecnologia muito madura. Na conclusão de uma simulação de forjamento a quente, a temperatura de cada nó na peça de trabalho é conhecida. A taxa de resfriamento pós-forjamento pode ser prevista por simulação se o processo de resfriamento for conhecido Para um forjamento de aço microligado, o resfriamento controlado por ar forçado é típico. Forjados
a quente são resfriados à medida que são transportados em um transportador blindado através da(s) zona(s) de resfriamento com um ou mais ventiladores de resfriamento. Não é prático medir experimentalmente a taxa de resfriamento em uma região subsuperficial desses forjados. No entanto, um modelo FEM pode facilmente prever essas taxas de resfriamento se o coeficiente de transferência de calor (HTC heat-transfer coefficient) ou o coeficiente de convecção for conhecido. Valores típicos de HTC estão disponíveis na literatura, embora sejam valores aproximados na melhor das hipóteses. Eles são normalmente estimados na ordem de grandeza mais próxima. Também é incomum ver qualquer dependência de temperatura incluída na literatura. Assim, os dados públicos são razoáveis para uma estimativa inicial, mas não para um modelo preciso. Para obter um modelo preciso, o forjador precisa identificar os coeficientes de transferência de calor para resfriamento contínuo. Os códigos de dinâmica de f luidos computacional (CFD computational f luid dynamics) são muito sofisticados e podem prever a resposta térmica em sistemas altamente transitórios. O CFD é maduro, mas extremamente tedioso e demorado. Usar o CFD para modelar uma aplicação simples de resfriamento por ventilador é provavelmente excessivo, com um alto custo de tempo e dados. + Industrial Heating JUNHO 2022 43
