Simulação física do processamento industrial

O estudo dos eventos que ocorrem durante o processamento metalúrgico pode ser realizado utilizando-se equipamentos industriais, plantas pilotos ou ensaios de laboratório. O estudo do processamento utilizando equipamentos padrões de produção permitiria o entendimento dos processos, todavia isto não é economicamente viável; plantas industriais são projetadas para a produção em larga escala. Prensas e laminadores piloto e de laboratório, que representam a miniaturização dos equipamentos, permitem a realização de projetos de deformações similares aos realizados em escala industrial, porém as condições de atrito/lubrificação, de transferência de calor e as velocidades de deformação são bastante diferentes das envolvidas no processamento metalúrgico.

A impossibilidade, e muitas vezes a inconveniência, de se replicar fielmente ou em menor escala um processo de fabricação levou ao estabelecimento da prática da simulação física. Nesta prática, utiliza-se um corpo de prova de dimensões reduzidas, sobre o qual se impõem ciclos térmicos, mecânicos ou termomecânicos, que reproduzem fielmente os parâmetros reais de processamento. O equipamento onde se realiza a simulação deve ser capaz de variar esses parâmetros de modo a abranger uma larga faixa de valores. Um aspecto importante da simulação é o registro simultâneo da resposta do material e a associação desse comportamento aos parâmetros impostos. Também, a microestrutura do material deve ser examinada durante a sequência de deformações e após a simulação.

A simulação física do processamento industrial pode ser conduzida em três níveis distintos. Os primeiros procedimentos são aqueles que visam a determinação da trabalhabilidade a quente da liga metálica. Normalmente, com experimentos realizados em condições de deformação similares as do processamento, determinam-se os esforços envolvidos e a quantidade de deformação que pode ser imposta sem que mecanismos que geram danos no material comecem a atuar. Numa segunda etapa, procura-se entender e descrever o comportamento plástico do material. São realizados experimentos que permitem a parametrização dos eventos que ocorrem durante o processamento a quente. Por exemplo: determinam-se a equação constitutiva do material, a equação que descreve a evolução da tensão com a deformação do material durante as etapas de encruamento e de amaciamento (equação evolutiva), a cinética de amaciamento após a deformação a quente. Numa terceira etapa procura-se replicar os parâmetros do processamento, reconstruindo cada uma das deformações que são realizadas no processamento e, assim, a evolução do material durante um processo industrial. Podem-se associar a este terceiro nível de trabalho, as simulações numéricas feitas com a utilização de métodos de elementos finitos ou utilizando fundamentos de engenharia de microestrutura.

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