Ajuste y validación de perfiles de temperatura para reducir el costo computacional en simulaciones de calentamiento mediante hornos de induccion

M. FONTANA; N.DI LUOZZO

Bariloche

Jornada; 107º Reunión de la Asociación Física Argentina,; 2022

Los hornos de induccion calientan piezas conductoras por efecto joule de las corrientes inducidas en losmismos. Para su simulacion se hace necesario resolver una formulacion electromagnetica/termica acoplada. Estaformulacion de dos campos - el vector induccion electromagnetica y la temperatura - tiene la particularidad de quetanto la discretizacion espacial como la temporal son diferentes. En la formulacion electromagnetica es necesarioun fuerte renamiento en el entorno de la supercie en las cercanas del inductor del horno de induccion, con pasosde tiempos muy peque~nos. Por el contrario, para la formulacion termica no es necesaria una malla tan renada -aun cuando la mayor parte del calor se genera nuevamente en las cercanas del inductor. En relacion con los pasosde tiempo, para la formulacion termica son mucho mayores que para la formulacion electromagnetica. Es decir, laformulacion termica es mucho menos dinamica que la electromagnetica. Todo lo anterior debe ser acoplado en unesquema iterativo para poder alcanzar la solucion. Si ademas se desea resolver otras caractersticas asociadas alcalentamiento por induccion, su costo computacional - es decir, las horas maquina para cada simulacion a realizar- aumenta drasticamente. En particular, se estudiara el desarrollo de tensiones residuales (TR) en procesos queincluyen el calentamiento por induccion - como lo es la soldadura por difusion mediante una fase lquida transitoria.Es decir, para su simulacion, es necesario una formulacion mecanica/electromagnetica/termica acoplada. Para evitar el costo computacional de la anterior formulacion, en este trabajo se presentan mediciones de perles de temperatura sobre piezas calentadas mediante hornos de induccion, las cuales fueron introducidas en modelos simplicados de campos de temperatura e introducidas en una formulacion mecanica/termica acoplada para el calculo de las TR. De esta manera, se consigue reducir de manera considerable el costo computacional. El perl de temperaturas con el que se consigue el mejor ajuste de las TR es confrontado con resultados obtenidos mediante una formulacion electromagnetica/termica acoplada. A su vez, se presenta la validacion de los resultados de las TR simulados con los medidos experimentalmente mediante difraccion de neutrones.