Un modelo no homogéneo para la soldadura láser de interés industrial
Autores: Munafò, Carmelo Filippo; Palumbo, Annunziata; Versaci, Mario
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2023
Acceso abierto
Artículo científico
2023
Un modelo no homogéneo para la soldadura láser de interés industrial
Categoría
Matemáticas
Subcategoría
Matemáticas generales
Palabras clave
Modelo innovador y dinámico de soldadura láser industrial de placas de aleación Al-Si
Capacidad térmica
Mapas de temperatura
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 32
Citaciones: Sin citaciones
Se presenta un modelo dinámico no homogéneo innovador para la recuperación de la temperatura durante el proceso de soldadura láser industrial de placas de aleación Al-Si. Se considera que, metalúrgicamente, durante la soldadura, la aleación se funde con la presencia de fases sólidas/líquidas hasta lograr la fusión total, y posteriormente se solidifica con el proceso inverso. Además, se elige un sustituto polinómico de la capacidad térmica de la aleación basado en evidencia experimental para que la fracción volumétrica en estado sólido sea identificable. Además, a las condiciones de contorno radiativas/convectivas habituales, se considera la contribución debida a la colocación de las placas en el banco de trabajo (dotando al modelo de condiciones de contorno de Cauchy-Stefan-Boltzmann). Habiendo verificado la buena formulación del problema, se implementa un enfoque Galerkin-FEM para recuperar los mapas de temperatura, obtenidos modelando las fuentes de calor láser con formulaciones que dependen de la velocidad de deslizamiento del láser. Los resultados obtenidos muestran una buena adherencia a la evidencia experimental, abriendo interesantes escenarios futuros para la transferencia de tecnología.
Descripción
Se presenta un modelo dinámico no homogéneo innovador para la recuperación de la temperatura durante el proceso de soldadura láser industrial de placas de aleación Al-Si. Se considera que, metalúrgicamente, durante la soldadura, la aleación se funde con la presencia de fases sólidas/líquidas hasta lograr la fusión total, y posteriormente se solidifica con el proceso inverso. Además, se elige un sustituto polinómico de la capacidad térmica de la aleación basado en evidencia experimental para que la fracción volumétrica en estado sólido sea identificable. Además, a las condiciones de contorno radiativas/convectivas habituales, se considera la contribución debida a la colocación de las placas en el banco de trabajo (dotando al modelo de condiciones de contorno de Cauchy-Stefan-Boltzmann). Habiendo verificado la buena formulación del problema, se implementa un enfoque Galerkin-FEM para recuperar los mapas de temperatura, obtenidos modelando las fuentes de calor láser con formulaciones que dependen de la velocidad de deslizamiento del láser. Los resultados obtenidos muestran una buena adherencia a la evidencia experimental, abriendo interesantes escenarios futuros para la transferencia de tecnología.