Contudo, ao assistir o primeiro dia de palestras constatamos que a realidade era outra: a simulação por elementos finitos precisa sim quebrar barreiras, mas a simulação de propriedades de materiais, com o JMatPro®, se mostrou de necessidade mais imediata na indústria.

Isto acontece devido às características de cada tipo de simulação e dos resultados que cada um proporciona. A simulação de tratamento térmico está relacionada à pesquisa, à engenharia do processo, às melhorias e reduções de custo em médio e longo prazos. Isto é, a simulação por elementos finitos é mais elaborada e mais robusta em termos de resultados.

Já o JMatPro® tem se mostrado um software para o dia a dia nas empresas de tratamentos térmicos, sendo vários os motivos: a interface intuitiva dispensa treinamentos; a quantidade de parâmetros de entrada é relativamente pequena comparada com a enorme gama de informações, propriedades e diagramas gerados com a simulação; o custo é relativamente baixo; o software é leve, dispensando investimento em hardware, e as simulações são rápidas (levam de alguns segundos a poucos minutos). Tudo isso torna o JMatPro® uma ferramenta imprescindível na definição e na melhoria do processo industrial com rapidez e competitividade. Ferramenta essa que pode começar a ser utilizada imediatamente após liberada a licença, proporcionando a técnicos e engenheiros soluções e resultados práticos em curtíssimo prazo.

Mas, o que é o JMatPro®? Esta eficiente ferramenta é um software que simula propriedades e comportamentos dos mais diversos materiais, bastando entrar com parâmetros como a composição química, histórico de processamento e temperatura de austenitização, por exemplo, para se obter tendências de comportamento através de diagramas e curvas. Apenas como exemplo, a Fig. 1 mostra a variação do Limite de Escoamento em função da temperatura para um aço SAE 3310. Já a Fig. 2 mostra a espessura da camada cementada para um aço SAE 4140. As simulações consideraram situações completamente hipotéticas.

Além de oferecer resultados mais imediatos, o JMatPro® também é valiosíssimo quando a empresa decide pela implantação da simulação por elementos finitos: nesse caso, as informações dos materiais são parâmetros de entrada importantes e confiáveis par a simulação do TT. A familiaridade com o JMatPro certamente encurtará o caminho da implantação da simulação por elementos finitos.

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O desenvolvimento da indústria e da engenharia, ao longo de décadas, ganhou mais força com o advento da evolução de microprocessadores e a utilização de métodos como o dos Elementos Finitos, por exemplo. Pacotes comerciais com interfaces amigáveis surgiram buscando facilitar a utilização de simulações pelos engenheiros. Hoje, empresas especializadas são capazes de analisar a demanda industrial e definir o pacote ideal para a abordagem de problemas como a previsão de ciclos térmicos, a realização de processos termoquímicos, a variação de microestruturas, a geração de tensões residuais e distorções resultantes em componentes tratados, além de uma série de outras análises. Não somente os códigos CAE foram aprimorados, mas também foram investidos recursos na obtenção de propriedades e comportamentos dos materiais para a alimentação dos modelos numéricos. O software JMatPro é um exemplo de recurso focado na simulação de propriedades de materiais para a prática industrial e para a simulação computacional.

A simulação do tratamento térmico é uma tarefa complexa. Informações reais de alimentação dos modelos podem ser difíceis de serem obtidas. Comparativamente, uma operação de conformação mecânica necessita apenas das propriedades de um material para o desenvolvimento da simulação, enquanto que no tratamento térmico são necessárias as propriedades em função da temperatura para cada microestrutura (vários submateriais) possível na liga em estudo, i.e. austenita, ferrita, perlita, bainita e martensita, além de se estabelecer toda a cinética de transformação de fases. Para tanto, o JMatPro é um ótimo ponto de partida, permitindo tentativas sem a necessidade de grandes investimentos na aquisição de propriedades de materiais.

A taxa de transferência de calor em função da temperatura da superfície da peça durante o processo também constitui uma outra variável de grande importância para o modelo numérico. Finalmente, é preciso compreender que as previsões são dependentes dos parâmetros do modelo computacional, como tamanho e forma dos elementos, por exemplo. No entanto, quando bem desenvolvidas, essas previsões podem fornecer boas tendências comparáveis ao processo real.

Além da complexidade da simulação e do pouco conhecimento da indústria de TT sobre seus benefícios, existe também a dificuldade da implantação: além de não ser intuitiva, necessita de uma metodologia específica, de treinamento, de dedicação e, principalmente, de tempo. Uma implantação não criteriosa pode comprometer a continuidade do trabalho. Da implantação depreende-se outro problema: escassez de mão de obra qualificada. Os softwares de simulação “apenas” preveem os resultados através de cálculos baseados nos parâmetros de entrada. A solução dos problemas e a escolha das estratégias do processo são feitas pelos usuários, técnicos e engenheiros envolvidos. Assim, o conhecimento do processo é de suma importância, mas o conhecimento do software para configuração e manipulação corretas dos parâmetros de simulação se mantém imprescindível.

Apesar de tantos entraves, a simulação tem se provado efetiva, tanto técnica quanto economicamente, na solução dos problemas da indústria metalúrgica. Para isso, é necessária a análise dos processos para identificar aqueles elegíveis ao uso das ferramentas virtuais.

A chave desta análise é o foco nos custos (Fig. 1), estratificando-se cada etapa e cada aspecto do processo, seja a matéria-prima, o tempo e o custo energético inerente a ele, as etapas subsequentes (como a usinagem após a têmpera e a necessidade de sobremetal), as experimentações nos processos em desenvolvimento, entre muitos outros.

Como exemplo, pode-se citar a evolução da distorção de um anel em “C” quando temperado em óleo (Fig. 2), cuja a previsão e o respectivo método de correção foram estabelecidos via cálculos computacionais.

Enfim, para auxílio na análise dos processos e na decisão pela implantação da simulação, as empresas podem procurar empresas especializadas que oferecem o serviço de simulação. Dessa forma, uma vez definido o caminho para a solução de um problema industrial através da simulação, a empresa certamente aumentará a sua compreensão das vantagens da ferramenta e a visão de aplicação em outros possíveis projetos.

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