O forjamento de energia eólica, como um componente-chave em turbinas eólicas, tem um impacto importante no desempenho e estabilidade de todo o sistema. As técnicas de simulação térmica são utilizadas como um importante método na área de pesquisa em ciência dos materiais para simular e prever de forma eficiente as mudanças nas propriedades térmicas e microestruturais de materiais submetidos a diferentes condições. Este trabalho tem como objetivo aprofundar o estudo do comportamento térmico e da evolução microestrutural de forjamentos eólicos durante o processo produtivo, através da combinação de técnicas de simulação térmica e estudos experimentais, com o objetivo de fornecer subsídios teóricos para melhorar a qualidade e o desempenho de forjamentos eólicos.
Nos últimos anos, as pesquisas em forjamentos eólicos têm focado na seleção de materiais, otimização de processos de tratamento térmico e reforço de superfícies. Os estudos já realizados focaram principalmente nas propriedades dos materiais e nos processos de tratamento térmico, sendo incipiente o uso de técnicas de simulação térmica no estudo de forjamentos eólicos. Apesar disso, as técnicas de simulação térmica têm sido amplamente utilizadas na área de pesquisa em ciência dos materiais, por simular diferentes processos de tratamento térmico e condições de trabalho, possibilitando a predição eficiente das propriedades térmicas e das mudanças microestruturais dos materiais. Assim, o ponto inovador deste trabalho é a introdução de técnicas de simulação térmica no estudo de forjamentos eólicos, com o intuito de fornecer orientações para a produção real.
A técnica de simulação térmica é um método utilizado para estudar o comportamento e as mudanças microestruturais de materiais submetidos a diferentes condições de temperatura e tensão através de experimentos de simulação computacional. No estudo de forjamentos eólicos, a técnica de simulação térmica permite prever as propriedades mecânicas, o comportamento das transformações de fase, as mudanças microestruturais, entre outras, das peças forjadas durante o tratamento térmico, simulando diferentes processos de tratamento térmico e condições de trabalho. Ao realizar a simulação térmica, primeiro, é necessário estabelecer um modelo de elementos finitos de forjamento de energia eólica, e, em seguida, concluir as propriedades térmicas e as mudanças microestruturais sob diferentes condições através de experimentos de simulação computacional, de modo a fornecer orientações para a produção real.
Neste trabalho, foi adotado um novo protocolo experimental de simulação térmica, baseado no referencial teórico da mecânica de materiais, para simular as propriedades térmicas de forjamentos eólicos em diferentes condições através de um software de análise de elementos finitos. Durante o experimento, vamos nos concentrar nas propriedades mecânicas, comportamento de mudança de fase, mudanças microestruturais, etc., forjados sob diferentes condições de processo de tratamento térmico e condição de trabalho. Além disso, nós exploramos todos os aspectos do processo experimental que afetam os fatores, tais como a temperatura, o tempo de retenção, a taxa de deformação, etc., para assegurar a precisão e a confiança dos resultados experimentais.
A fim de verificar a acurácia e confiabilidade do protocolo experimental de simulação térmica, inicialmente foi realizada uma série de verificações experimentais. Para os experimentos, as peças forjadas eólicas foram aquecidas a diferentes temperaturas e submetidas a diferentes tempos de isolamento e taxas de deformação. Os resultados mostraram que o protocolo experimental de simulação térmica é eficiente para prever as variações nas propriedades mecânicas e microestruturais das peças forjadas em diferentes condições.
Em seguida, realizamos uma série de experimentos de simulação térmica de forjamentos eólicos. Para os experimentos, os forjados eólicos foram aquecidos a diferentes temperaturas e testados em diferentes tempos de isolamento e taxas de deformação. Os resultados experimentais mostram que é possível obter forjamentos eólicos com excelentes propriedades, controlando parâmetros como temperatura de aquecimento, tempo de isolamento e taxa de deformação.
Através da descrição e interpretação objetiva dos resultados experimentais, verificou-se que fatores como temperatura de aquecimento, tempo de isolamento e taxa de deformação influenciam significativamente as propriedades mecânicas e as alterações microestruturais das peças forjadas a partir de energia eólica. Especificamente, quando a temperatura de aquecimento atinge um determinado valor, a força e a dureza das peças forjadas alcançarão o máximo; E quando o tempo de preservação do calor aumenta, a plasticidade e a dureza do forjamento melhorarão. Além disso, a taxa de deformação também afeta as propriedades mecânicas do forjamento. Uma taxa de deformação mais baixa pode causar o amolecimento dinâmico do forjamento em altas temperaturas.
Análise estatística e interpretação através de análise de tendência, análise de causa e efeito e teste de hipóteses, chegamos às seguintes conclusões: no processo de produção de forjamento de energia eólica, o processo de tratamento térmico deve ser otimizado controlando parâmetros como temperatura de aquecimento, tempo de preservação e taxa de deformação, a fim de melhorar o desempenho abrangente do forjamento. Além disso, encontramos uma clara correlação entre as variações microestruturais e as propriedades mecânicas, o que significa que o desempenho dos forjamentos eólicos pode ser otimizado ainda mais através do controle das variações microestruturais.
Este trabalho introduz a simulação térmica no estudo de forjamentos eólicos, através do desenvolvimento de um modelo de elementos finitos para simular o comportamento térmico de forjamentos em diferentes condições. Os resultados experimentais mostram que a técnica de simulação térmica é eficiente para prever as variações nas propriedades mecânicas e microestruturais das peças forjadas em diferentes condições. Em seguida, investigamos, através de um estudo experimental, a influência de fatores como temperatura de aquecimento, tempo de isolamento e taxa de deformação nas propriedades de forjamentos eólicos. A análise estatística permitiu concluir que a otimização do processo de tratamento térmico e as alterações microestruturais são fatores críticos para melhorar o desempenho das peças forjadas em energia eólica.
O resultado e a inovação deste trabalho consiste na aplicação da técnica de simulação térmica no estudo de forjamentos eólicos, verificando experimentalmente a viabilidade e precisão da técnica. No entanto, apesar dos resultados alcançados neste trabalho, ainda existem algumas deficiências, como a não consideração de algumas condições de contorno complexas e não linearidades do material na construção do modelo de elementos finitos. As futuras linhas de investigação podem incluir o aperfeiçoamento dos modelos de elementos finitos, a consideração de mais factores de influência e o desenvolvimento de verificações experimentais mais aprofundadas, etc.
