Mitigação de problemas na extrusão de componente para pneus: análise numérica e experimental

• Autor(a) principal: Silva, André Filipe Almeida
• Data de Publicação: 2020
• Tipo de documento: Dissertação
• Idioma: por
• Título da fonte: Repositório Científico de Acesso Aberto de Portugal (Repositórios Cientìficos)
• Texto Completo: http://hdl.handle.net/10400.22/16308
• topic: Indústria automóvel; Cap ply; Dinâmica de Fluidos Computacional; Termografia; Microcontrolador; Melhoria do processo; Revestimentos técnicos; Rugosidade superficial; Automobile industry; Computational Fluid Dynamics; Thermography; Microcontroller; Process improvement; Coatings technology; Surface roughness

Atualmente, na área da mobilidade, os pneus desempenham um papel importante. Os pneus são componentes constituídos por várias camadas de materiais distintos, tais como, compostos de borracha, aço e cordas de poliamida. Entre o piso e as cintas metálicas, existe uma camada formada por cintas de cap ply, que são enroladas múltiplas vezes. Estas cintas restringem a expansão do pneu, quando sujeito a forças centrífugas. Alguns dos principais problemas das Cap strip, máquinas onde se produz o cap ply, estão relacionados com as condições de controlo de temperatura do cabeçote da máquina. Durante a extrusão do composto de borracha, o mesmo flui através de uma extrusora, passando por uma bomba de engrenagens e chegando, finalmente, a um cabeçote, onde o escoamento termina numa fieira, ocorrendo aí a impregnação das cordas têxteis de poliamida. Na fase de escoamento no cabeçote, o incorreto controlo de temperatura origina a vulcanização prematura de composto de borracha e também a falha de impregnação, diminuindo assim a qualidade das cintas de cap ply, e originando grandes volumes de desperdício. A dissertação aqui apresentada, foi desenvolvida na empresa Continental Mabor – Indústria de pneus S.A., no Departamento de Apoio Técnico à Produção, onde foram executados vários ensaios experimentais e análises numéricas para a melhoria do processo de produção de cap ply. Foram estruturadas análises numéricas de dinâmica de fluidos computacional, de forma a simular o escoamento de composto de borracha e as trocas de energia térmica no interior do cabeçote. Em paralelo com as análises numéricas, foram realizados ensaios laboratoriais para obter dados relativos às propriedades do composto de borracha em análise, e também ensaios experimentais, tais como, a recolha de imagens termográficas, o estudo da superfície interna do cabeçote com recurso a técnicas de análise de rugosidade superficial, a execução de ensaios de extrusão e criação de rotinas de registo dos parâmetros de máquina com recurso a um microcontrolador. Com os resultados obtidos, foi possível elaborar um novo controlo de temperatura do cabeçote, que revelou ser extremamente eficaz. Posto isto, as empresas, que trabalham com equipamentos de produção de cap ply e, outros equipamentos de extrusão de compostos de borracha, podem aplicar as soluções implementadas neste projeto, melhorando a qualidade das cintas produzidas, reduzindo os custos de produção e tempos de produção e aumentando o nível de segurança para os operadores.