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

2020Master thesis Open access
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dc.contributor.advisorSilva, Francisco José Gomes da
dc.contributor.authorSilva, André Filipe Almeida
dc.date.accessioned2020-10-01T12:52:59Z
dc.date.available2023-07-17T00:31:32Z
dc.date.issued2020
dc.description.abstractAtualmente, 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.pt_PT
dc.description.abstractCurrently, in the area of mobility, tires play a key role. Tires are components formed by several layers of different materials, such as rubber compounds, steel and polyamide cords. Between the tread and steel belts, there is a layer of cap ply belts, which are wrapped multiple times. These belts restrict the tire growth when subjected to centrifugal forces. Some of the main problems in Capstrip lines, the machines where cap ply is produced, are related to the temperature control of the extruder head. During the extrusion of the rubber compound, it flows through an extruder, passing through a gear pump and finally reaching the extruder head, where the flow ends in a die, with the impregnation of the polyamide cords. In the flow phase, inside the extruder head, an incorrect temperature control leads to premature vulcanization of the rubber compound and lack of impregnation, thus reducing the quality of cap ply belts, and causing large volumes of waste. The dissertation presented here was developed at Continental Mabor – Indústria de pneus S.A., in the Departamento de Apoio Técnico à Produção, where several experimental tests and numerical analyses were performed to optimize the production process of cap ply. Numerical analyses of computational fluid dynamics were structured to simulate the flow of rubber compound and thermal energy exchanges inside the extruder head. In parallel with numerical analyses, laboratory tests were performed to obtain data on the properties of the rubber compound under analysis, as well as experimental tests, such as the collection of thermographic images, the study of the inner surface of the extruder head through surface roughness analysis techniques, the execution of extrusion tests and the creation of machine parameter recording routines using a microcontroller. With the results obtained it was possible to elaborate a new temperature control for the extruder head, which proved to be extremely effective. Thus, companies working with cap ply production equipment and other rubber compound extrusion equipment can apply the solutions implemented in this project, improving the quality of the belts produced, reducing production costs, production times and increasing the level of safety for operators.pt_PT
dc.identifier.tid202522520pt_PT
dc.identifier.urihttp://hdl.handle.net/10400.22/16308
dc.language.isoporpt_PT
dc.subjectIndústria automóvelpt_PT
dc.subjectCap plypt_PT
dc.subjectDinâmica de Fluidos Computacionalpt_PT
dc.subjectTermografiapt_PT
dc.subjectMicrocontroladorpt_PT
dc.subjectMelhoria do processopt_PT
dc.subjectRevestimentos técnicospt_PT
dc.subjectRugosidade superficialpt_PT
dc.subjectAutomobile industrypt_PT
dc.subjectComputational Fluid Dynamicspt_PT
dc.subjectThermographypt_PT
dc.subjectMicrocontrollerpt_PT
dc.subjectProcess improvementpt_PT
dc.subjectCoatings technologypt_PT
dc.subjectSurface roughnesspt_PT
dc.titleMitigação de problemas na extrusão de componente para pneus: análise numérica e experimentalpt_PT
dc.typemaster thesis
dspace.entity.typePublication
rcaap.rightsopenAccesspt_PT
rcaap.typemasterThesispt_PT
thesis.degree.nameMestrado em Engenharia Mecânica - Construções Mecânicaspt_PT

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