SIMULACIÓN DE COEXTRUSIÓN DE CAUCHO POR ELEMENTOS FINITOS PARA EL DISEÑO DE MATRICES EN LA INDUSTRIA DEL NEUMÁTICO

Abstract

En la industria del neumático una de las áreas de trabajo principales es la de extrusión. Mediante este proceso se producen distintos tipos de semielaborados que luego van a conformar la cubierta cruda (rodados, costados, etc). Durante la extrusión, los compuestos de caucho se comportan como un fluido viscoelástico. Para realizar un análisis correcto del procesado de compuestos de caucho se requieren modelos de materiales especiales y herramientas de análisis por elementos finitos no lineales. En la literatura se ha demostrado que modelar flujos en tres dimensiones con los modelos viscoelásticos tradicionales sigue siendo un gran desafío que requiere excesivo recursos computacionales. En este trabajo se ha utilizado el Modelo Newtoniano Generalizado y un Modelo Viscoelástico Simplificado para simular el flujo de compuestos de cauchos a través de una matriz de extrusión con el objetivo de predecir el perfil coextrudado. Para ello, se ha caracterizado al material en base a ensayos de reometría capilar. Se pudo demostrar una buena correlación entre el perfil simulado y el real.

Palabras clave: extrusión, método de elementos finitos, neumático.

In the tyre industry one of the main processes is extrusion. By this process, different types of semielaborated materials are produced and are going to conform the raw tire (tread sidewall, etc). During extrusion process, rubber compounds behave like a viscoelastic fluid. A proper analysis of rubber compound processing requires special material models and nonlinear finite element analysis. It has been shown that modeling three dimensional flows with traditional viscoelastic models is still a great challenge that requires excessive computational resources. In this work it has been used Generalized Newtonian Model and Simplified Viscoelastic Model to simulate the flow of rubber compounds through an extrusion die to predict the coextruded profile. For this, capillary rehometry was used for material characterization. A good correlation between real and simulated profile was found.

Keywords: extrusion, finite element method, tire.