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metadata.dc.type: Dissertação
Title: SIMULAÇÃO DA ETAPA DE RESFRIAMENTO DA POLIAMIDA NO PROCESSO DE MOLDAGEM ROTACIONAL
Other Titles: COOLING STAGE SIMULATION OF POLYAMIDE IN ROTATIONAL MOLDING PROCESS
metadata.dc.creator: Galera, Viviane Aparecida Verona
metadata.dc.contributor.advisor1: Carvalho, Benjamim de Melo
metadata.dc.contributor.advisor-co1: Pariona, Moisés Meza
metadata.dc.contributor.referee1: Granado, Carlos José Fernandes
metadata.dc.contributor.referee2: Araujo, Márcia Silva de
metadata.dc.description.resumo: Na rotomoldagem a etapa de resfriamento é uma etapa crítica, sendo de fundamental importância para que se possa otimizar o processo em termos de produtividade e qualidade das peças rotomoldadas. Portanto, o presente trabalho se concentrou no estudo desta etapa do processo através de simulação computacional por meio do programa comercial ANSYSTM, que utiliza o método de elementos finitos e é amplamente utilizado em análise de problemas de engenharia envolvendo análises estruturais, transferência de calor entre outros. O estudo do resfriamento da rotomoldagem foi baseado na poliamida 66, tendo sido seu comportamento de cristalização determinado via calorimetria exploratória diferencial. Desse modo, o efeito da cristalização foi levado em conta na simulação do resfriamento através da incorporação do calor de cristalização na curva de entalpia do polímero. O principal aspecto do presente trabalho foi a incorporação na simulação da rotomoldagem do efeito da camada de ar que se forma entre molde metálico e polímero durante o resfriamento. As simulações foram realizadas para diferentes coeficientes de transferência de calor por convecção do ar de resfriamento, caracterizando convecção natural e convecção forçada. Os resultados obtidos no presente trabalho indicam que a camada de ar que se forma entre o polímero e molde no resfriamento tem profundo efeito na velocidade de resfriamento da peça polimérica. Este efeito se mostrou muito mais significativo que o calor de cristalização do polímero e mesmo que a variação do coeficiente de convecção do ar externo. Os resultados das simulações indicaram também que esta camada de ar pode trazer um grande equívoco no controle do processo quando se monitora a temperatura do molde via termômetro de infravermelho. Isto ocorre em função da temperatura do molde sofrer um aumento na taxa de resfriamento quando o polímero descola do mesmo, ocorrendo, no entanto, uma grande redução na velocidade de resfriamento da parte polimérica em função da formação da camada de ar isolante. As simulações indicaram que a espessura da camada de ar entre polímero e molde também influencia de forma significativa os perfis de resfriamento da poliamida e do molde. Quanto maior esta espessura, maior o gradiente entre a temperatura da poliamida e do molde. Tendo em vista que em trabalhos futuros do presente grupo de iv pesquisa o efeito da cristalização na etapa de resfriamento da rotomoldagem será incluído na simulação via Ansys por meio de equação de cinética de cristalização, os dados de DSC foram utilizados para a determinação dos parâmetros cinéticos da equação de Nakamura. Para tanto, foi empregado o método da curva mestre, tendo sido obtidos bons resultados na descrição do processo de cristalização da poliamida com os parâmetros cinéticos assim determinados.
Abstract: In rotomolding, cooling stage is of fundamental importance to optimize the process in terms of productivity and quality of rotomolded parts. Therefore, the present work has concentrated in the study of this process stage through computational simulation via the multi-purpose commercial software ANSYSTM . It uses finite element method being widely used in engineering problems involving structural and heat transfer analyses, among others. The rotomolding cooling simulation was based on polyamide 66, being its crystallization behavior determined by Differential Scanning Calorimeter (DSC). The effect of the crystallization was taken in account in cooling simulation by incorporation of heat of crystallization in enthalpy curve of the polyamide. The main aspect of present work was the incorporation in rotomolding simulation of the effect of air gap that forms between metallic mold and polymer during the cooling process. The simulations were carried out for different convection heat transfer coefficients of external cooling air, characterizing natural and forced convection. The results indicated that the air gap between polymer and mold has deep effect, decreasing cooling rate of polymeric part. This effect in the cooling rate was much more significant than the heat of crystallization of polymer. It was also more important than the variation of the convection heat transfer coefficient of external air. The simulations indicated also that this air gap can bring a great error if the mold temperature is used for monitoring the process by infrared thermometer. This occurs because the air gap presents an opposite effect in mold, increasing its cooling rate when formed. Simulations indicated the thickness of the air gap presents a significant effect on the temperature profiles of polymer and mold. The greater the thickness the greater the thermal gradient between mold and polyamide. In future works, the effect of crystallization in rotomolding cooling stage will be taken into account in simulation via Ansys by using the Nakamura equation. Thus, its kinetic parameters were calculated for the polyamide sample used in the present work. The Master Curve Approach vi was applied, having been obtained good results in description of the crystallization process of PA with the calculated kinetic parameters.
Keywords: rotomoldagem
cristalização
simulação
elementos finitos
poliamida
metadata.dc.subject.cnpq: CNPQ::ENGENHARIAS::ENGENHARIA DE MATERIAIS E METALURGICA
metadata.dc.language: por
metadata.dc.publisher.country: BR
Publisher: UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA
metadata.dc.publisher.initials: UEPG
metadata.dc.publisher.department: Desenvolvimento e Caracterização de Materiais
metadata.dc.publisher.program: Programa de Pós-Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais
Citation: GALERA, Viviane Aparecida Verona. COOLING STAGE SIMULATION OF POLYAMIDE IN ROTATIONAL MOLDING PROCESS. 2007. 119 f. Dissertação (Mestrado em Desenvolvimento e Caracterização de Materiais) - UNIVERSIDADE ESTADUAL DE PONTA GROSSA, Ponta Grossa, 2007.
metadata.dc.rights: Acesso Aberto
URI: http://tede2.uepg.br/jspui/handle/prefix/1386
Issue Date: 30-Aug-2007
Appears in Collections:Programa de Pós - Graduação em Engenharia e Ciências de Materiais

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