Fabricación del Neumático

PRIMER ETAPA: Elaboración del Modelo

Los cálculos que requiere la elaboración de un neumático se realizan por medio de sistemas informáticos. Comienzan por el esqueleto del neumático, formado por el talón, el cinturón y la carcasa. A continuación se enumeran las diferentes pares del neumático.

Los resultados obtenidos de estos cálculos determinan el proceso de fabricación del neumático, los materiales y la combinación de estos. Así, es posible que se puedan realizar modelos de simulación que reducen el tiempo de desarrollo en pruebas, observando las reacciones del mismo. El método más utilizado es el de Elementos Finitos (FEM), que divide la estructura en partes y permite calcular, revisar y tomar en cuenta cada pequeño detalle, inclusive en movimiento.

Por ejemplo se pueden introducir muestras de la banda de rodadura y comprobar su estado ideal en la pantalla. Por lo tanto es el procedimiento más apto para analizar las deformaciones de la superficie de contacto.

SEGUNDA ETAPA: Exámenes

Consiste en la elección de mezclas que compondrán la banda de rodadura; y paralela a esta prueba transcurrirá el desarrollo del dibujo y de la banda de rodadura. En el momento en que se ha llegado a la solución adecuada, se pueden comenzar a fabricar a mano los primeros neumáticos, en los cuales el dibujo se cortará a mano.

Los neumáticos son sometidos a intensivos exámenes en diversos laboratorios, así como ensayos sobre terrenos de prueba y carretera. De esta manera se pueden optimizar las propiedades que se desean obtener.

A continuación se nombran algunas empresas en Europa que cuentan con circuitos de pruebas propios, que se utilizan constantemente para someter a prueba los nuevos modelos, así como desarrollar ensayos a puerta cerrada «indoor»: Conti (Jeversen), Dunlop (Wittlich/Eifel), Goodyear (Colmar Berg/Luxemburgo, Mireval/Francia para Europa), Kléber (Fontange/Francia), Michelin (Ladoux/Francia y Almería España), Pirelli (Vizzola/Italia), Semperit (Traiskirchen/Austria) y Uniroyal (Rocroi/Francia).

En estos circuitos se somete a los neumáticos a exámenes de resistencia, dando más importancia a los siguientes puntos:

􏰀  Fatiga mecánica del material

􏰀  Reconocimientos térmicos (temperaturas de 50 °C hasta – 40°C)

􏰀  Reacciones químicas

Este último proceso da su aprobación al producto y es entonces cuando puede ser incorporado al nuevo modelo. Al elegir el precio, el fabricante da la autorización de la fabricación del nuevo modelo de neumático en el equipamiento de serie del nuevo vehículo. 
Los fabricantes de automóviles llevan a cabo exámenes igual de estrictos y sin concesiones. Si el neumático no aprueba los exámenes, entonces es devuelto, para hacerle los cambios necesarios, puesto que se exige un alto grado de seguridad, resistencia y estabilidad a altas velocidades. En estas pruebas también se vigila que haya un buen control en las reacciones de virado; pues deben de ser precisas, es decir, contar con una tracción lateral óptima y propiedades de rodadura ideales como:

.          a)  Retorno inmediato de la dirección a su posición inicial tras un cambio de orientación de las ruedas

.          b)  Alta estabilidad en curvas

.          c)  Comportamiento agradable de carga al dejar de accionar el acelerador y 
alta potencia de frenado

.          d)  Alta seguridad en el aquaplaning longitudinal y transversal ( en curvas)

 TERCERA ETAPA: Fabricación en Serie

La fabricación en serie es la etapa más larga de las tres, ya que es en donde se lleva a cabo la fabricación en sí. Y a su vez está compuesta por cuatro partes que son: mezcla de gomas, uso de acero y fibras sintéticas, vulcanización y control de calidad. A continuación se explicará cada una de ellas.

3.1 Mezcla de Gomas

Los diferentes tipos de cauchos se clasifican por su color y su grado de pureza en:

􏰀  RSS (Ribbed-Smoked-Sheets) (caucho en forma de bloques acanalados y ahumados)

􏰀  ADS (Air-Dried-Sheets) ( Caucho secado con aire con leves impurezas)

􏰀  Crepe (Caucho natural lavado y laminado en piel)

􏰀  TSR (Technical Specified Rubber) (Clasificación técnica de diferentes 
productos de caucho asiáticos)

Un certificado de análisis provee al fabricante de neumáticos, información sobre las propiedades y cualidades del producto, como: impurezas, plasticidad y componentes volátiles.

Los materiales de caucho se mezclan con emulgentes y se someten a una batería de polimerización. 
Por medio del negro de humo se le da su color característico. 
El negro de humo es fabricado a partir de aceite y gas quemado por un proceso de escasez de aire. El aceite ayuda en la adherencia y hace que la mezcla sea blanda, lo cual ayuda a la precisión de virado. 
Otro componente es el azufre ya que procura, que en la fase posterior de vulcanización las cadenas de moléculas de caucho formen redes, para después obtener goma elástica. Este proceso se denomina en química: formación de puentes sulfurosos.

Para cada neumático se utilizan diferentes mezclas de gomas (más de diez), y cada una se mezcla por separado. El proceso de mezclado se desarrolla automáticamente.

v     Las fases del proceso de mezclado son las siguientes:

Fase1: En la sala de mezclas se añaden los ingredientes de la mezcla de gomas y se transportan mediante una cinta transportadora a la cámara de mezclas.

Fase2: La mezcla de cauchos debe amasarse constantemente hasta obtener una masa homogénea para proceder a los siguientes pasos de tratamiento.

Fase3: La mezcla de caucho sale de la calandria (- rodillos calentados – por las que emerge finalmente el material en forma de lámina o película) mediante un sistema de transporte.

Fase 4: En forma de una enorme tira y con la forma del perfil necesario, la mezcla comprimida abandona la extrusora.

3.2 USO DE ACERO Y FIBRAS SINTÉTICAS

 

Al mismo tiempo que se realizan las mezclas; durante otras etapas diferentes, se obtiene la carcasa, los núcleos del talón y las capas del cinturón radial. En el caso de la carcasa de una llanta diagonal, se cablean las fibras textiles (fibras artificiales, normalmente de rayón) y se transforman en un cordón, que está unido por hilos transversales que después son cubiertos por capas finas de caucho en ambos lados. Las cuerdas están colocadas en ángulos de 35􏰁 a 40 grados entre capas, con respecto a la circunferencia de la llanta.

A diferencia de una llanta radial, donde la carcasa se conforma con una capa de acero en un ángulo de 90􏰁 respecto a la circunferencia. Entonces, vista la llanta por un costado, las cuerdas parecen irradiar desde el centro de la llanta. El ángulo del hilo en una llanta radial es muy importante ya que influye en las propiedades de rodadura. El recubrimiento por caucho de los hilos de acero en una llanta radial, es una etapa que requiere de gran precisión, puesto que es una condición obligatoria para la obtención de un neumático resistente a altas velocidades.

Con el hilo de acero transformado en cables y ya recubierto por el caucho, es cortado por una guillotina, para alcanzar franjas con la anchura del cinturón deseada, y más tarde ser adicionada a una banda continua. Esta banda del cinturón se añade al cinturón de acero real, que llega a tener dos o más capas colocadas en diversas direcciones.

Los neumáticos sin cámara tienen una parte llamada “alma interna”, que es una capa de goma impermeable al aire que se aplica sobre el material de la carcasa en una etapa posterior de la fabricación en la calandria de tipo caperuza.

El núcleo del talón, cables de acero especial retorcidos y con forma de anillo, idéntico al anterior diámetro del neumático, recibe un recubrimiento de caucho. Por último, los anillos son completados por un método de elaboración que se realiza a máquina. Es en el tambor donde el neumático cobra forma. El tambor es como un fuelle de goma con forma de cilindro inflable, en el que se introduce el material a mano anticipadamente confeccionado y exactamente ajustado. Los dos talones se empujan por ambos lados encima de la carcasa, que todavía se encuentra en forma cilíndrica, y se fijan doblando los extremos de la capa de recubrimiento. Se aplican las partes laterales y el cinturón de acero se transporta por encima de la carcasa. En ese momento se produce el abombamiento, es decir dar la forma redondeada a la carcasa. La presión del aire es quien abomba a cada una de las capas hasta llegar a el alma interior del cinturón. Posteriormente se adicionan las capas de recubrimiento y el perímetro correspondiente de rodadura cortado, según la longitud. El resultado es el neumático en bruto, llamado “neumático verde” (green tyre). Todavía no tiene dibujo, no es elástico ni resistente.

3.3 VULCANIZACIÓN

Es la última etapa, en donde el neumático obtiene su aspecto definitivo. Es decir se le añade el dibujo.

Dependiendo del modelo del neumático, se designa la temperatura a unos 150 o 170°C y a una alta presión. Así es como se desarrolla este proceso químico de transformación, en el que las cadenas de moléculas de caucho son reticuladas.

El neumático en bruto es prensado en los moldes, aplicando una presión de vapor o gas inerte (nitrógeno) de 12 hasta 24 atmósferas, para poder grabar el dibujo del neumático.

Fuente: proyectosobreruedas

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