Aplicação de planejamento experimental na otimização do processo de pós-cura de pastilhas de freio em forno contínuo

Abstract

Frequentemente o engenheiro se depara com situações onde o principal objetivo é otimizar um processo, em termos de uma ou mais respostas, respeitando as especificações do produto e vínculos impostos sobre o processo. Com o mercado automobilístico cada vez mais cada vez mais competitivo, a inserção de processos mais rápidos e de menor custo é de extrema importância para a sustentabilidade das empresas. Contribuindo no desenvolvimento dos processos de fabricação de materiais de atrito utilizados em pastilhas de freio para automóveis, este trabalho tem como objetivo otimizar o processo de pós-cura em fornos contínuos (em substituição ao processo realizado em fornos estacionários). Para isso, foram avaliadas as propriedades do material de atrito (dureza Gogan, massa específica, compressibilidade, resistência ao cisalhamento e ruído), em função das variáveis de processo, tempo de residência e temperatura de trabalho. Com auxílio da metodologia de superfície de resposta foram construídos modelos matemáticos que descrevem o comportamento das propriedades do material de atrito em função das variáveis de processo, que permitiram determinar as condições ótimas de processo. Por fim, foi realizada a análise termomecânica do material de atrito, fornecendo informações sobre o comportamento mecânico do material durante o processo em forno contínuo.

Application of experimental design in optimization of the post-curing process of brake pads in a continuous oven

Often the engineer is faced with situations where the main objective is optimizing a process in terms of one or more responses, respecting product specifications and constraints imposed on the process. In the very competitive automotive market, the insertion of a faster process with lower costs is essential to the sustainability of companies. This work aims to optimize the post-curing processing of friction materials used in automotive brake pads manufacturing, using continuous furnaces substituting for the nowadays employed stationary furnaces. Several properties of the friction materials were evaluated (more precisely, Gogan hardness, specific mass, compressibility, shear strength and noise generated under operating conditions) as a function of the process variables (residence time and furnace set-up temperature). Mathematical modeling using the response surface methodology allowed to describe the above mentioned physical properties/material responses as functions of the process variables and, thus, to determine the optimal process conditions. Finally, a complimentary thermomechanical analysis provided information about the evolution of the elastic response of the friction material under conditions that emulates the post-curing in continuous furnaces.