New approach to the analysis of ribbing in coil coating
Nouvelle approche dans l'analyse du défaut de cordage en prélaquage
Résumé
The deformable roll coating is used in the coil coating industry. The aim is to apply a liquid film on a moving substrate. During application a defect appears. This defect is called “ribbing” and is characterized by periodic ribs parallel to the moving direction of the substrate. The wet thickness applied on the strip is adjusted by different gaps between rolls. The applied speeds and loads on the rolls modify the film thickness and film stability. The elastomeric roll cover is used to permit thinner film application and to delay the onset of ribbing. In this work, the flow in a deformable contact is presented for a negative gap mode. The aim of the study is an optimisation of the application in real industrial conditions by a good mastering of the contact parameters at the strip / roll cover interface. Compared to previous published studies, the presented work will take into account the elastomer cover behaviour used in industrial environments. A specific cyclic compression test is developed to analyse the elastomer behaviour as a function of representative solicitation and chemical environment. A modification of the Young Modulus and relaxation time of the elastomer is observed for different environments. A Prony series is identified with this test results and will be used in the numerical modelling. The finite element simulation of the process is proposed through a solid-fluid interaction. The solid part of the model predicts the mechanical pressure and the fluid part gets the associated wet thickness and free surface position. Moreover, an experimental investigation is performed to correlate the numerical result and the industrial process.
L’enduction par rouleaux déformables est utilisée pour appliquer une épaisseur de liquide sur une bande en mouvement. Pendant l’application un défaut nommé “cordage” apparaît et se caractérise par des rides de peinture. L’épaisseur humide appliquée sur la bande est réglée par différents passages entre les rouleaux. L’épaisseur finale et la stabilité de l’application sont modifiées par les vitesses de rouleaux et les efforts de serrages. Le revêtement d’élastomère est utilisé pour appliquer des films plus minces et limiter le cordage. Dans cette étude, l’écoulement dans un contact déformable est présenté. Le but de ce travail est l’optimisation de l’application pour des conditions industrielles par la maîtrise des paramètres de contact à l’interface bande / rouleau. L’originalité de cette étude est la prise en compte des revêtements d’élastomère et de l’environnement industriel. Un test spécifique de compression est développé pour analyser le comportement de l’élastomère face aux sollicitations industrielles. Des modifications du module d’Young et du temps de relaxation sont observées en fonction de l’environnement. A partir de ces résultats des séries de Prony sont identifiées et seront utilisées pour modéliser le comportement viscoélastique de l’élastomère dans la simulation. Une modélisation éléments finis du procédé est réalisée via une architecture de simulation solide-fluide. La première simulation permet d’évaluer la pression dans le contact et la seconde permet d’obtenir l’épaisseur humide et la position de la surface libre. De plus, une étude expérimentale sur une tête d’enduction est réalisée pour corréler les résultats numériques et le procédé industriel.
Origine : Fichiers produits par l'(les) auteur(s)