Baixe apostila - moldes e outras Notas de estudo em PDF para Cultura, somente na Docsity! Moldes de Injeção Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi índice Capítulo 1 - Processos de fabricação e transformação de plásticos..................... 4 Termoformagem .......... teens eae ereta res ere ret aresirereeneea 6 Extiusão ........ tree eeeeereeeeeeee aeee eaee reatar arenas carrera treat 9 SOPIO......... reter rear ateaaeanaraeaeaeataaaaeaaeaaeaeere na 14 Injeção... teresa aeee aee aatenaaa aeee naaa nes eae na rates care neneanenea 18 Seleção de máquinas injetoras... ereeeee eee 26 Exercicios... tee eeieeeareeaceear ar ateatereaeeeer ee rretnaa 27 Bibliografia... eee atererteera es eaaena aerea netas errenerenenea 29 Capítulo 2 - Generalidades dos moldes de injeção. 30 Cavidades.......... errei arara aeee reta 30 Linhas de Fechamento... eee 35 Contração... itinere aeee 43 Exercicios... tee eeieeeareeaceear ar ateatereaeeeer ee rretnaa 47 Capítulo 3 — Projeto de peças plásticas... eee 52 Exercicios... eee 66 Capítulo 4 - Componentes básicos de um molde de injeção... 67 Capítulo 5 — Tipos de moldes... essere mn Critérios para classificação dos moldes... seia 73 Duas placas (Standard Mold): ........ eee eee meeretaneo 75 Moldes de três placas (Three-plate Mold): ........... eia 71 Moldes com mandíbulas ou partes móveis (Split-Cavity Mold):.................. 80 Moldes com desenroscador ou núcleo rotativo (Unscrewing Mold):............. 81 Moldes com placa flutuante (Stripper Mold): ......... ea 83 Exercicios: ....... terrestre ceara atraente 84 Capítulo 6 - Porta-moldes............ eee aeee eterna 86 Capítulo 7 — Sistemas de injeção... eee eterna 91 Fluxo de injeção... 91 Buchas de Injeção 92 Canais de distribuição... eee sete aerea tes eeereeeenos 93 Tipos de canais... eee aeee teses area tee ees aereas 94 Pontos de Entrada de Injeção... eee eeeee essere 95 Bico-quente:......... eee eae aerea es arte narra era nere araras 101 Sistema de câmara-quente ......... sisters eeereemna 103 -2- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Na tabela 1.1 é possível verificar que não foi citado nenhum processo de transformação para os elastômeros, pois funciona de forma semelhante aos durômeros , com exceção da extrusão. Plásticos encadeados não possuem uma faixa de estado termoplástico e, devido a este fato, não podem mais ser transformados após o processo de endurecimento. A moldagem de plásticos sob tensão, da qual fazem parte os processos de torneamento, fresagem, serra, entre outros, é caracterizada pela designação genérica de “separação”. Os processos de união dos plásticos, dos quais fazem parte da colagem e a soldagem, bem como os processos mecânicos de parafusar, rebitar e assim por diante, são caracterizados pela designação genérica de “união”. A termoformagem, separação e união são agrupadas sob a designação de processos de transformação, pois operam com produtos semi-manufaturados, enquanto que os processos de moldagem, como a extrusão, o sopro e a injeção, compõem a fabricação, pois já convertem a matéria-prima em peça pronta. Processos de moldagem dos termoplásticos A tabela 1.2 mostra uma coletânea dos processos em relação ao estado físico de termoplásticos. Tabela 1.2- Execução de processos em relação ao estado físico do material ESTADO PROCESSOS Rígido Termoelástico Termoplástico Extrusão Fundição Moldagem Calandragem Injeção Prensagem Sinterização Chanfro/dobra Estampo Termoformagem Repuxo Repuxo profundo Processos combinados Furação Tomeamento Fresagem Separação Aplainamento Serra Corte Retificação Parafusagem União Rebitagem Colagem Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Termoformagem Entende-se por termoformagem a transformação do plástico sob ação de calor e força. Para este fim existe um grande número de técnicas de processamento. Para a termoformagem de termoplásticos tem sido disseminado o uso de ar e/ou vácuo para a produção da força necessária à formação. A segiência normal do processo é: o plástico é aquecido a uma temperatura na qual ele atinge a elasticidade (zona termoelástica, como pode ser observado na figura 1.2), moldado através da força do ar e novamente resfriado. Faixa de transformação Te SS ES Rígido Temodlástico Temoplástico o | o sm Fw qo É E 5 ii Ee r Temperatura ——— Fig. 1.2 — Gráfico Temperatura x Resistência à tração Como os termoplásticos podem ser levados, por aquecimento, do estado fixo até o elástico, somente eles podem ser termoformados, enquanto que, por exemplo, os durômeros, que não se tornam elásticos com o aquecimento, não podem ser moldados por este processo. O processamento é feito principalmente com filmes e placas, com espessura entre 0,1 e 12 mm. O material, também chamado de semi-manufaturado, pode ser encontrado em placas individuais ou em rolos. Etapas do processo O processo ocorre em três passos: o aquecimento, a moldagem e o resfriamento. Na primeira etapa o semi-manufaturado é aquecido. Para isto existem três possibilidades de processos: o aquecimento por convecção, por contato ou por radiação infra-vermelha. Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi O método mais empregado é o por radiação infra-vermelha, já que sua energia avança diretamente ao interior do plástico. Assim ele é aquecido muito rapidamente e de forma homogênea, sem que a superficie fique danificada por sobre-aquecimento. A segunda etapa é a moldagem da peça, onde o plástico é estirado. O semi- manufaturado aquecido é preso em um suporte e pressionado, por ar ou vácuo, para o interior do molde ou puxado sobre o mesmo. Uma desvantagem do processo é que somente o lado da peça que entra em contato com o molde é formado perfeitamente. Dependendo se é o lado interno ou externo da peça que será moldado, distingue- se entre processo positivo e negativo. O processo negativo é apresentado na figura 1.3. Suporte fixo Vedação 1 Canal de L aspiração Etapa HI Ferramenta negativa SW O UDoo — Vácuo Fig. 1.3 — Termoformagem negativa No processo negativo o semi-manufaturado é puxado para o interior da ferramenta, enquanto que no processo positivo ele é aspirado sobre a ferramenta. Neste processo o semi-manufaturado é preso e esticado. Desta forma ocorrem variações nas espessuras de parede das peças, principalmente os cantos tornam-se finos. Para reduzir este efeito, muitas vezes o semi-manufaturado é pré-estirado antes da moldagem propriamente dita. No processo negativo isto é executado por um estampo Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi PA dl ADA IA Zona de entrada ls de compressão, Zona de calibragem | | T 1 Fig. 1.7 — Parafuso de três zonas de uma extrusora Na zona de entrada (alimentação) o material em sua forma rígida é introduzido e transportado para frente. Na zona de compressão o material é compactado e fundido pela variação do diâmetro do parafuso. Na zona de saída (calibragem) o material fundido é homogeneizado e elevado a temperatura de processamento desejada. Independente da sua forma construtiva são colocadas as seguintes exigências para as extrusoras: e Avanço constante, sem pulsação; e Produção de um fundido homogeneizado térmica e mecanicamente; e Processamento do material abaixo de seus limites de degradação térmica, química e mecânica. Do ponto de vista econômico é exigida uma produção em grande escala e com baixo custo. No entanto, estas exigências serão preenchidas apenas se houver uma boa combinação entre o cilindro e parafuso. A diferença entre cada extrusora reside no tipo de construção de cada cilindro, como mostrado na tabela 1.3. Tabela 1.3 — Tipos de parafuso de uma extrusora Extrusora Tipo de cilindro o e Convencional ou Extração Parafuso único tígida; e Mesmo sentido de giro ou Duplo parafuso . o. Sentido de giro inverso; A extrusora de parafuso único central possui um cilindro interno liso. Característico para ela é que a pressão necessária para vencer a resistência da -10- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi ferramenta é formada na zona de saída. O material é transportado pelo atrito entre os próprios pedaços de material bem como entre os pedaços e a parede do cilindro. Na extrusora de parafuso único com extração rígida a parede do cilindro é guarnecida ao longo da zona de entrada com ranhuras longitudinais. Estas ranhuras proporcionam um melhor transporte e com isso melhor compactação do material. A formação de pressão acontece já na zona de entrada. Todavia, é necessária a utilização de peças especiais para a obtenção da mistura na zona de saída, já que a homogeneização do material neste tipo de extrusora é pior que na convencional. A extrusora de duplo parafuso com sentido inverso de giro é utilizada para materiais em pó e especialmente para o PVC. A vantagem deste tipo de extrusora é que os aditivos são facilmente misturados no plástico sem exigir em demasia o material mecânica ou termicamente. No cilindro em forma de 8 (figura 1.8) os parafusos são construídos de maneira que são formados por câmaras fechadas entre os eixos, obrigando o material a avançar. Somente no final do parafuso onde a pressão é gerada aparece um fluxo escorrido e o material funde graças ao atrito. Fig. 1.8 — Parafuso de extrusão duplo Sistema de aquecimento A fusão do material na extrusora não ocorre somente devido ao atrito, mas também por introdução externa de calor. Para isto existe o sistema de aquecimento. O sistema é dividido em várias zonas, que podem ser aquecidas ou resfriadas isoladamente. São utilizadas resistências em tiras, no entanto outros sistemas também são empregados, como por exemplo, serpentinas de líquidos. Desta forma pode-se obter uma determinada distribuição de temperatura ao longo do cilindro. Para o processamento de materiais termicamente sensíveis, são utilizados parafusos aquecidos. - Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Materiais utilizados Na extrusão são processados materiais que também são utilizados na injeção. Todavia, existe uma grande diferença entre os dois processos e a partir disso resultam variadas exigências ao material. Enquanto que na injeção e outros processos é desejável baixa viscosidade e alta fluidez, na extrusão é exigida alta viscosidade. Esta alta viscosidade garante que o material não escoe entre a saída do bico e a entrada do calibrador. Na tabela 1.4 estão listados alguns exemplos de aplicação (extrudados), obtidos através do processo de extrusão. Tabela 1.4 — Tabela de materiais plásticos, temperatura e aplicação . Faixa de Temperatura de . Plástico Exemplo de Aplicação Processamento PE 130-200 “C Tubos, tablet, filmes e revestimentos. PP 180-260 ºC Tubos, tablet, filmes planos e fitas. PVC 180-210 “€ Tubos, tablet e perfis PMMA 160-190 ºC Tubos, tablet e perfis PC 300-340 ºC Tablet, perfis e copos ocos Principio de funcionamento da extrusora O principio de funcionamento da extrusora se assemelha com o moedor de carne. O material é puxado na zona de entrada e empurrado para a zona de compressão. Então é compactado pela diminuição gradativa da altura de passagem, eventualmente aerado e levado ao estado de fundido. Na zona de saída o material é ainda mais homogeneizado e igualmente aquecido. Dependendo de cada tipo de extrusora, a pressão é obtida na zona de entrada ou na zona de saída. Como o processo de fusão não fornece sempre uma massa fundida completamente homogênea as extrusoras para estes casos são construídas com um parafuso que possui uma zona de mistura diferentes como pode ser visto na figura 1.9. -12- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi disso a moldagem por injeção necessita de produtos com paredes de um milímetro ou mais, o que aumentaria o custo da produção de garrafas. Tais peças podem ser fabricadas a partir de um modelo (produto base ou pré- forma) obtido por moldagem por injeção ou por extrusão. Para o processo de sopro por extrusão são necessárias duas partes principais do equipamento: e Uma extrusora (normalmente extrusoras de parafuso único) com cabeçote móvel; e A ferramenta de sopro e a estação de sopro. Sequência do processo A segiência do processo de sopro é apresentada abaixo: e Extrusão da pré-forma ou também chamado de parison. e Posicionamento da ferramenta de sopro. e Agarramento e separação da pré-forma. e Moldagem através da pressão do ar nas paredes internas e resfriamento. e Desmoldagem e extração. oem me | Ii HI Fig. 1.12 — Sequência do processo de sopro De uma forma mais detalhada se pode dizer que a extrusora processa o plástico até um fundido homogêneo. O cabeçote móvel direciona o fundido, que vem da extrusora em posição horizontal, para a posição vertical, onde uma ferramenta conforma uma pré-forma similar a uma mangueira (parison). Esta pré-forma está pendurada verticalmente para baixo. No caso de garrafas ou vasilhames retangulares está pré-forma poderá ser elíptica para melhor acomodar-se no molde de sopro. -15- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi A ferramenta de sopro é composta de duas metades móveis, que contém um negativo do produto a ser soprado. Após a pré-forma ter saído do cabeçote móvel, a ferramenta fecha-se sobre esta e solda o fundo por esmagamento. A seguir a máquina movimenta a ferramenta para a estação de sopro. Na estação de sopro o mandril de sopro penetra na ferramenta e, com isso, na pré-forma. Desta forma, o mandril forma e calibra o pescoço do corpo vazado, ao mesmo tempo em que introduz ar na pré-forma, como se pode observar na figura 1.13. Com o ar surge uma pressão na pré-forma, pela qual ela é soprada e acomoda-se nas paredes da ferramenta. Assim ela obtém a forma desejada. Neste instante inicia também o resfriamento da ferramenta. Para reduzir o tempo de resfriamento cria-se na peça uma circulação de ar, por meio de um furo no mandril de sopro. O ar pode então sair por um estrangulamento, que serve para manter a pressão de sopro. Como fluido de sopro pode ser usado tanto ar comprimido como CO2, bem como nitrogênio resfriado. Após a peça ser suficientemente resfriada e obter, com isto, uma resistência mínima, o cabeçote de sopro retorna, a ferramenta abre e a peça pode ser retirada. [frtrada dear -— Mandril de sopro Núcleo ” Cavidade Solda inferior Canais de refrigeração Fig. 1.13 — Molde de sopro e mandril de sopro -16- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Molde de sopro Se a garrafa for um corpo de seção redonda o produto-base poderá ser um cano de seção circular. Se for ou angular como alguns frascos de amaciante, então deverá ser utilizado um produto-base injetado ou um tubo extrudado angular. A figura 1.14 mostra uma simulação do processo de sopro. Percebe-se que o processo é mesmo descrito anteriormente, porém neste exemplo o extrudado vem de cima e o ar de baixo, enquanto no exemplo anterior, tanto o ar quanto o extrudado Q ) estavam localizados acima do molde. 2 I o MW IR fa A. Am = - Fig. 1.14 — Processo de sopro com mandril na parte inferior No molde de sopro deve-se observar os seguintes critérios: - Quanto mais eficiente o circuito de refrigeração, menor o ciclo do processo e consegiientemente mais rentável torna-se o produto. - O molde de sopro é construído em liga de alumínio com postiços de aço especial nas áreas de corte e esmagamento. Como exemplo poderia ser utilizado Duralumínio para o corpo do molde e aço P-20 para os postiços nas áreas de esmagamento. - O molde de sopro deverá conter escapes de gás distribuídos nas cavidades e com ênfase nos cantos vivos do produto. A figura 1.15 mostra exemplos de moldes de sopro. Na parte de cima está demonstrado exemplos de moldes para soprar garrafas e as fotos da parte de baixo mostram um molde para soprar um reservatório de água para caminhão. 47- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi E possível listar as seguintes características sobre a injeção: e Passagem direta de material fundido para peça pronta; e Não é necessário nenhum ou apenas pouco retrabalho da peça; e Processo totalmente automatizável; e Elevada produtividade; e Elevada qualidade; Ciclo de injeção O ciclo de injeção é o intervalo total entre o instante em que o molde se fecha durante o ciclo e o periodo correspondente em que ele se encerra no ciclo seguinte. O ciclo total é a soma do ciclo da máquina mais o tempo que o operador leva para abrir a porta, retirar a peça e fechar a porta (em moldes não automáticos). O termo “ciclo da máquina” refere-se à parte do ciclo total que é controlado pelo painel da máquina. As operações que se seguem (fechamento do molde, injeção, e abertura do molde), ocorrem automaticamente. O ciclo da máquina termina quando os tempos pré-programados são finalizados e a máquina entra em espera aguardando o início do próximo ciclo. O ciclo da máquina é a soma do tempo de injeção, do tempo de resfriar a peça injetada (até atingir o estado sólido) e do tempo de abertura e fechamento do molde. Estas duas últimas fases são características da máquina e, portanto são independentes dos controles usuais das variáveis de injeção e do tipo de material utilizado. O tempo de resfriamento é mais longo e dependente da espessura da peça, da temperatura do molde e das características do termoplástico. Na figura 1.17 é apresentada como funciona um ciclo de injeção. Fechamento Recalque Abertura Plastifica: o Resfriamento Fig. 1.17 — Ciclo de injeção -20- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Normalmente, deseja-se obter ciclos de injeção curtos. O custo operacional por hora de uma máquina injetora é constante e, portanto, os ciclos mais rápidos darão peças de menor custo. Contudo, ciclos excessivamente curtos podem causar maior quantidade de peças defeituosas. Em muitos casos, usa-se água a baixa temperatura para resfriamento dos moldes para obter ciclos mais curtos. Embora esta seja uma prática comum e decisiva para a rentabilidade do processo, deve-se tomar cuidado para que a temperatura do molde não seja excessivamente baixa (o que causaria peças tensionadas, quebradiças e com superfícies sem brilho). O tempo de resfriamento cresce com o quadrado da espessura da parede. Por motivos econômicos é muito rara a produção de peças com grandes espessuras de parede. Normalmente não se encontram paredes maiores que 8 mm. No gráfico da figura 1.18 se pode ver claramente que os passos do processo ocorrem um após o outro até o processo de resfriamento, que se sobrepõe aos outros processos. Fecha molde Unid. Inj. Avança Injeção Recalque Resfriamento Unid. Inj. Retornal Abre molde PASSOS TEMPO (s) 1 Ciclo Fig. 1.18 — Sobreposição do processo de resfriamento Maquinas Injetoras Há uma grande variedade de injetoras para plástico. Algumas injetoras de pistão são equipadas com um dispositivo de dosagem que permite fornecer ao cilindro a quantidade exata de material para encher o molde. O cilindro injetor pode ser de pistão (utilizado em máquinas mais antigas) ou de rosca (possui melhor homogenização do material plástico), entre muitas outras características das máquinas injetoras. Na figura 1.19 é possível ver esquemas de diversas máquinas injetoras. -21- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Fig. 1.19 — Tipos de máquinas injetoras A figura 1.20 mostra os dois principais tipos de injetoras encontradas na indústria: a injetora horizontal e a injetora vertical. Fig. 1.20 — Exemplo de uma injetora horizontal e uma vertical Os principais componentes da máquina injetora são: e A unidade de injeção que compreende o dispositivo de alimentação e dosagem, plastificação e injeção; e A unidade de fechamento que é responsável pela abertura, fechamento e extração do molde. -22- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi movimentos da placa móvel. Possui furos ou ranhuras que permitem a fixação do molde e uma furação central onde se aloja o anel de centragem do molde, garantindo o alinhamento da bucha de injeção com o conjunto injetor da máquina. Fixed platen for horizontally displaceable injection unit for central injection unit View A dvillbores for mould clamping Fig. 1.24 - Exemplo de placa fixa (máquina Arburg 420/4708) Placa Móvel Tem sua estrutura fundida e serve de suporte para a parte do molde que contém o sistema de extração. Seu deslocamento e regulagens são realizados através das colunas das máquinas. Esta placa também contém furos ou ranhuras para a fixação do molde, porém diferencia-se da placa fixa, pois no lugar do furo para o anel de centragem existe o furo para o acionador do sistema de extração. Movable platen View R thread M8-16 deep fo thread 12-24 deap Bxthread MI only far 4705 Fig. 1.25 - Exemplo de placa móvel (máquina Arburg 420/4705) -25- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Seleção de máquinas injetoras Quando se desenvolve um novo molde, também se faz necessário que se faça um estudo do parque de máquinas de empresa. Se as máquinas que a empresa possui, tem capacidade para aceitar o novo molde desenvolvido no que se refere aos itens abaixo: Abertura máxima de placa móvel; Distância entre colunas; Capacidade de injeção; Capacidade de plastificação; Força de fechamento; Pressão de injeção suficiente; Horas disponíveis deste equipamento no que se refere à programação de produção. No anexo A estão os dados da injetora Himaco 150-80. Pode-se citar como principais características: Força de fechamento de 80 ton; Peso máximo injetável de 172g de Poliestireno; Distância entre colunas de 305x305mm; Curso de abertura de 300mm; Diâmetro da rosca de 40mm. -26- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Exercícios 1— A injeção é um processo de . (transformação/erosão/fabricação). 2 — A injeção serve para produção de . (peças individuais/produto em massa) 3 — Pelo processo de injeção são produzidas, em primeira linha, . (peças prontas/semi-manufaturados) 4-— Os produtos na extrusão são produzidos . (continuamente/descontinuamente) 5 — Tanques de veículos, pranchas de surf e garrafas em geral são produzidas pelo processo de . (Extrusão/Sopro/Termoformagem) 6 — Na termoformagem o plástico é inicialmente antes de poder ser moldado. (resfriado/aquecido/fundido) 7 — Somente os podem ser termoformados, pois apenas eles tornan-se elásticos quando aquecidos. (termoplásticos/elastômeros/durômeros) 8 — Na extrusão a ferramenta determina do extrudado. (o comprimento/a forma/a temperatura) 9 — No resfriamento do molde de injeção a peça . (expande/contrai/permanece estática) 10 — Qual a fase do processo de injeção que se sobrepõe as outras? Por quê? 11 — Quais são as três fases do processo de injeção? 12 — No processo de injeção, qual a função do molde? 13 — Quais as funções da unidade de injeção? 14 — Qual a classe de polímeros normalmente utilizada na moldagem por injeção? 15 — Cite quatro itens existentes no catalogo da máquina Himaco 150-80t? 16 — Quanto ao tamanho físico do molde, quais as dimensões da máquina mais importantes a serem levadas em conta? 17 — Dadas às dimensões do molde, determine em quais máquinas o molde poderia ser utilizado: -27- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Capítulo 2 - Generalidades dos moldes de injeção Cavidades O molde é um componente do processo de injeção que não pertence a máquina injetora, uma vez que normalmente para cada peça tem-se um molde diferente. O molde é composto por duas partes principais, sendo que uma é fixada na placa fixa da injetora e outra na parte móvel da injetora. Estas partes do molde contêm os perfis e formas da peça a injetar e cumprem essencialmente as seguintes funções: e Receber e distribuir o plástico fundido. e Modelar o fundido na forma da peça. e esfriar o fundido (termoplástico) ou introduzir energia de ativação (elastômeros ou durômeros). e Desmoldar a peça injetada. A cavidade de moldagem é normalmente composta por duas partes: a unidade fêmea, que modela a parte externa da peça; e o núcleo ou unidade macho, que modela a parte interna da peça. Tanto a parte fêmea como a parte macho, podem ser formadas por um conjunto de outras peças chamadas postiços ou insertos. Os blocos que contém as cavidades de moldes podem conter mais que um produto, pode ser usinado a quantidade que melhor se adaptar a necessidade de produção e a máquina injetora. Na figuras 2.1 são mostrados exemplos de cavidades de moldes para injetar chaveiros. Fig. 2.1 — Exemplos de cavidades de moldes de injeção -30- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi O tamanho dos blocos das cavidades varia conforme o produto a moldar. Os moldes montados podem pesar entre 100 quilogramas e 50 toneladas. Os insertos tem a função de completar detalhes do macho ou fêmea e facilitar a usinagem e o polimento. Na figura 2.2 é mostrado um produto com seus respectivos macho e fêmea. PRODUTO Fig. 2.2 — Produto, macho e fêmea As cavidades de um molde podem ser obtidas por: 1 —- Usinagem, que utiliza três métodos distintos: - Fresamento: utilizando máquinas fresadoras do tipo ferramenteiras, copiadoras ou com CNC — Comando Numérico Computadorizado, trabalhando com material não temperado ou temperado. Eletroerosão: por meio de descargas elétricas realiza uma usinagem de precisão, mesmo em materiais endurecidos. Utiliza ferramentas (eletrodos) de cobre eletrolítico ou de grafite com perfil inverso ao da cavidade que será produzida. O acabamento da eletroerosão é do tipo texturizado e não é polido ou espelhado. As descargas elétricas utilizadas na remoção de material produzem endurecimento superficial e não causam tensão, excetuando-se a tensão superficial correspondente ao endurecimento produzido pela centelha. -31- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi - Cunhagem: obtém a cavidade pela prensagem de uma ou vários modelos contra um bloco de aço especial, montado sobre blocos de apoio. Necessita de tratamento térmico entre uma cunhagem e outra; apara alívio de tensões, além de produzir acabamento excelente. Este processo é muito pouco utilizado nos dias atuais. II — Fundição, que também pode ser de três tipos: Simples: feita com ligas de zinco ou alumínio. Consiste em fundir estes metais com um modelo de aço similar à peça plástica a ser moldada, dando a forma desejada à cavidade. O modelo deve ser polido, tratado com grafite, e ter ângulos de saída que permitam sua retirada da massa fundida. Deve também ser previsto sobremetal para compensar a contração. Metalização: de utilização recente, este metido permite obter ambas as metades de uma molde. Consiste em metalizar diretamente um modelo padrão em madeira, metal, plástico ou qualquer outro material que esteja montado em uma placa de apoio. Após a obtenção da casca metálica de 1 mm de espessura em metal de baixo ponto de fusão, através de um maçarico especial, coloca-se araldite na parte de trás da casca para criar a primeira metade da cavidade. Neste momento podem ser colocados também os tubos para refrigeração. O processo deve repetir-se para a obtenção da segunda metade. Os fabricantes responsáveis por este método, o recomendado para pequenas séries de produção e afirmam ser possível conceber um molde completo em um dia. Fundição de precisão: consiste em fazer um modelo do produto em cera e cobri- lo com cerâmica refratária. A cerâmica necessita de secagem e deve ser levada ao forno para que a cera se funda e deixe a cavidade moldada na cerâmica, que será posteriormente preenchida com o metal desejado. Este processo também é conhecido como imicrofusão. A precisão deste sistema é tão grande que alguns fabricantes injetam pentes de máquinas de corte de cabelo, em poliestireno, para servirem de padrão de fundição. Após ser fundido, retifica-se a face de deslizamento do pente e ele está pronto. II — Eletrodeposição: Consiste em recobrir um modelo de acrílico, ou qualquer outro plástico rigido, com uma camada condutiva de prata por deposição química, sobre a qual são depositados 5 a 8 mm de liga de níquel-cobalto. Essa camada de liga é novamente recoberta com cobre, numa espessura suficiente para usinagem e que permita o encaixe na matriz. A qualidade de reprodução é perfeita, atingindo até mesmo ótima qualidade -32- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi www. villaresmetals.com.br - Villares Metals; www.bohler-brasil. com.br - Bohler Aços Especiais; www. uddeholm.com.br - Empresa Uddeholm; www.coppermetal.com.br - Coppermetal — Alumínios para moldes; www.ampcoalloy.com - Ampco Metal — Ligas de bronze e cobre para moldes; Linhas de Fechamento Para entender melhor o que é linha de fechamento é necessário observar alguns conceitos básicos, conforme os indicados na figura 2.3. CAVIDADE PLANOS DE FECHAMENTO PRODUTO MACHO Fig. 2.3 — Elementos do fechamento de um molde Planos de fechamento: São as faces formadas a partir das linhas de fechamento. Os planos de fechamento são importantes para fazer a vedação entre o macho e a cavidade, evitando que no momento da injeção o material plástico ultrapasse os limites do produto e ocorra o aparecimento de rebarbas na peça injetada. Com a utilização de softwares de CAD, a criação dos planos de fechamento tornam-se muito mais importantes, pois é através deles que serão gerados os modelos matemáticos das cavidades macho e fêmea. -35- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Fig. 2.4 — Exemplos de fechamentos Na figua 2.4 pode-se observar diversos exemplos de fechamentos, machos e cavidades. Note que nos exemplos 4 e 7 o molde contém dispositivo auxiliar de extração. O primeiro ponto a ser determinado no projeto da ferramenta é a posição da linha de fechamento do molde em relação ao componente, isto é, a linha de separação do macho e da cavidade. Na determinação das linhas de fechamento é importante observar alguns critérios: -36- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi 1 - Marcas no produto: É importante que as linhas de fechamento não deixem marcas ou rebarbas no produto. A linha de fechamento normalmente deixa uma “linha testemunha” onde o material da moldagem tende a formar uma leve rebarba. Nos casos críticos, esta linha pode se estender e formar uma rebarba maior, que deve ser removida posteriormente de forma manual. Assim é importante que as linhas de fechamento do molde ocorram numa parte da peça em que esta marca seja visual e funcionalmente aceitável. Deve-se ter atenção as tolerâncias do produto na moldagem. É indesejável que dimensões de alta precisão sejam divididas por linhas de fechamento, pois marcas e tebarbas afetarão a precisão da peça. 2 - Desmoldagem do produto: A relação da face plana com a direção de abertura da injetora deve ser tal que permita que a moldagem seja extraida sem interferências. Os casos óbvios de interferência raramente são omitidos, mas interferências quase imperceptíveis comumente aparecem em concordâncias de perfis geométricos e estes casos necessitam de maior atenção. x Interferência Direção de | /) A Abertura | mm Linha de Fechamento Fig. 2.5 — Fechamento com interferência A linha de fechamento não deve interferir na extração do produto e tornando-a o mais eficiente possível. Em geral é conveniente que a ferramenta abra com a moldagem no lado móvel, pois é deste lado que se encontra o mecanismo de extração. Quanto ao produto, todas as superfícies perpendiculares à linha de separação dos dois moldes deve existir uma conicidade adequada. Com isso a extração da peça torna- se mais fácil. Para a maioria dos materiais plásticos é conveniente projetar as paredes do -37- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi LINHA DE FECHAMENTO SECUNDÁRIA LINHA DE FECHAMENTO PRINCIPAL Fig. 2.8 — Linhas de fechamento principal e secundária Observações quanto as linhas de fechamento: Quando se projeta o fechamento de um molde de injeção é necessário: - Evitar criar fechamentos com ângulos muito agudos, pois estes criam paredes frágeis no molde que se tornam muito suscetíveis à quebra; - Evitar criar fechamentos sem ângulos que favoreçam a abertura do molde (As paredes com ângulo de 90º podem sofrer engripamento e desgastes precoces). Nestes casos é sempre interessante deixar um ângulo de fechamento maior do que 3º. - Observar os intervalos entre ressaltos de fechamento, pois se forem muito pequenos podem acarretar dificuldades na usinagem. - O fechamento sempre deverá conter superfícies o mais suaves possível. - Todo projeto deve ser elaborado levando em consideração o equipamento disponível na ferramentaria. Nas figuras abaixo são mostrados exemplos de linhas de fechamento diferentes das convencionais e como influenciam na escolha do tipo de molde, acessórios, mecanismos, sistema de extração, entre outros. -40- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi LINHAS DE LINHAS DE FECHAMENTO) FECHAMENTO DAS PARTES MÓVEIS PRINCIPAL PINVUASSEA PR E ==s SEA /N SA AN PR MA, AS ZN | a ER Fig. 2.9 — Exemplo de peça que exige um molde com partes móveis 4. Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi LINHA DE FECHAMENTO EXTERNA LINHA DE FECHAMENTO INTERNA Fig. 2.10 — Exemplo de peça que exige mecanismo retrátil na parte intema LINHA DE FECHAMENTO PRINCIPAL LINHAS DE FECHAMENTO) SECUNDÁRIAS PLANOS DE FECHAMENTO) E Fig. 2.11 — Exemplo de peça com fechamento inclinado -42- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi - Ciclo de moldagem (ciclo maior, menor E contração). Máquina injetora a cs . a - Pressão de injeção (maior pressão, menor contração). - Cristalinidade (maior densidade, maior . e contração). Material plástico - Temperatura (maior temperatura, maior contração). A espessura da parede da peça faz com que a contração seja afetada sensivelmente pela velocidade de resfriamento. Observe no gráfico da figura 2.12, que a espessura da parede da peça tem influência direta com a porcentagem de contração. Neste caso estamos analisando um gráfico para o Polipropileno, mas acontece o mesmo efeito em praticamente todos os materiais plásticos. 3 2 Di CONTRAÇÃO (%) 1 1 1 L 1 2 3 4 5 8 ESPESSURA (mm) Fig. 2.12 — Relação do efeito da contração em função da espessura da parede Como podemos verificar na figura acima, a diferença de contração varia bastante conforme a espessura, é por este motivo que os fabricantes de material plástico especificam em seus catálogos uma faixa de valores para a contração. As cavidades do molde são dimensionadas com um valor maior que já leva em conta a porcentagem de contração do material que será injetado a peça. Este cálculo é feito somando o valor da dimensão nominal com o valor da porcentagem de contração. Uma observação importante é que as dimensões angulares não sofrem alteração com a contração da peça. Por isso não se deve aplicar o fator de contração em dimensões angulares de cavidades. No exemplo abaixo, a peça será injetada em Polipropileno que tem fator de contração entre 1,5 e 2%. Para os cálculos das cavidades macho e fêmea utiliza-se um valor médio (1,75%), mas vale lembrar que alguns projetistas mais experientes utilizam -45- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi outros valores entre o máximo e minimo indicado pelo fabricante do material, de acordo com o tipo de produto a moldar ou de acordo com simulações computacionais realizadas através de softwares de CAE, como por exemplo, o Moldflow. Nas dimensões nominais do produto devem ser somados os valores de contração encontrados para cada uma das dimensões. Para este cálculo utiliza-se a seguinte associação: Dimensão Nominal + (Dimensão Nominal * Contração em %) Exemplo: Dimensão Nominal: 40mm Contração média para o material Polipropileno: 1,75% Dimensão na Cavidade: 40 + (40 * 1,75%) = 40 + (0,7) = 40,70 Uma segunda forma de calcular este valor seria somando o valor de porcentagem a cota: 40 + 1,75% = 40,70 Um cálculo prático para ser utilizado em qualquer calculadora é converter o fator de contração em fator de multiplicação. Exemplo: - Fator de contração: 1,75% - Fator de multiplicação: (1.75/100)+1 = 1.0175 12.09] Fig. 2.13 - Exemplo de produto com fator de contração aplicado no macho e na cavidade Todas as dimensões que sofrem efeito da contração devem ser multiplicadas pelo fator de multiplicação. Desta forma aplica-se a contração especificada pelo fabricante do material plástico no produto a moldar. Na figura 2.13 é mostrado um exemplo de um produto onde em suas cavidades (macho e fêmea) foi aplicada contração de 1.75%. -46- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Exercícios 1- Determine as linhas de fechamento nos produtos abaixo e os possíveis postiços que possam facilitar a usinagem das cavidades. -47- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi CONTRAÇÃO UTILIZADA: FATOR DE MULTIPLICAÇÃO: » . o g 8 3 $ ZA g 1 | 5 t NV | E E a 8 S 8 $ a 8 5.00x45" 8.00 Introdução ao | Denominação: Data Projeto de ESPELHO TOMADAS março/07 Ferramentaria Material o. . — SE TSE POM COM 20% FV (Fibra de Vidro) Escala TÉCNICO EM PROFESSOR FERRAMENTARIA EDUARDO THOMAZ -50- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Bibliografia GLANVILL, A. B., DENTON, E. N.. Moldes de injeção — Princípios básicos e projetos. 2º. Ed., São Paulo: Editora Edgar Bliicher Ltda., 1989. 308 p. PROVENZA, Francesco. Moldes para plásticos. 1º. Ed., São Paulo: Editora F. Provenza, 1976. 210 p. CRUZ, Sérgio da. Moldes de injeção. 2º. Ed., Curitiba: Editora Hemus, 2002. 242 p. MICHAELI, Walter, GREIF, Helmut, KAUFMANN, Hans, VOSSEBÚRGER, Franz-Josef. Tecnologia dos plásticos. 1º. Ed., São Paulo: Editora Edgar Blicher Ltda., 2000. 205 p. HARADA, Júlio. Moldes para injeção de termoplásticos — projetos e princípios básicos. 1º. Ed., São Paulo: Artliber Editora, 2004. 308 p. MANRICH, Silvio. Processamento de termoplásticos. 1º. Ed., São Paulo: Artliber Editora, 2005. 431 p. 5. Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Capítulo 3 — Projeto de peças plásticas A ocorrência de defeitos típicos em moldados por injeção (empenamento, rechupes, deformações, distorções, etc...) está diretamente associado com as características de contração, contração diferencial e rigidez do polímero no momento da extração. O principal fator a ser considerado para a obtenção de um moldado de boa qualidade é o nível de contração da peça que é afetado: = Pelo projeto do molde; = Pelo desenho da peça, principalmente em função da espessura de parede; = Pelas características da resina empregada; = Pelas condições de processamento (principalmente temperaturas de injeção e do molde). Como o resfriamento das seções mais espessas ocorre mais lentamente, o polímero tende a apresentar nestas regiões um maior grau de cristalinidade, resultando numa maior contração em relação às paredes mais finas. Outro fator que contribui para aumentar a contração em zonas mais espessas (como nervuras, por exemplo) é o fato de que nestas regiões a pressão exercida é menor do que nas paredes mais finas. Desta forma, nestas regiões há uma menor compensação da contração devido ao recalque. O empenamento é causado pela contração diferencial entre a direção do fluxo e sua perpendicularidade. Se o polímero apresentar menor contração e uma boa rigidez ele estará menos sujeito a empenamentos. Alguns problemas associados à contração diferencial podem ser solucionados facilmente. Por exemplo, no carretel esquematizado na figura 3.1, a ocorrência do “chupado” na face contrária (conforme aparece em a) é eliminada com a redução da largura do reforço interno conforme proposto em b. na I I I I 1 ai a) Desenho original mostrando "chupado”. b) Desenho da peça mostrando a modificação que evita o “chupado”. Fig. 3.1 — Carretel com chupagem devido à espessura excessiva -52- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi A= Espessura da parede 8A x Bou mais xB 10 a 0,15 mm B F=2a25 F D E o| ti S A-A Fig. 3.6 — Produto com nervuras na parte interna Em situações nas quais é necessária a utilização de nervuras de grandes dimensões, os eventuais “chupados” podem ser disfarçados por meio de artifícios como: 1. Utilização de seção em desnível, imediatamente acima da nervura (figura 3.73). 2. Incorporação de filete decorativo (figura 3.7b). 3. Uso de texturização da superfície oposta à nervura. Esse artifício é o mais indicado para caixas com divisórias. 4 nom a) b) Fig. 3.7 — Alternativas para disfarçar possíveis rechupes Os furos devem estar longe das proximidades de nervuras em uma distância (dimensão G) que seja equivalente à metade ou pelo menos a um terço do seu diâmetro. A figura 3.8 exemplifica a distância mínima do furo em relação à nervura. G Fig. 3.8 — Distância minima entre um furo e uma parede de produto A figura 3.9 mostra um produto com nervuras, furos, ressaltos e pinos posicionadores. -55- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Castelo com inserto Castelo ppa Nervuras *- parede do produto = Plástico Furo Pinos posicionadores Fig. 3.9 — Produto com nervuras, furos, ressaltos e castelos A figura 3.10 mostra uma caixa interna de rádio, onde se pode observar um castelo com reforço (3) e outros sem reforços (1, 2 e 4). Fig. 3.10 — Exemplo de peça com diversos castelos A figura 3.11 ilustra proporções de um castelo próximo à parede do produto em relação à espessura do mesmo. A= Espessura da parede Diâmetro da base do castelo Fig. 3.11 — Proporções de castelos próximos a paredes do produto -56- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi A figura 3.12 ilustra a proporções do castelo longe da parede do produto em relação à espessura do mesmo. Espessura da parede iâmetro da base do castelo .8xA | na eo o) Fig. 3.12 — Proporção de castelos longe de paredes do produto A figura 3.13 ilustra a proporção da espessura da peça em relação à parte externa do produto. Secção A-A B=A B=2xAmax Fig. 3.13 — Espessura da peça x parede externa do produto -57- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Projeto Ruim Projeto Bom a) b) Fig. 3.20 — Exemplo de projeto com e semraios Para facilitar a extração do produto no molde, é recomendado que o produto apresente um ângulo de saída de pelo menos 1º nas paredes interna e externa da peça. Quanto maior o ângulo, maior será a facilidade de desmoldagem. Para o caso de superfícies texturizadas, é requerido um aumento de 1º no ângulo para cada aumento de 0,025mm na profundidade de textura. Ressaltos devem ser evitados, mas em alguns produtos estes detalhes são necessários. Contudo, para que o ressalto não provoque deformação da peça acima de limites toleráveis, devem ser obedecidos quatro critérios: 1. A altura máxima do ressalto para uma peça circular deve ser dada pela diferença percentual entre o diâmetro máximo (T) e diâmetro mínimo (E) indicado na equação: Fig. 3.21 — Peça com ressalto intemo Os limites máximos de h para diversos termoplásticos estão na tabela 3.1: Tabela 3.1 — Valores recomendáveis para a variável “h” Polímero h máximo (%) PP 5-7 PEAD 7-8 PEBD 10-12 os 1-15 PSAI 2 SAN ABS 3 PC PA -60- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi 2. Para artigos como tampas com rosca, os ressaltos devem ser desenhados com um ângulo de inclinação de aproximadamente 25º para facilitar sua extração. 3. A base do ressalto e a espessura da parede onde está localizado devem ter dimensões suficientes para suportar a tensão de cisalhamento incidente. 4. Os ângulos envolvidos nos ressaltos não devem possuir raio de curvatura inferior a 1,5mm. Perfis de borda A rigidez necessária às bordas de bacias, vasilhas e recipientes de grande capacidade é conseguida com a utilização de perfis de reforço nessas áreas. É essencial manter a uniformidade da parede no desenho desses perfis. Perfis como os mostrados na figura 3.22a não são recomendáveis (apesar de serem encontrados algumas vezes na prática), pois a maior concentração que ocorre na região da borda tende a abaular o corpo da peça. Ao contrário, pode-se obter bons resultados com os perfis mostrados na figura 3.22b. Perfis de borda não-recomendados Perfis de borda recomendados a) b) Fig. 3.22 — Perfis de borda Dobradiças integrais Dobradiças feitas em polipropileno possuem excelente vida útil. Porém, para alcançar esta performance, é necessário obedecer algumas regras de projeto. Na figura 3.23, está apresentada a seção transversal de um projeto de dobradiça integral. As dimensões indicadas são aquelas recomendadas para a maximização da vida útil da dobradiça, sendo que o projeto pode ser adaptado a requisitos funcionais de casos especificos. A escolha de raios adequados otimiza o fluxo do fundido e reduz a concentração de tensões na região onde ocorre a dobra. Além disso, a redução da seção transversal utilizando contornos arredondados assegura que a flexão ocorra na região mais fina da dobradiça, promovendo um melhor controle do encaixe entre a tampa e o frasco. Devido à tendência ao arqueamento da dobradiça, o plano externo da mesma deve ser rebaixado em 0,3mm ajudando no controle do encaixe da tampa. -61- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Comprimento de 1,5mm e espessura variando de 0,20 a 0,30mm são recomendados para um bom equilíbrio entre processabilidade e propriedades mecânicas da dobradiça. Recomenda-se que imediatamente após o processamento da dobradiça, esta seja flexionada algumas vezes para que ocorra orientação molecular e consequente aumento da vida útil da mesma. As linhas de refiigeração do molde devem ser concentradas na região da dobradiça, uma vez que nesta região há uma geração adicional de calor por fricção entre a massa fundida e as paredes do molde. Um cuidado adicional que deve ser tomado é o posicionamento adequado do ponto de injeção que ajuda a evitar defeitos como linhas de solda e de laminação da dobradiça. Maiores detalhes são dados no item referente ao projeto do molde. Ponto de injeção em peça com dobradiça integral pb ao Ponto de injeção De acordo com o projeto Dimensões em milímetros Fig. 3.23 — Proporção para dobradiça integral Fixação de peças plásticas Em determinados tipos de produto surge a necessidade de montar peças plásticas entre si. Estas montagens podem ser por parafusos, colagem, ultrasom ou por encaixes entre as peças. -62- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Cabeça Panela Cabeça Chata Cabeça Flangeada Cabeça Sextavada o so E 04 Eb Ema o ame é ; LD k r [ETR mr ja pa 1 “ 1 . a X más, 6 Xmáx, T Z—- 7, - P Et 1 Be ij E cs E! - o 30% ' an E <A l da a rato -01.. <> o <> P dt az Xmãx. mref. Chave Nº Cabeça Panela Cabeça Chata Cabeça Flangeada Cabeça Sextavada -65- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Exercícios 1- Qual o efeito causador do empenamento em peças injetadas? 2- Quais as principais formas de eliminar os rechupes (chupados) em peças injetadas? 3- Cite as principais funções das nervuras em produtos plásticos? 4- O produto a seguir necessita das nervuras A e B devido a esforços mecânicos que está peça sofrerá. Determine a dimensão E referente à espessura da nervura e otaio R referente ao raio de junção da nervura com o topo do produto. ATT TT | po N 5- Na peça acima será necessário acrescentar dois castelos nos pontos C e D e este deverá ser como mostrado em F. Considere que o material do produto é polipropileno e dimensione o diâmetro externo e o detalhe interno da torre para utilização de um parafuso mittoplastic 93. Bibliografia HARADA, Júlio. Moldes para injeção de termoplásticos — projetos e princípios básicos. 1º. Ed., São Paulo: Artliber Editora, 2004. 308 p. MITTO, Catálogo de parafusos mittoplastic. -66- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Capítulo 4 - Componentes básicos de um molde de injeção Para cada produto que se deseje injetar haverá um molde de injeção com caracteristicas, tamanho, formas de montagens próprias, mas no geral existem alguns componentes básicos que são encontrados em todos os moldes independentes dos mecanismos, acessórios ou componentes especiais que este possa ter. Para iniciar pode-se dizer que todos os moldes têm duas partes e que a linha de fechamento principal é responsável pela linha de abertura de molde e consegiientemente pela divisão do molde em duas partes, sendo elas as seguintes: - Lado Fixo ou lado da injeção: Esta parte do molde é denominada desta forma, pois é fixada na placa fixa da máquina injetora e neste mesmo lado encontra-se o bico de injeção que é responsável por conduzir o material até as cavidades. - Lado móvel ou lado da extração: Esta parte do molde é fixada na placa móvel da máquina injetora e contém as placas e os elementos de extração. A figura 4.1 mostra um exemplo de um molde fixado numa máquina injetora. DDD rosmo [7/1/1174 S [11/7117 e 1117, 9 PLACA MÓVEL DA INJETORA > LADO MÓVEL Fig. 4.1 — Fixação do molde na máquina injetora -67- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi ITEM | QTD. DENOMINAÇÃO MATERIAL MED. PRONTAS MED. BRUTAS -70- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi ITEM | QTD. DENOMINAÇÃO MATERIAL MED. PRONTAS MED. BRUTAS - Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi ITEM QTD. DENOMINAÇÃO MATERIAL MED. PRONTAS MED. BRUTAS -«72- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi 5 - Molde com mandíbulas Molde com uma linha de fechamento principal e algumas laterais, movimento de abertura principal e movimento transversal para abertura das mandíbulas (partes móveis). 6 - Molde com dispositivo de desenroscamento (unscrewing mold) Molde com movimento rotacional para desmoldar roscas automaticamente. Estes dispositivos podem ter acionamento mecânico, hidraúlico ou elétrico. 7 - Stack mold (duas linhas de fechamento) Molde com duas linhas de fechamento (uma para cada produto)Je sistema de câmara-quente. Abertura unidirecional em dois estágios. Neste tipo são injetadas duas peças no mesmo eixo axial. 8 - Molde com câmara-quente Molde multi-cavidades com injeção sem canais (ver sistemas de injeção). 9 - Molde com canal quente Molde uni-cavidades com injeção sem canais (ver sistemas de injeção). 10 - Moldes Especiais Combinação dos itens 2 e 8. Para moldes que não permitam uma solução simples. Duas placas (Standard Mola): Este tipo de molde é denominado molde de duas placas devido a ter dois grupos de placas. Não existe abertura especial ou outro tipo de mecanismo auxiliar. No aspecto construtivo os moldes de duas placas são os mais simples e também os mais encontrados dentro das indústrias. 4111 LL. Lado Fixo Item Denominação 1 |Placa de fixação superior 2 Placa cavidade 3 Placa macho 4 Placa suporte 5 Espaçador 6 | Placaporta-extratores 7 | Contaplaca extratora 8 | Placa de fixação inferior Lado Móvel Fig. 5.1 - Molde de duas placas com placa suporte -75- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi É muito comum encontrar moldes de duas placas sem a placa suporte. Neste caso, a placa macho deve ter uma espessura maior para poder alojar as colunas que guiam o conjunto extrator e reforçar melhor o lado móvel do molde. Lado Fixo tem Denominação Placa de fixação superior Placa cavidade Placa macho Espaçador Placa porta-extratores Contra-placa extratora Placa de fixação inferior ajojalajwjn|- Lado Móvel Fig. 5.2 - Molde de duas placas sem placa suporte Na figura abaixo são mostradas as principais normas de porta-moldes que podem ser encontrados à venda no mercado nacional e internacional, são elas: DME, DML, PCS, Hasco, Fodesco, Futaba, Moldman, Rabourdin, Strack e Pedrotti. Todas estas normas internacionais possuem placa suporte em sua versão padrão. Será discutido mais sobre este assunto no capítulo 6. Polimold Fodesco Futaba Moldman Fig. 5.3 - Tipos de normas para porta-molde -76- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Moldes de três placas (Three-plate Mold): Além das duas placas já conhecidas em moldes, uma do lado fixo e outra do lado móvel, este molde apresenta uma terceira placa no lado fixo que tem a finalidade de proporcionar uma outra abertura e possibilitar a extração do canal de injeção. Os moldes de três placas são ideais para cavidades múltiplas com injeção central ou para moldagem de produtos com grande área e entradas múltiplas como: bandejas, painéis de carro, etc. Este sistema é utilizado juntamente com injeção capilar e na maior parte dos moldes o canal deve ser retirado manualmente. O sistema também necessita de um puxador e limitadores para a 3º placa. Usa-se muito neste tipo de molde o sistema de entrada capilar, no qual o processo de extração das peças e do galho de injeção requer um molde de três placas. A figura 5.4 mostra o molde fechado com o material injetado, sendo que nas figuras 5.5 e 5.6, mostra-se abrindo em partes. Fig. 5.4 - Molde de três placas fechado T7- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Moldes com mandíbulas ou partes móveis (Split-Cavity Mold): Moldes com partes móveis são aqueles que, em suas cavidades ou em parte delas, apresentam elementos que se movem em uma segunda direção. Estes moldes são empregados quando algum detalhe do produto provoca uma retenção que impede sua extração. Este segundo movimento forma frequentemente um ângulo reto em relação à linha de abertura da máquina injetora. Partes móveis no lado fixo do molde, operados por pinos ou cames presos no lado móvel são como os mostrados na figura 5.8. Fig. 5.8 — Molde com mandíbulas com acionamento no lado móvel Partes móveis no lado móvel do molde, operadas por pinos ou cames presos no lado fixo são como os mostrados na figura 5.9. Fig. 5.9 — Molde com gaveta com acionadores no lado fixo As partes móveis também podem ser operadas por dispositivos hidráulicos ou pelo sistema de extração, conforme é mostrado na figura 5.10. -80- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Fig. 5.10 — Molde com mandíbulas acionado pelo mecanismo de extração leo rotativo (Unscrewing Mola): Moldes com desenroscador ou n Quando é confeccionado um molde para injetar peças com rosca externa pode-se construir um molde com sistema de gavetas, onde a rosca é usinada nas duas gavetas, mas se a peça tiver rosca interna utiliza-se um molde com sistema de núcleo rotativo, que permite uma alta produção pelo fato de funcionar automaticamente. Este tipo de molde necessita de um acionamento que pode ser por cremalheira, sistema com motor e redutor ou ainda com sistema de motor hidráulico. 17] O E S Fig. 5.11 - Molde com núcleo rotativo acionado por cremalheira -81- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Fig. 5.12 - Sistema de funcionamento através de cremalheira Fig. 5.13 - Molde com núcleo rotativo acionado por motor e redutor -82- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Bibliografia PROVENZA, Francesco. Moldes para plásticos. 1º. Ed., São Paulo: Editora F. Provenza, 1976. 210 p. CRUZ, Sérgio da. Moldes de injeção. 2º. Ed., Curitiba: Editora Hemus, 2002. 242 p. HARADA, Júlio. Moldes para injeção de termoplásticos — projetos e princípios básicos. 1º. Ed., São Paulo: Artliber Editora, 2004. 308 p. -85- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Capítulo 6 - Porta-moldes Uma das primeiras decisões a ser tomada após a liberação para confecção de um molde é se as placas serão compradas brutas e usinadas dentro da ferramentaria ou compradas prontas. Caso se decida por comprar prontas uma ótima alternativa são os porta-moldes padronizados que podem ser adquiridos de empresas especializadas nessa área. As empresas nacionais mais conhecidas são: Polimold, Danly, Tecnoserv e Miranda. Estas empresas fornecem o molde com todas as placas necessárias, com as colunas e buchas ajustadas e com as fixações principais. Estes moldes semi-prontos podem ser fornecidos com algumas usinagens, quando solicitado, e também existem opções de escolha quanto ao tipo do molde: moldes de duas-placas, três-placas (injeção capilar) e com placa flutuante. A figura 6.1 mostra todos os componentes que podem ser adquiridos com um porta-molde FnaTdo [Centragem GER fest z a Arastas E [superior (PBS) 1 Coluna de [1 Placa Cavidade (P1) [Guia Bucha de Injeção Placa Cavidade (R2) Pino de Retorno [Conta Placa Extratora (CPE) spaçador ( a Extratora (PE) Uc Ta [Conjunto Extrator ports ilar [Coluna da Guia [Conjunto Extrator Fig. 6.1 — Componentes de um porta-molde Existem diversas normas de porta-moldes que podem ser encontrados à venda no mercado nacional e internacional, entre elas estão: DME (Polimold), DML, PCS, Hasco, Fodesco, Futaba, Moldman, Rabourdin, Strack e Pedrotti. Todas as normas possuem -86- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi placa suporte em sua versão padrão. A figura 6.2 mostra alguns modelos de porta- moldes das principais normas. Polimold Fodesco Hasco Moldman Fig. 6.2 - Principais normas para porta-molde Para entender como funciona a escolha de um porta-molde e como especifica-lo para compra será utilizado o catalogo da Polimold. Como já citado anteriormente pode-se adquirir porta-moldes com diferentes montagens. A figura 6.3 apresenta três tipos de montagens fornecidas pela Polimold. Placa Flutuante Injeção Capilar Gm cur | GI | Z1 | ASA, ZA Fig. 6.3 — Tipos de moldes comercializados Área útil necessária A escolha de um porta-molde depende do espaço ocupado pelas cavidades. Esta área é decorrente da distribuição das cavidades e sempre deve ser dimensionada um pouco a mais do que o necessário para que o porta-molde suporte os sistemas de -87- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi ul y pH be EN! 1 o LR 1 or Siizaten ato =. Mont x Montagem Y entogem (Opcional) Fig. 6.7 — Montagem da coluna do conjunto extrator MONTAGEM 1 MONTAGEM 2 MONTAGEM 3 MONTAGEM 4 22 “EE! Lmfpspripre 16x 150 | M6xito | imexioo Guias do conjunto extrator EE B 16 BS 12 Bi7 EE E EE BS Coluna Y CE 22 CE 25 CE 24 14 Bis ERES 1E 50 [ € B20 BS Fig. 6.8 - Fragmento do catalogo referente à série 34.40 Através dos códigos contidos nas tabelas localizadas na figura 6.8 é possível descobrir as dimensões das colunas, buchas e acessórios que ficam localizados mais para o final do catálogo. O apêndice D mostra um exemplo de como solicitar um porta-molde Polimold, algumas páginas extraídas do catalogo antigo e o novo catalogo de porta-moldes da Polimold completo. -90- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Capítulo 7 — Sistemas de injeção O sistema de injeção de um molde tem a função principal de conduzir o material fundido até as cavidades. Na figura 7.1 é mostrado um exemplo de um molde com quatro cavidades, com o canal de injeção, os canais de distribuição primário e secundário, a retenção do canal e as entradas de injeção. O sucesso no processo de injeção de termoplásticos está diretamente ligado ao conhecimento do fluxo do material fundido nos canais de um molde, desde que o projeto do molde seja adequado. Fig.7.1 — Elementos de um sistema de injeção Fluxo de injeção Os pontos de injeção devem ser localizados convenientemente, a fim de fornecer as melhores condições de fluxo e peças em que a marca por eles deixada não afete a eficiência e a estética do produto ou, que possa ser facilmente eliminada com operação posterior. Na Figura 7.2 são mostrados vários exemplos de peças com diferentes pontos de injeção e as linhas de fluxo de cada um. & Fig. 7.2 — Fluxo de injeção em peças com pontos de injeção diferentes -9- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi O centro geométrico ou centro de gravidade é o lugar indicado para localizar-se o canal de injeção. Mas devido à produtividade do molde nem sempre isto é possível, e nestes casos a regra é deixar os caminhos percorridos pelo material fundido o menor possível. O último ponto de encontro do material fundido é chamado de linha de solda. Este também é o ponto mais frio e o mais tensionado da peça, por isso quanto menor for à distância entre as linhas de solda melhor estabilidade a peça terá. Buchas de Injeção É a primeira região por onde a massa fundida do polimero é forçada a passar após deixar o cilindro da injetora. A forma e dimensões da bucha devem ser tais que não causem nenhum dano ao material fundido, já que este passa por esta região com grande pressão e velocidade. Um dos principais problemas que uma bucha mal dimencionada pode causar ao polímero, é a degradação por cisalhamento. A degradação por cisalhamento do polímero é a perda de suas propriedades (mecânicas, térmicas, etc.) causada pela quebra (cisalhar) das cadeias moleculares. A bucha deve seguir uma forma cônica com conicidade variando de 2 - 6 graus. O conduto deve ser bem polido e o mais curto possível. No final da bucha deve haver um poço frio com diâmetro e profundidade iguais ao maior diâmetro do conduto. A figura 7.3 mostra três tipos de acoplamento da bucha de injeção com o canhão da máquina injetora e na figura 7.4 é apresentado um exemplo de bucha de injeção padrão retirado do catalogo da empresa DME. +920 D5 é na: a | | | | di L, 92 + D's020 a — Acoplemento em raio a se Ng E 8 = Aê | R=! Asgeplomento em ângulo Fig. 7.3 — acoplamento de uma bucha de injeção. -92- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi x 1.192 Dx 1.192 [at ef —+ 10º am ir CD [De Fig. 7.9 - Dimensionamento dos canais de injeção Pontos de Entrada de Injeção A entrada de injeção é um item que merece ampla discussão em sua definição. A entrada de injeção controla a velocidade com que o material fundido entra na cavidade e, também, o seu empacotamento. Estas duas características influenciarão na performance e aparência da peça injetada. Problemas provenientes dos pontos expostos acima podem ser eliminados se o tipo de ponto (ou pontos) de entrada e sua localização forem bem definidos. Isto, basicamente, irá depender do desenho da peça, fluxo do material findido e requerimentos de uso da peça moldada. Algumas outras considerações como a natureza do polimero (se cristalino ou amorfo) e se carregados ou não, também devem ser levadas em conta. Nos polímeros carregados com fibra de vidro, devido à sua característica anisotrópica, a localização do ponto de entrada deve ser estudada antes de iniciar-se o corte do molde de forma a levar-se em conta o correto valor da contração do material. De uma forma geral, as seguintes considerações devem ser levadas em conta em relação ao ponto de entrada de injeção: e Peças grandes que necessitam de vários pontos de entrada, estes devem estar próximos o bastante para evitarem perda de pressão; e Para evitar aprisionamento de gases, o fluxo do material a partir do ponto de entrada deve ser dirigido para as saidas de gases; e Os pontos de entrada devem estar localizados, preferencialmente, das paredes grossas para finas; -95- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi e Os pontos de entrada devem estar localizados em local de pouca solicitação mecânica da peça; e Os pontos de entrada devem estar localizados de tal forma a minimizar linhas de emenda e qualquer tipo de marca; e Para minimizar o jateamento, espirrados e enevoamento, a entrada deverá estar em ângulo reto com o canal e deve obrigatoriamente, existir um poço frio ao lado do canal. A seguir, estão relacionados os vários tipos de pontos de entrada de injeção mais utilizados: a) Entrada direta b) Entrada lateral c) Entrada em leque tipo martelo d) Entrada tipo diafragma e) Entrada em túnel ou submarina £) Entrada submersa ou submarina g) Entrada capilar Entrada direta É muito utilizado para peças grandes, de extração profunda, ou de paredes grossas onde a máxima pressão de injeção é necessária. Deve-se tomar cuidado com este tipo de ponto de entrada em peças com formas retangulares quando o material é reforçado com fibra de vidro, poderão ocorrer distorções devido à orientação da fibra. Perceba na figura 7.10 que não existe canal de distribuição e que o canal de alimentação fica preso na peça necessitando de retrabalho. INJEÇÃO DIRETA PRODUTO EM CORTE PRODUTO PARA FACILITAR O FLUXO Fig. 7.10 - Entrada direta. -96- Moldes de Injeção Prof. Eduardo Thomazi Entrada lateral É o tipo mais comumente utilizado na moldagem por injeção. A espessura deste tipo de entrada deve ser 50% da espessura da parede da peça para materiais não reforçados, e 70% para materiais reforçados. A largura do ponto de entrada deverá ser particular para cada material. O comprimento do ponto de entrada deverá ser menor ou igual a 1 mm. Fig. 7.11 - Entrada lateral. Entrada em leque A entrada em leque é um tipo especial da entrada lateral usada para peças achatadas e finas. O leque estende o fluxo do material através da cavidade, uniformizando seu preenchimento. Para obter-se melhores resultados, a área do ponto de entrada nunca deverá exceder a área da seção transversal do canal. Como principal desvantagem este tipo de entrada gera um retrabalho e de acordo com o abertura do leque torna muito dificil a separação do produto. -97-