Mario Amato

FERRAMENTEIRO DE

MOLDES PARA

PLÁSTICOS

1

Molde de injeção

Definição e nomenclatura

O molde de injeção é uma unidade completa capaz de produzir moldagens. Suas

cavidades contém as formas e dimensões do produto desejado.

O molde é colocado na máquina de injeção e recebe, em sua cavidade, o material

plástico fundido, que é levado para seu interior por pressão exercida sobre o mesmo.

A figura seguinte apresenta um esquema simplificado do material plástico penetrando

na cavidade.

Parte de um princípio típico que é a montagem de placas de aço em determinada

ordem, para conseguir a estrutura básica do molde de injeção.

2

Nomenclatura:

1.Placa de fixação 10.Placa-suporte

2.Coluna ou espaçador 11.Postiços

3.Bucha-guia 12.Bucha de injeção

4.Coluna-guia 13.Anel de centragem

5.Pino extrator 14.Placa de fixação superior

6.Extrator do canal 15.Placa de montagem dos postiços

superior e inferior 7.Placa porta-extratores

8.Placa impulsora a) cavidade

9. Pino de retorno b) canal de distribuição

Na construção de uma ferramenta, é indispensável que suas placas, ao serem

usinadas, fiquem perfeitamente paralelas, assim como os pinos de guia devem estar

em esquadro perfeito, para permitir um funcionamento suave, na abertura da

ferramenta.

As placas de fixação inferior e superior, vão além do corpo principal da ferramenta, a

fim de fornecer o espaço para grampeamento ou fixação direta na prensa injetora.

3

Conclusão: As ferramentas de injeção para plástico são empregadas na produção de

peças em larga escala, pois sua estrutura permite a confecção de várias cavidades,

aumentando assim a sua produção e diminuindo, ao mesmo tempo, o seu custo.

Classificação

Os moldes de injeção classificam-se de acordo com:

a. Sistema de extração.

b. Sistema de alimentação

digrama pg 1/1, fit 288

Os sistemas de extração e alimentação são influenciados:

1. Pela forma do produto

2. Pelo material plástico a empregar

3. Pela máquina de injeção

Sistemas de extração

Sistemas de extração são os meios pelos quais se extrai o produto de um molde, sem

deforma-lo ou danifica-lo.

Quando um produto moldado se esfria, na cavidade do molde, ele se contrai. A

contração de um produto moldado que não tenha forma interna, como por exemplo,

um bloco sólido, faz-se das paredes da cavidade para o centro, permitindo uma

técnica simples de extração.

4

Quando o produto moldado tem uma forma interna, ao esfriar-se, ele se contrai sobre

o macho, neste caso, é necessária uma técnica de extração efetiva.

Os sistemas de extração são os que se seguem:

- Por placa impulsora

- Por ar comprimido

- Por núcleo rotativo

Sistemas de extração por placa impulsora

É um sistema mediante o qual o deslocamento dos elementos que extraem o produto

moldado; é efetuado por meio de uma placa chamada “placa impulsora”, que faz parte

do molde. Esta placa é diretamente acionada pela máquina injetora.

5

A figura seguinte mostra a atuação da placa impulsora acionando os elementos de

extração.

Tipos principais do sistema:

- Por pinos

- Por camisa

- Por lâmina

- Por ação retardada

- Por placa extratora

- Por tirantes

6

Sistema de extração por placa impulsora - por pinos

É o mais comum dos tipos de extração, por ser o de mais fácil colocação no molde.

Com esta técnica, o produto moldado é extraído pela aplicação de uma força, através

de uma ou várias barras cilíndricas chamadas pinos extratores.

Os pinos extratores são fixados na placa impulsora como mostra a seguinte figura.

Após a extração, a placa impulsora e os pinos extratores voltam à posição original, por

meio dos pinos de retorno, que são acionados ao fechar o molde.

Método de fixação na placa impulsora:

a. Com cabeça plana

b. Retido por meio de grampo de mola

c. Com cabeça remanhada

7

O método de fixação de pinos mais vantajoso é o de cabeça plana, que dá maior

firmeza e segurança.

Sistema de extração por placa impulsora - por camisa

É um tipo de extração, dentro do sistema por placa impulsora, que consiste em uma

bucha cilíndrica cementada, temperada e retificada, montada na placa impulsora. É

comumente usada em peças tubulares ou partes cilíndricas de moldagem.

A figura a seguir apresenta a extração com uma camisa paralela plana.

Para reduzir o atrito quando o pino é de pequeno diâmetro, aumenta-se o diâmetro

interno da camisa em uma extensão.

A figura seguinte apresenta uma extração com uma camisa escalonada, que é usada

quando as paredes do produto são muito delgadas. Por esta razão, para reduzir o

atrito, deve-se rebaixar o macho em uma extensão determinada.

8

Sistema de extração por placa impulsora - por lâminas

São utilizadas neste tipo de extração, lâminas finas feitas, geralmente, de aço cromo-

níquel, cementadas, temperadas e retificadas, rigorosamente planas para um perfeito

funcionamento.

É freqüentemente usada para extrair produtos com nervuras finas e profundas, que

por outro meio seriam de difícil extração.

O extrator de lâmina deve se limitar à espessura da nervura, pois o mesmo, ao se

mover para extrair o produto, não deve tocar nas partes laterais da cavidade onde

este é moldado.

A figura a seguir é um exemplo típico de extração por lâmina, onde a mesma é

colocada no centro do produto, para que, ao extraí-la não haja quebras ou

deformações no mesmo.

O curso “a” da lâmina deve ser o menor possível, o suficiente para destacar o produto

do molde.

As lâminas também podem ser empregadas quando o uso de pinos redondos é

impraticável, isto é, quando o diâmetro é muito pequeno, para dar uma área maior de

contato ao extrair o produto, usa-se o extrator de lâmina.

Sistema de extração por placa impulsora - por ação retardada

9

É um tipo, dentro do sistema de extração, aplicado principalmente em moldes

automáticos, onde a extração da moldagem cisalha o ponto de injeção, antes de

extrair o canal.

Funcionamento

A figura seguinte, diagramaticamente, mostra o funcionamento de uma ação

retardada.

Os pinos que extraem o produto são presos normalmente à placa impulsora.

O pino que extrai o canal e o ponto de injeção é colocado na placa e passa livremente

através da mesma, regulando a ação de retardamento, por meio de porcas.

Iniciando a extração, o produto se move para fora da cavidade por meio de pinos e, ao

mesmo tempo, cisalha a entrada submersa. O extrator do canal e ponto de injeção

começa a se mover quando a placa encosta no anel de acionamento, extraindo o

canal e o ponto de injeção.

Sistema de extração por placa impulsora - por placa extratora

É um tipo de extração que consiste na colocação de uma placa ajustada que envolve

a base da ferramenta-macho. Emprega-se onde a área de extração é uma aresta viva,

como se mostra na figura seguinte.

10

Funcionamento

A placa extratora, durante a extração do produto, é deslocada para a frente, acionada

pela placa impulsora.

11

Observação:

O pino de guia “a” e bucha de guia “b” são cementados, temperados e retificados.

Entre a placa extratora e o macho há uma folga mínima de 0,25mm, com um ângulo

mínimo de 5º, para evitar o atrito entre a placa e o macho.

A extração por placa propicia a retirada segura do produto e se constitui em um tipo

dos mais eficientes.

Sistema de extração por placa impulsora - por tirantes

É um tipo de extração na qual o deslocamento dos elementos que afetuam, é

acionado por tirantes, cujos extremos são fixados um na parte móvel e outro na parte

fixa do molde.

12

Tipos:

Características

As correntes e os tirantes são colocados nos lados do molde e devem ter boa

resistência. Empregam-se para uma carga de 2000 Kg. As correntes velhas e novas

não devem ser usadas simultaneamente devido à diferença de distensão, que com o

uso provoca o desbalanceamento dos extratores.

Os tirantes são, geralmente, barras de aço de baixo teor de carbono, podem ser

barras chatas, com funcionamento telescópico, ou com barra cilíndrica.

13

Sistema de extração - por ar comprimido

Consiste na introdução do ar comprimido entre a face do molde e o produto moldado.

É um método eficiente para uma moldagem adequada, geralmente do tipo de caixa ou

recipiente.

O ar é introduzido no ponto mais afastado da linha de contato, de tal forma que

separe definitivamente a moldagem da face do molde, antes que possa haver

escapamento do ar.

A figura a seguir mostra uma moldagem extraída do macho por meio de uma extração

com ar, localizada no topo do mesmo.

Além de fazer uma extração positiva, a introdução do ar comprimido elimina o vácuo

produzido, quando a moldagem do tipo fechado é retirada da ferramenta-macho.

O detalhe da extração típica a ar, consiste em invariavelmente em um tipo válvula de

aço cromo-níquel cementado, temperado e retificado, que é operado pela introdução

do ar comprimido, por trás da cabeça do mesmo.

14

O retorno é feito, geralmente, através de uma mola de compressão. O ar é controlado

pelo operador da prensa, através de uma válvula operada externamente, que pode

também ser ligada para operar automaticamente.

A fim de eliminar arestas vivas, faz-se um rebaixo paralelo de 0,5mm na válvula e na

sede.

Sistema de extração - por núcleo rotativo

É um sistema baseado na rotação dos núcleos (macho ou fêmea) roscados, sendo os

mesmos operados por:

cremalheira e pinhão

engrenagens helicoidais

parafuso sem-fim e engrenagens

É usado em moldes para rápido e grande produção com rosca, onde estes são

desenroscados automaticamente durante ou depois da abertura da máquina.

A figura seguinte é um método de acionamento do núcleo rotativo por cremalheira e

pinhão.

15

A seguir é mostrado em “a” o produto moldado na macho; em “b”, o macho acionado

libertando o produto.

A seguinte ilustração mostra em “a” o produto moldado na cavidade e em “b”, o

acionamento de fêmea, libertando o produto do macho, complementando com ar

comprimido.

Sistema de alimentação indireta

A passagem pela qual o material flui, do bico de injeção da máquina até as cavidades

onde é moldado, é chamada sistema de alimentação indireta. Normalmente, este

16

sistema é formado por: canal de injeção da bucha, poço frio, canais de distribuição e

entradas ou ponto de injeção.

Canal de injeção da bucha

Canal de distribuição primário

Canal de distribuição

secundário

Entradas ou ponto de injeção

Produto moldado

Poço frio

Percurso do material

O material passa através do canal da bucha de injeção, (a), ao canal primário (b), aos

canais secundários (c) e nas entradas (d), antes de chegar às cavidades (e).

O sistema de alimentação deve ser o mais curto possível, para reduzir as perdas de

pressão e calor do sistema.

Quando o material não está sendo injetado, durante o ciclo de injeção este se esfria

na extremidade do bico de injeção da máquina.

Para evitar que este material frio penetre nos canais do sistema ou na cavidade, faz-

se um prolongamento do canal da bucha, chamado poço frio, que recebe o material

frio e, ao mesmo tempo, favorece a extração do canal da bucha.

17

O canal de distribuição, em um molde de várias cavidades, é a parte do sistema que

une o canal da bucha à entrada da cavidade. Nos moldes, os canais de distribuição

podem ser usinados na linha de abertura ou abaixo da mesma, de acordo com o tipo

de molde.

Características

Os canais são perfeitamente polidos, na direção em que flui o material plástico,

facilitando o deslocamento do mesmo.

Perfis de canais de distribuição

A primeira figura apresenta o tipo de circunferência total, o mais usado e o mais

eficiente para conduzir o material plástico.

A segunda mostra um perfil de canal trapezoidal eficiente.

As duas ultimas apresentam canais com perfil de meia circunferência e retangular.

Desses, o de meia circunferência é preferível ao retangular, porém, são usados com

pouca freqüência, por serem pouco eficientes.

18

Sistema de alimentação direta

É um meio pelo qual o material plástico flui diretamente do canal da bucha de injeção

à cavidade. Este sistema de alimentação é usado para produtos de grande volume,

em moldes de uma cavidade.

Tipos

a. Entrada direta

b. Entrada restrita com câmara quente

Características

Entrada direta: o produto sai com a moldagem do canal da bucha de injeção.

19

Entrada restrita com câmara quente: o produto sai livre, do sistema de alimentação.

Vantagem e desvantagem

A entrada restrita, com câmara quente, apresenta vantagens sobre a entrada direta:

- o produto si livre, não necessitando de operações posteriores.

- seu ciclo de injeção é menor.

Sistema de alimentação com canal isolado

Alimentação com canal isolado é um sistema em que o diâmetro dos canais de

distribuição varia entre 12 e 20 mm e permite que o material plástico permaneça

quente e fluido em seu interior. Nos ciclos subseqüentes, a camada externa inicial

permanece no lugar, como isolante e o material novo flui continuamente pelo núcleo

quente, enquanto o ciclo for mantido.

20

Uso

Em moldes de injeção para moldagem de produtos simples, em alta escala de

produção, onde o funcionamento automático do molde livra o produto do sistema de

alimentação.

Vantagens

- Evita a necessidade de remoção do sistema de canais.

- Evita o ajuste exato de temperatura nos canais.

21

Desvantagens

- Só é usado para produtos com paredes delgadas.

- Controle do ciclo de moldagem muito crítico.

Sistema de alimentação com canal quente

Sistema de alimentação com canal quente é constituído por canais, nos quais o

material plástico é mantido numa temperatura elevada dentro do canal, pronto para

ser injetado nos ciclos seguintes. É usado em moldes com cavidades múltiplas para

produção em alta escala.

Características

Os canais são usinados em placas auxiliares isoladas dentro do molde e são

aquecidos por elementos de calefação incorporados nas mesmas.

X = canal usinado

V = canal usinado

U = canal usidado

Z = ponto de ruptura entre o produto e canal.

22

Vantagens

- Ciclos mais rápidos.

- Economia de material plástico.

- Eliminação de operações de acabamento no produto.

Desvantagens

- Alto custo do molde.

- Para trabalhar com material de outra cor, é necessário desmontar o molde e limpa-

lo.

Entrada ou ponto de injeção

A entrada ou ponto de injeção é um canal ou orifício que liga o sistema de

alimentação à cavidade. Tem uma pequena superfície, em comparação com o

restante do sistema de alimentação. Esta pequena seção é, necessária para:

1.Esfriar o material na entrada, logo que a cavidade esteja cheia de plástico. Só então

o êmbolo da máquina injetora pode voltar, sem provocar sucção no produto moldado.

2.Permitir a separação do sistema de alimentação do produto, de forma manual ou

automática.

3.Reduzir a marca no produto conseqüente do sistema de alimentação.

4.Reduzir a necessidade de compactação (pressão final de injeção) que durante a

moldagem se faz necessária, para compensar a contração do material plástico.

A dimensão da entrada depende:

- da fluidez do material a ser moldado.

- da espessura da parede do produto.

- do volume de material a ser injetado.

- da temperatura do material fundido.

- da temperatura do molde.

Há numerosas formas de entradas especiais, adotadas para servir a moldagens

particulares, que são variações das formas básicas:

- entradas restritas.

23

- entradas capilares.

- entradas em leque.

- entradas em disco.

- entradas em anel.

- entradas aba.

Não existem medidas teóricas para a entrada ideal, a escolha do tamanho da entrada

é normalmente baseada na experiência.

Entrada restrita

Entrada restrita é a abertura que existe entre o canal de alimentação e a cavidade

onde é moldado o produto.

É usada para alimentação lateral ou pelo centro.

É adequada particularmente para materiais de fácil fluxo.

Vantagens

- Solidifica rapidamente, após o material parar de fluir.

- Reduz a necessidade de manter a pressão final para compactação, com a

correspondente diminuição de tensões na área do ponto de injeção.

- A entrada pode ser cortada com facilidade.

- Melhora a aparência do produto, sem requerer operação posterior de acabamento.

Desvantagem

- Não é recomendado para materiais viscosos.

Características

Em geral, as entradas restritas têm diâmetros de 0,75 mm a

1,5 mm ou o correspondente à mesma seção para formas retangulares.

Freqüentemente, adota-se a regra aproximada de fazer o diâmetro, ou a espessura da

entrada, igual à metade da espessura da peça no ponto de injeção.

O comprimento da entrada (c) é igual ao diâmetro da entrada (d1).

24

Observação;

Uma entrada muito longa causa queda de pressão e conseqüentemente dificulta o

enchimento da cavidade.

Cálculos para entrada restrita

Entrada circular:

D = diâmetro do canal

Sendo: 4,5

Dd1 d1 = diâmetro da entrada

constante = 4,5

Exemplo:

D = 6 mm

Sendo: mm 1,33d4,5

6d

4,5

Dd 111

Entrada retangular:

A largura da entrada é duas vezes e meia maior que a profundidade.

D = diâmetro do canal

L = largura da entrada

P = profundidade da entrada

constante = 20

Área do canal = . r2

Área de entrada = 20

canal do àrea

P = 2,5

entrada da àrea

L = P.2,5

Exemplo:

Calcular a largura e profundidade da entrada de um canal de

6 mm de diâmetro.

Área do canal = . r2 = 3,14 . 9 = 28,26 mm

2

25

Área de entrada = 20

28,26 = 1,41 mm

2

P = 2,5

1,41P = 0,75 mm

L = P.2,5L = 0,75 . 2,5L = 1,87 mm

Dimensões aproximadas para entradas restritas

Massa do produto

em gramas

Diâmetro menor do

canal da bucha

(em mm)

Diâmetro da

entrada circular

(em mm)

Dimensões da

entrada retangular

(em mm)

g d d1 C L C L

0 a 10 2,5 a 3,5 0,6 a 0,8 2,0 x 0,8 a 2,5 x 1,0

10 a 20 3,5 a 4,5 0,8 a 1,2 2,5 x 1,0 a 3,0 x 1,2

20 a 40 4,0 a 5,0 1,0 a 1,8 3,0 x 1,2 a 3,5 x 1,4

40 a 150 4,5 a 6,0 1,2 a 2,5 3,5 x 1,4 a 4,0 x 1,6

150 a 300 4,5 a 7,5 1,5 a 2,6 4,0 x 1,6 a 4,5 x 1,8

300 a 500 5,0 a 8,0 1,8 a 2,8 4,5 x 1,8 a 5,0 x 2,0

500 a 1000 5,5 a 8,5 - 5,0 x 2,0 a 5,5 x 2,2

1000 a 5000 6,0 a 10,0 - 5,5 x 2,2 a 6,0 x 2,4

26

Entrada capilar

Entrada capilar é um sistema de entrada ou ponto de injeção, em que o material

passa do canal de distribuição à cavidade. Deve ser sempre o menor possível, tanto

quanto o permita a área do produto.

É usado na maior parte dos materiais plásticos, pois permite uma separação

automática do sistema de alimentação.

Uso

O sistema de entrada capilar é empregado em moldagem que requer a alimentação

sobre a parte visível do produto.

Constituição

Uma passagem cônica para o material plástico.

Tipos

Existem vários tipos, dentre eles, o apresentado pela figura a seguir (entrada com

circunferência total e ângulo reverso).

27

As figuras subseqüentes apresentam entradas laterais, com circunferência total em

ângulo, que se desprendem do produto pela ação de cisalhamento.

As entradas capilares são de grande vantagem sobre alguns outros tipos de entradas.

Elas proporcionam um acabamento no ponto de injeção, com defeitos mínimos,

evitando trabalhos posteriores de destacar o produto, ou dar polimento.

Entrada em leque

Entrada em leque é um tipo de entrada onde as dimensões de largura e profundidade

não são constantes. Freqüentemente é usado para a injeção de produtos planos em

todos os tipos de material plástico, exceto PVC rígido.

h1 = profundidade mínima da entrada

h2 = profundidade máxima da entrada

L = comprimento da entrada

D = diâmetro do canal

28

W = largura do leque

Características

A largura do leque é sempre menor que a largura total do produto (exceto em

produtos estreitos) e deve ser aumentada sempre que for diminuída a profundidade,

para manter uma secção de material constante, através da entrada.

Vantagens

- distribui o material uniformemente.

- reduz as marcas de fluxo no produto.

- pode ser injetado um grande volume de material em curto tempo.

Entrada em filme

É uma variante da entrada em leque, usada em produtos grandes com paredes

delgadas, nas quais é necessário evitar deformações produzidas pela contração.

Consiste, essencialmente, em um canal paralelo ao produto, distante do mesmo de 3

a 6 mm e ligado à cavidade por uma entrada de 0,1 a 0,8 mm. Esta entrada pode

variar para assegurar um fluxo homogêneo.

L = comprimento da entrada

H = profundidade da entrada

Entrada em disco diafragma

Entrada em disco é uma entrada usada para produtos de formas tubulares ou com

furo central muito grande, em molde de uma cavidade.

O material fundido passa da bucha de injeção a um recesso circular ligeiramente

menor que o diâmetro interior do produto. Este recesso forma um disco de material

que atua como canal de alimentação, permitindo o fluxo radial do material.

29

Vantagem

Produz um fluxo homogêneo em todo o produto, sem linhas de soldagem.

Desvantagem

A entrada é destacada do produto, por meio de usinagem ou estampagem.

Localização da entrada

No macho

Na fêmea

Em ambos os casos, a entrada une o disco-canal ao produto.

Quando a dimensão interna do produto requer precisão, faz-se a entrada na fêmea.

30

Em caso contrario, faz-se a entrada no macho.

Entrada em anel

Tem a forma de um anel concêntrico que circunda a cavidade pela parte externa. É

usada para produtos tubulares, quando se requer mais de uma cavidade.

Características

Para conduzir o material à cavidade, usina-se um anel trapezoidal na parte fixa do

molde.

Entre o canal circular e o produto, existe um anel de entrada cujas dimensões

recomendadas para o comprimento “L”, é de 0,8 a 1 mm e para a profundidade “h”,

metade da espessura do produto. (valores para polietileno e polistirene).

O anel trapezoidal cumpre a função de canal de alimentação e está ligado ao canal de

alimentação primário.

A extração do produto mais o conteúdo do canal de alimentação é feita por meio de

placa extratora.

Vantagens

- elimina linhas de soldagem.

- possibilita a confecção de moldes com mais de uma cavidade.

Desvantagens

- dificulta a separação entre o produto e o canal.

31

- o produto requer operação posterior.

a. produto com o anel e os canais de alimentação

b. produto isento de canais e entradas.

Entrada em aba

Entrada em aba é um tipo de entrada específica para materiais acrílicos e

policarboneto, para produzir uma moldagem com menores tensões residuais e com

aspecto ótico claro. Utiliza-se em produtos sólidos sem formas internas.

Consiste em dirigir para uma aba, através de uma passagem restrita, o material que

vem do canal de distribuição de circunferência total e tem de 8 a 10 mm.

32

A restrição produz, ao passar o plástico, um aumento de temperatura, o que melhora

a qualidade da moldagem.

Caracteriza-se pela forma em aba, que pode ser quadrada e retangular.

O tamanho da entrada e da aba varia de acordo com o do produto a ser moldado.

Curso do material

A passagem do material até a aba faz um ângulo com o canal de distribuição, projeta-

o contra a parede oposta, gerando uma frente suave de material, que penetra para a

cavidade sem esguichamento.

33

Tipos de moldes de injeção

Molde de duas placas

Molde de duas placas é construído essencialmente de duas placas, que levam

cavidade fêmea e um punção macho respectivamente.

Molde de duas placa com cavidade

simples e injeção direta.

Molde com duas placas, cavidades

múltiplas e injeção indireta.

34

Molde de duas placas

com sistema de extração

e demais componentes.

Vantagens

a. Podem ser usados todos os tipos de entrada.

b. É conveniente para injetar grandes áreas.

Desvantagens

a. Entrada direta apenas para um produto.

b. Alta porcentagem de refugo de plástico, proveniente do sistema de alimentação.

Molde de três placas

Além das duas placas, uma do lado do lado fixo e outra do lado móvel, há uma

terceira, conhecida como placa flutuante ou central. Esta tem, na entrada, parte do

sistema de distribuição e uma parte da forma do produto.

Na posição de abertura, esta terceira placa é separada das outras duas, permitindo a

extração da moldagem de um lado e o canal da bucha de injeção, com o resto do

sistema de alimentação, do outro.

35

Aplicação

Em moldes com cavidades múltiplas com injeção central.

Em moldes para produtos com grande área e com entradas múltiplas.

36

Molde de injeção com partes móveis

Moldes com partes móveis são os que em suas cavidades, ou parte delas, se movem

em uma segunda direção. São empregados quando algum detalhe do produto forma

uma retenção que impede sua extração. Este segundo movimento é freqüentemente

em ângulo reto com a linha de abertura da máquina injetora.

Características de moldes com partes móveis

1. Partes móveis no lado fixo do molde, operadas por pinos ou cames presos no lado

oposto do molde.

2. Partes móveis no lado móvel do molde, operadas por pinos ou cames presos no

lado fixo do molde.

37

3. Partes móveis operadas pelo sistema de extração. Em (a) molde fechado , em (b)

molde aberto com sistema de extração acionado.

38

4. Partes móveis operadas por dispositivos hidráulicos.

Refrigeração

É um meio para reduzir o molde a temperatura do material plástico fundido a um nível

constante, para que o mesmo possa se solidificar rapidamente e permitir que o

produto moldado mantenha a forma e resista à extração sem sofrer deformações.

Refrigeração com água

Em sua maioria, os moldes de injeção são refrigerados com água, através de

condutos existentes nos mesmos. Estes condutos podem ser bloqueados ou, através

de tubos de cobre, alojados nos moldes envolvidos por uma liga de baixo ponto de

fusão.

39

O resfriamento dos moldes por meio de furos bloqueados é o método mais comum,

por ser mais conveniente e econômico. Os furos para circular água nos moldes,

sempre que possível, não devem ficar mais próximos que 25 mm da moldagem, por

ocorrer, em torno do furo, um severo resfriamento local, podendo causar restrições ao

fluxo do material de moldagem, resultando em marcas superficiais indesejáveis.

A seguinte figura mostra uma placa onde a refrigeração é feita através de tubos de

cobre; este sistema é empregado quando os furos cruzam as linhas de junção do

molde.

40

Método de refrigeração

Para machos em série.

Método para refrigeração de unidade-macho.

41

Refrigeração no macho, através de tubos de cobre.

Método de refrigeração na fêmea.

Refrigeração a ar

É um meio de refrigeração usado nas ocasiões em que se torna difícil refrigeração

com água ou quando há necessidade de um resfriamento lento.

42

Refrigeração de núcleos machos com ar.

Aços utilizados

Principais características dos aços para moldes

a. resistência às tensões.

b. facilidade de usinagem.

A resistência às tensões é necessária, devido às altas pressões empregadas durante

a moldagem, que podem ser de 300 a 1400 kgf/cm2, à necessidade de suportar as

tensões de flexão, como também as cargas de compressão, e requer que a

resistência no núcleo de aço seja alta enquanto matem uma dureza superficial

suficiente.

A dureza superficial adequada permite:

a. suportar os efeitos de erosão dos materiais termoplásticos rígidos, nas zonas do

molde em que o fluxo é restrito ou obstruído;

b. resistir ao desgaste, especialmente em grandes produções;

c.manter na superfície um alto grau de polimento, que facilite a extração do produto e

lhe proporcione em bom aspecto.

Como regra geral, são endurecidas as partes do molde que estão em contato com o

material plástico fundido e os elementos móveis que suportam atrito. As partes do

43

molde que compõem sua estrutura são de aço com baixo teor de carbono e não são

endurecidas.

A escolha do método de endurecimento varia com:

- tipo de aço empregado;

- tipo de dureza necessária para a aplicação;

- a complexidade e precisão do molde.

Métodos usados para endurecimento

- Têmpera ao ar.

- Têmpera em óleo.

- Cementação.

Têmpera ao ar é, geralmente, usada para assegurar a mínima deformação, enquanto

que a cementação é usada para obter uma dureza máxima superficial.

Devido à limpeza, a têmpera em óleo facilita o polimento das partes onde é moldado o

produto.

Além dos requisitos fundamentais, é importante que o aço seja de fácil usinagem e

tenha uma estrutura homogênea, que pode ser conseguida através do recozimento.

44

Tabela aproximada dos aços recomendados para moldes de injeção

Componentes do molde Aços

recomendados

Tratamento

térmico

Dureza

Rc

Placa de fixação inferior e

superior ABNT 1020 a 1040 - -

Coluna ou espaçador ABNT 1020 a 1040 - -

Porta-extratores ABNT 1020 a 1040 - -

Placa-suporte ABNT 1020 a 1040 - -

Anel de centragem ABNT 1020 a 1040 - -

Placa extratora ABNT 1020 a 1040 - -

Placa de montagem dos postiços ABNT 1020 a 1040 - -

Placa impulsora ABNT 1020 a 1040 - -

Tope de retrocesso ABNT 1020 a 1040 - -

Bucha-guia Aço cromo-níquel

ABNT 3310

Cementado

e

temperado

54 a 58

Coluna-guia Aço cromo-níquel

ABNT 3310

Cementado

e

Temperado

54 a 58

Bucha de injeção Aço cromo-níquel

ABNT 3310

Cementado

e

Temperado

58 a 60

Postiços fêmeas Aço cromo-níquel

ABNT 9850

Cementado

e

Temperado

58 a 60

Postiços machos Aço cromo-níquel

ABNT 9850

Cementado

e

Temperado

58 a 60

Camisa extratora Aço cromo-níquel

ABNT 3310

Cementado

e

Temperado

54 a 58

Pinos extratores Aço cromo-níquel

ABNT 9850 ou Aço Prata

Cementado

e

Temperado

54 a 58

Extrator de canal Aço cromo-níquel

ABNT 9850 ou Aço Prata

Cementado

e

Temperado

54 a 58

45

Parafusos limitadores Aço cromo-níquel

ABNT 9850 ou Aço Prata

Cementado

e

Temperado

54 a 58

Lâminas extratoras Aço cromo-níquel

ABNT 9850 ou Aço Prata

Cementado

e

Temperado

50 a 56

Pinos de retorno Aço cromo-níquel

ABNT 9850 ou Aço Prata

Cementado

e

Temperado

50 a 56

46

Classes de aços

1 – Aço de baixo teor de carbono – ABNT 1008 a 1010

2 – Aço de médio teor de carbono – ABNT 1020 a 1040

3 – Aço de alto teor de carbono – ABNT 1050 a 1090

4 – Aços especiais

Efeitos dos elementos especiais na liga

Elemento Efeitos

Silício Dureza

Carbono Endurecedor

Manganês Desoxidante

Níquel Tenacidade e resistência

Cromo Dureza, melhora o polimento

Vanádio Purificador, também aumenta resistência

à fadiga

Molibdênio Amplia a margem de tratamento térmico

Tugstênio Dureza e resistência ao calor

Coluna-guia e bucha-guia

São componentes do molde, confeccionados em aço cromo-níquel, endurecidos e

retificados, que têm função de localizar as duas metades do molde, centralizando

entre si as partes macho e fêmea da cavidade. Os tamanhos da coluna e bucha são

dependentes do tamanho do molde. O comprimento “L” da coluna é sempre o

suficiente para assegurar que a mesma se encaixe adequadamente na bucha-guia,

antes do encaixe da forma do molde.

47

Tabela convencional para coluna-guia

dg6 D1j6 D2 K R L

10 a 15 D + 12 mm D1 + 4 5 1,5

O comprimento é

relacionado com a

altura da matriz

16 a 20 D + 6 mm D1 + 5 5 1,5

21 a 25 D + 8 mm D1 + 5 5 1,5

26 a 30 D + 10 mm D1 + 6 10 2,5

31 a 40 D + 12 mm D1 + 8 10 2,5

Tabela convencional para bucha de guia

dH7 D1j6 D2 K M D3 R

10 a 15 D + 5

mm D1 + 4 5 1/4/L d + 0,5 2,5

16 a 20 D + 6

mm D1 + 5 5 1/4/L d + 0,5 2,5

21 a 25 D + 8

mm D1 + 5 5 1/4/L d + 0,5 2,5

26 a 30 D + 10

mm D1 + 6 10 1/4/L d + 0,5 5

31 a 40 D + 12

mm D1 + 8 10 1/4/L d + 0,5 5

Pinos

São barras de aço cromo-níquel ou aço prata, usinadas, endurecidas e retificadas,

empregadas nos moldes de injeção com variadas funções, tais como: extrair produtos,

extrair o conteúdo do canal da bucha de injeção e retroceder o mecanismo extrator.

48

Tipos

Para extrair o produto, são mais usados os pinos cilíndricos (a), rebaixados (b) e com

rebaixo em meia-cana (c).

Para extrair o conteúdo do canal da bucha de injeção, o pino extrator pode ser com

retenção em ângulo, com canal de retenção côncavo e com ângulo reverso.

Os pinos de extração do canal da bucha de injeção apresentam a desvantagem de o

sistema de alimentação ficar retido no mesmo. Quando se requer o desprendimento

do sistema de alimentação, faz-se a garra de retenção no molde, utilizando-se um

extrator cilíndrico.

49

Pino de retrocesso do mecanismo extrator.

Bucha de injeção

Também chamada bucha do canal de injeção é um componente do molde que

permite, através de si, o fluxo do material plástico procedente da máquina injetora até

as cavidades do molde.

Características

É feita de aço cromo-níquel endurecido e constitui-se de um assento esférico ou em

ângulo, para alojar o bico do cilindro de injeção. É dotada de um rebaixo para evitar

seu deslocamento para dentro do molde, sob pressão da extremidade do cilindro de

injeção. O furo da bucha que forma o canal de injeção é quase sempre redondo,

polido e cônico, para facilitar o fluxo do material e a extração do canal. A coincidade

varia entre 2º e 5º.

Dimensões

O comprimento da bucha de injeção deve ser o mais curto possível. Geralmente, este

comprimento é de 5 a 9 vezes o diâmetro, o que permite um bom rendimento.

50

O diâmetro menor varia de acordo com o peso da moldagem e do eixo do cilindro da

prensa.

Dimensões recomendadas para o diâmetro mínimo da bucha para injetar polistireno

Massa a injetar em gramas (g) Diâmetro mínimo (d) da bucha (mm)

10 3,5

10 – 20 4,5

20 – 40 5,5

40 – 150 6,5

150 – 300 7,5

Para outros materiais, estes valores devem ser multiplicados pelos seguintes fatores:

Outros tipos de poliestireno 1,2 a 1,5

Polimetacrilato de metilo 2,0

PVC plastificado 0,8

Poliamidas 0,8

Acetato de celulose 1,0

Polietilino 0,5

Observação:

O tamanho da bucha de injeção deve ser o menor possível, a fim de que o

resfriamento seja rápido e os ciclos de injeção curtos. Quando as circunstâncias

exigirem que seja grande, deve ser refrigerado para a moldagem do canal da bucha

não se rompa.

51

Materiais plásticos

Os materiais plásticos são compostos de resinas naturais ou sintéticas, que através

de pressão e calor podem fluir e tomar forma determinada.

Características

A maioria dos materiais plásticos é de natureza orgânica, tendo como principal

componente o carbono junto com:

- hidrogênio.

- oxigênio.

- nitrogênio.

Classificação

Os materiais plásticos se classificam em dois grandes grupos:

- termoplástico

- termoestável

Termoplásticos são materiais que amolecem ao serem aquecidos, podendo então

serem moldados.

Esta troca de estado não altera sua estrutura química, portanto, uma vez esfriado

pode ser reaproveitado.

ESFRIADO ENDURECIDOAQUECIDO AMOLECIDO

52

Termoestáveis, são materiais que ao serem aquecidos amolecem, podendo ser

moldados; porém, sofrem uma transformação química em sua estrutura ao serem

aquecidos, o que não permite sua reversão ao estado primitivo.

ENDURECIDOAQUECIDO AMOLECIDOESTADO

IRREVERSIVEL

Características físicas e de transformação dos termoplásticos mais conhecidos

Nome genérico Abreviatur

a

Massa

específic

a

g/cm3

Temperatura

de

transformaçã

o

ºC

Temp. max.

de

resistência

no serviço ºC

Acetato de celulose CA 1,34 180 – 230 60

Aceto-butirato de celulose CAB 1,22 160 – 200 70

Poliamida (Nylon) PA 1,15 180 – 290 100

Cloreto de polivinila rígido PVC 1,45 175 – 200 65

Cloreto de polivinila flexível PVC 1,45 175 – 200 65

Polimetilmetacrilato PMMA 1,18 180 – 230 80

Poliestireno OS 1,04 180 – 210 80

Acrilonitrilo-butadieno

estireno ABS 1,05 180 – 250 80

Acrilonitrilo-estireno SAN 1,08 220 – 240 85

Polietileno baixa densidade PEBD 0,92 150 – 175 90

Polietileno alta densidade PEAD 0,96 185 – 220 105

Polipropileno PP 0,91 200 – 220 140

Policarbonato PC 1,20 240 – 290 130

Polioximetileno (acetal) POM 1,40 175 – 190 95

Características físicas e de transformação dos termoestáveis mais conhecidos

Nome genérico Abreviatur

a

Massa

específic

a

g/cm3

Temp. de

transformaçã

o

ºC

Temp. max.

de

resistência

no serviço ºC

Fenol-formaldeído (baquelita) P.F. 1,37 149 – 177 160

Uréia-formaldeído (uréia) U.F. 1,45–

1,55 135 - 188 135

53

Melamina formaldeído

(malamina) M.F.

1,40–

1,55 135 – 188 100

Poliéster (com fibra de vidro) U.P. 1,6–2,1 120 – 180 120

Nota:

As variações no peso específico alteram-se de acordo com o tipo da carga

incorporada ao material.

Componentes dos materiais plásticos

Resina

Componente básico que dá as principais características, o nome e a classificação do

material plástico.

Carga

Material inerte e fibroso, destinado a reduzir o custo de fabricação e melhorar as

propriedades físicas, térmicas, químicas e elétricas do material. Nos materiais

termoestáveis, utilizam-se, geralmente como massa, conforme o caso, pó de madeira,

mica, celulose, algodão, papel, asfalto, talco, grafita ou pó de pedra.

Plastificantes

São líquidos que fervem a temperaturas elevadas entre 94ºC e 205ºC. Sua função é

de melhorar ou facilitar o fluxo.

Lubrificantes

Têm como função facilitar a desmoldagem dos produtos de material plástico. São

usados como lubrificantes: óleo de linhaça, óleo de rícino, lanolina, óleo mineral,

parafina, grafita etc.

Corantes

Dão ao material plástico a cor desejada.

Estabilizadores

São elementos que impedem a deterioração, quando os materiais são expostos à

ação das intempéries.

54

Propriedades principais, comuns à maioria dos materiais plásticos

a. baixo peso.

b. baixa condutibilidade elétrica e térmica.

c. resistência mecânica aceitável, porém menor que a dos metais.

d. boa apresentação.

e. facilidade de moldagem.

Contração

É uma propriedade dos materiais plásticos que, ao serem esfriados na cavidade, se

contraem, resultando que o produto moldado fique menor que o molde original. Assim,

quando o molde é confeccionado a partir do produto dimensionado, deve-se levar em

consideração a contração do produto, para se estabelecer a dimensão

correspondente à ferramenta (molde).

Os materiais plásticos, em sua variedade, têm diferentes valores de contração e estes

são fornecidos pelos seus fabricantes. Geralmente, é especificada uma faixa de

valores de contração, em que a dimensão final dependerá do produto e das condições

da prensa injetora.

A contração da moldagem é volumétrica. Desta forma em todas as dimensões do

produto deve-se levar em conta um coeficiente para compensar a contração.

55

Contração de moldagem de materiais termoplásticos

Materiais Abreviaturas % de contração

Acetato de celulose CA 0,3 – 0,7

Acetato-butirato de celulose CAB 0,2 – 0,5

Poliamida (nylon) PA 1,0 – 2,5

Cloreto de polivinila (rígido) PVC 0,1 – 0,2

Cloreto de polivinila (flexível) PVC 0,2 – 2,0

Metilmetacrilato PMMA 0,2 – 0,8

Poliestireno PS 0,2 – 0,6

Acrilonitrilo-butadieno-estireno ABS 0,3 – 0,8

Acrilonitrilo-estireno SAN 0,2 – 0,5

Polietileno baixa densidade PEBD 1,5 – 3,0

Polietileno alta densidade PEAD 1,5 – 3,0

Polipropileno PP 1,5 – 2,5

Policarbonato PC 0,5 – 0,7

Polioximetileno (acetal) POM 2,5

Fatores que influenciam diretamente na contração de um produto moldado estão

relacionados com:

contração) maior a,temperatur (maior

molde do aTemperatur

contração) maior espessura, (maior

produto do parede da Espessura

contração) menor área, (maior

injeção de ponto ou entrada da Área

Molde

contração) menor pressão, (maior

injeção de Pressão

contração) menor maior, (ciclo

Moldagem de Ciclo

injetora Máquina

56

contração) maior a,temperatur (maior

aTemperatur

contração) maior densidade, (maior

Densidade

plástico Material

Generalidades

A máquina de injeção ou prensa injetora, como geralmente é chamada, é uma

unidade completa, com movimentos hidráulicos e uma câmara aquecida, na qual se

plastifica o material desde sua forma natural até o ponto em que permita, através de

pressão, sua transferência para as cavidades do molde devidamente fechadas.

Constituição

As máquinas de injeção correntemente usadas nas oficinas de transformação,

distinguem-se pelas seguintes partes:

Nomenclatura

57

A – base

B – conjunto injetor

C – placa estacionária ou fixa

D – placa móvel

E – conjunto de fechamento

F – motor e sistema hidráulico

Base é uma estrutura de forma retangular – fundida ou de cantoneiras soldadas –

que, apoiada no piso, sustenta os demais órgãos da máquina e contém os elementos

que compõem o sistema hidráulico, tais como motor elétrico e reservatório de óleo

hidráulico.

Conjunto injetor é uma estrutura fundida que comporta os elementos que efetuam a

injeção.

O conjunto pode deslocar-se no sentido de A para B ou vice-versa, com o objetivo de

conectar ou afastar o bico de injeção da bucha de injeção do molde. Em sua estrutura,

está acoplado o cilindro.

A máquina de injeção pode ser:

a. com êmbolo.

b. com plastificador.

c. com preplastificador.

58

A máquina de injeção com êmbolo consiste em um simples êmbolo acionado pelo

sistema hidráulico, que transporta o material plástico através de um cilindro

previamente aquecido por elementos de calefação, a fim de plastificar o material.

O torpedo tem a função de homogeneizar a plastificação do material. A mesma figura

mostra o êmbolo estacionado e o material plástico penetrando no cilindro. Na segunda

figura, vemos o êmbolo acionado, levando o material através do cilindro aquecido.

A injeção com plastificador é feita por um êmbolo com duas funções: plastificar e

homogeneizar o material, através de um movimento rotativo e injeta-lo,

posteriormente, através de um movimento retilíneo.

59

A injeção com preplastificador consiste na plastificação do material em uma câmara

auxiliar colocada acima do cilindro. É feita, normalmente, no cilindro principal.

A placa estacionária ou fixa, tem sua estrutura fundida e serve de apoio à parte do

molde que leva a bucha de injeção. Suporta as colunas da máquina, nas quais são

efetuadas os movimentos da placa móvel. Tem furos ou ranhuras para proporcionar a

fixação do molde, e um furo central, onde se aloja o anel de centragem do molde,

garantindo o alinhamento da bucha de injeção do molde com o bico de injeção da

máquina.

60

A placa móvel tem sua estrutura fundida e serve de suporte à parte do molde que leva

o sistema de extração. Seu deslocamento e regulagem são efetuados através das

colunas da máquina.

Conjunto de fechamento é um órgão que serve de base para o deslocamento da placa

móvel. Em sua estrutura está colocado o sistema hidráulico que o aciona. É um corpo

fundido que tem alojadas as colunas da máquina, formando com a placa fixa o setor

por onde atua a placa móvel.

A figura a seguir mostra em detalhe o conjunto de fechamento.

61

Motor e sistema hidráulico fazem parte da unidade de acionamento de todos os

movimentos da máquina injetora. A seguinte figura mostra de forma esquemática a

unidade de acionamento.

Componentes do sistema hidráulico

1. Êmbolo de fechamento.

2. Êmbolo de injeção.

3. Came.

4. Válvula de inversão de quatro vias para o êmbolo de fechamento (acionada por

válvula auxiliar ou por solenóide).

5. Válvula acionada por came.

62

6. Válvula de inversão de quatro vias para o êmbolo de injeção (acionada por válvula

auxiliar ou solenóide).

7. Válvula de retenção.

8. Válvula de bola.

9. Unidade formada por bomba e válvula de combinação, para o controle automático

do volume e regulagem da pressão.

10. Motor.

11. Válvula redutora de pressão, para o ajuste independente da pressão de injeção.

12. Reservatório de óleo hidráulico.

63

Definição e nomenclatura

O molde de compressão é uma unidade que transforma o material plástico dando-lhe

a forma desejada, em uma cavidade quente. Geralmente, é usado para materiais

termoestáveis, para a confecção de produtos com características elétricas, térmicas e

mecânicas tais como componentes elétricos, domésticos, etc.

Características

O molde de compreensão é composto de uma parte superior – macho – e uma inferior

– fêmea. Ambas se ajustam perfeitamente e são fixadas respectivamente nas placas

inferior e superior de uma prensa que deve proporcionar a pressão necessária para a

moldagem.

Geralmente, a fêmea reproduz a forma externa do produto a moldar e o macho, a

forma interna.

O pó para moldagem é colocado em quantidade suficiente na cavidade do molde e

prensado pelo macho. O excesso de material flui através da linha de união do molde.

A figura a seguir mostra um molde típico de compressão direta.

64

Nomenclatura

1. Macho.

2. Fêmea.

3. Placa de fixação superior.

4. Mecanismo extrator.

5. Pino extrator.

6. Postiço.

7. Bucha de guia.

8. Coluna-guia.

9. Cavidade.

10. Câmara de molde.

65

Classificação

De acordo com o princípio de trabalho, os moldes podem ser de compressão direta ou

de compressão indireta (transferência).

Compressãodireta

Compressãoindireta ou

transferência

integral

com êmboloauxiliar

com dupla ação

tipospositivo

semipositivo

coquilha

tipos

ClassificaçãoMoldes de Compressão

de rebarba

A confecção do molde de compressão é influenciada por:

- tipo de material a empregar;

- forma do produto a ser moldado;

- quantidade de peças a produzir;

- qualidade do produto;

- tipo de prensa disponível.

Molde de compressão de rebarba

É o tipo mais simples dos moldes de compressão, geralmente constituído de duas

partes: macho e fêmea. É usado para confeccionar peças planas, como bandejas,

66

pratos etc. As figuras a seguir mostram o molde aberto e o molde fechado

comprimindo o material plástico.

Características

a. A profundidade da cavidade é igual à altura do produto moldado.

b. Em volta de toda a borda da cavidade, há uma superfície de apoio de 4 a 5 mm e

um relevo de 1 a 2 mm, para reduzir a superfície da rebarba.

Vantagens

- baixo custo de confecção do molde;

- fácil operação de moldagem.

Desvantagens

- pouca compactação do material plástico moldado;

- pouca resistência mecânica;

- rebarbas muito grossas;

- possibilidade de descentração entre macho e fêmea;

- desperdício de material plástico.

67

Molde de compressão positivo

É um tipo de molde com a cavidade prolongada. Este prolongamento é chamado

câmara de moldagem. Faz com que a borda do produto moldado fique abaixo da linha

de abertura do molde.

O tipo de molde positivo é usado para materiais com massa de tecido e peças que

têm muita superfície, como caixas de rádio.

Funcionamento

O macho (A) entra na câmara de moldagem (B) com ajuste preciso, e comprime o

material (C) de forma efetiva, dando ao produto uma grande compactação.

Observação:

A folga recomendada entre o macho e a fêmea é de 0,07 mm por lado.

Vantagens

a. rebarba fácil de eliminar;

b. o produto adquire melhores propriedades mecânicas;

c. bom aspecto superficial do produto.

Desvantagens

68

a. atrito excessivo entre macho e fêmea;

b. apropriado para cavidade única, uma vez que não é possível equilibrar as

diferenças de pressão causadas por uma dosagem material irregular nas cavidades.

Molde de compressão semipositivo

É um tipo de molde considerado intermediário entre o molde com rebarba e o molde

positivo. São usados especialmente para confeccionar peças com grande superfície

de moldagem, para peças profundas que têm zonas grossas no fundo, ou para peças

nas quais se combinam secções delgadas e grossas.

Características

Podem ser de rebarba horizontal ou vertical. Nos moldes semipositivos com rebarba

horizontal, a parte superior da moldagem na cavidade coincide com o assento da

câmara de compressão.

Nos moldes semipositivos com rebarba vertical, o macho leva um pequeno ressalto

que penetra na cavidade e separa o limite da câmara de compressão da cavidade.

69

Os moldes semipositivos melhoram o acabamento superficial do produto. Entre os

dois tipos de molde, a eliminação da rebarba se torna mais fácil quando é vertical.

Cálculos para dimensionar a câmara de moldagem

Fórmula para determinar a massa do produto a ser moldado:

M = 1,1 V1 . D

Onde:

M = massa do produto

V1= volume do produto

D = massa específica

Fórmula para determinar o volume de pó para moldagem:

D

FC . M V

Onde:

V = volume de pó

FC = fator de compressão (estabelecido pelo fornecedor da matéria prima)

Fórmula para calcular altura da câmara de moldagem:

A

V1 -V H

Onde:

H = altura da câmara

V1= volume do produto

A = área da câmara

70

A área da câmara é calculada, considerando-se a área do produto mais a área do

assento de apoio.

Exemplo:

A figura a seguir apresenta um produto a ser moldado em fenol-formaldeído. Calcular

a câmara de moldagem, considerando um assento de apoio de 5 mm por lado.

Volume do produto a ser moldado:

cm 14,3V mm 3140V 10 . 100 . 14,3V 10 .10 . 14,3V h.r. V3

1

3

11

2

1

2

1

M = 1,1 V1 . D g 4,73 M 1,37 . 3,14 . 1,1 M

cm 10,350 V 1,37

14,19 V

1,37

3 . 4,73 V

D

FC . M V

3

Área da câmara

cm 7,06 A 3,14 . 225 A ,143 . 2

10 W A .

2

10 W A

2

mm 10,2 H 06,7

7,21 H

06,7

3,14 - 10,35 H

A

V1 -V H

71

Molde de compressão de coquilhas

É um tipo de molde em que a fêmea é dividida em duas ou mais partes chamadas

coquilhas.

Seu objetivo é permitir a extração de produtos, com formas, os quais impedem a

extração por simples abertura vertical.

É empregado para moldagem de produtos com saliências e partes com ângulos que

formam retenção.

Características

As coquilhas são montadas com um ajuste cônico em um base-suporte que as

mantém fechadas e suporta a pressão lateral que o material plástico exerce ao ser

comprimido no interior da cavidade.

Em baixo das coquilhas há um fundo de apoio, que serve para proporcionar a

extração silmultânea das coquilhas e, quando for o caso, para a colocação de

eventuais pinos que farão parte do produto. O macho atua em uma câmara de

compressão usinada nas coquilhas imediatamente acima da cavidade e pode ser, de

acordo com o caso, positiva ou semipositiva.

72

Funcionamento

O parafuso (A) é colocado no macho (B). Após o enchimento da câmara (C), o macho

desce, comprimindo o material e formando o produto. À subida simultânea do expulsor

(E) e do macho (B), as coquilhas (F) abrem-se, permitindo a extração do produto.

73

Molde de compressão indireta ou transferência

Generalidades

A moldagem por transferência consiste na introdução de material termo-estável, em

estado amolecido, dentro de um molde, com o principal objetivo de se obter um fluxo

fácil.

Fundamentalmente, o princípio da transferência assemelha-se ao de injeção de

plástico. Pelo que se define deste processo, ele é intermediário entre a compressão e

a injeção.

As cavidades, machos e mecanismo em geral, são similares ao molde de compressão

direta. O molde de transferência possui um canal de alimentação primário e canais

secundários, por onde o material flui até as cavidades.

74

Os moldes de transferência são usados principalmente para:

1. Moldagem com secções complexas ou delgadas.

2. Moldagem para encaixes delicados.

3. Moldagem que tem furos pequenos e profundos.

4. Moldagem que necessita de uma densidade uniforme.

5. Moldagem com mínimas tolerâncias, especialmente nas medidas relacionadas com

a abertura e fechamento do molde.

6. Moldagem que necessita de um bom acabamento na linha de fechamento do

molde.

7. Processamento de materiais com cargas que dificultam o fluxo.

75

Molde de compressão indireta ou transferência integral

É um tipo de molde na qual o êmbolo efetua a transferência.

É constituído de três partes:

A. Placa superior ou porta-êmbolo

B. Placa intermediária

C. Placa inferior

Características

Na placa superior, é integrado o êmbolo, com a função de prensar o material dentro

da câmara de compressão.

Na placa intermediária, estão integrados:

a. câmara de compressão.

b. canal de alimentação primário.

Na placa inferior, estão integrados:

a. canal de alimentação secundário.

b. extratores.

76

Funcionamento

O material é depositado na câmara (A), e aí prensado pelo êmbolo (B), que o força a

transferir-se através do sistema de alimentação (C), até as cavidades (D).

77

Molde de compressão indireta ou transferência com

êmbolo auxiliar

É um tipo de molde no qual a transferência do material é feita por um êmbolo

independente do molde.

Característica

A câmara de compressão pode ser feita na placa superior ou na placa inferior,

dependendo da prensa a ser usada.

Funcionamento

O material é colocado na câmara de compressão (A). O molde é fechado e, em

seguida, o êmbolo da prensa atua sobre o material, transferindo o mesmo através dos

canais de alimentação secundários, até as cavidades.

78

Vantagem

Não necessita de placa intermediária

Desvantagem

Requer prensa com dupla ação.

Molde de compressão indireta ou transferência de dupla

ação

É um tipo de molde simples, constituído, geralmente, de duas partes, nas quais estão

feitas as cavidades, os machos e a câmara de compressão. Este tipo de molde é

usado em prensa de dupla ação, ou seja, com movimento vertical e horizontal, de

modo que o fechamento do molde seja efetuado pelo êmbolo horizontal e a

transferência do material pelo êmbolo vertical.

79

Funcionamento

O molde (A) é fechado através do êmbolo horizontal (B) da prensa, o material é

colocado na câmara de compressão e prensado pelo êmbolo (C), transferindo assim o

material para as cavidades.

Vantagens

- a transferência do material pode ser feita no sentido vertical ou horizontal;

- molde de fácil confecção.

80

Prensas para compressão de plástico

A prensa é uma máquina com estrutura de aço e seus movimentos podem ser

hidráulicos ou mecânicos, com o objetivo de conseguir, através dos mesmo, pressão

necessária para comprimir um corpo. É uma unidade completa com movimentos

ascendentes, descendentes ou combinados.

Constituição

A seguinte figura apresenta uma prensa típica, usada nas oficinas de transformação.

É formada pelas seguintes partes:

a – base

b – cilindro

c – êmbolo

d – coluna

e – placa móvel

f – mesa

81

Base

É constituída geralmente de aço fundido, através do qual suporta a máquina. Na sua

estrutura estão colocados os mecanismos de acionamento que comandam os

movimentos.

Cilindro

É feito de aço fundido e tem seu interior retificado, com o objetivo de guiar o êmbolo

alojado em seu interior.

Êmbolo

É constituído de aço fundido, retificado e polido. Localiza-se dentro do cilindro e é

acionado hidraulicamente.

Colunas

São feitas de aço temperado e retificado com roscas em seus extremos para permitir

a regulagem das mesas. Sua função é assegurar um perfeito ajuste entre as partes

inferior e superior do molde. Há prensas em que as colunas são substituídas pela

base e que cumprem o mesmo objetivo.

Placa móvel

É uma placa-suporte de ferro fundido, com canais em forma de “T” para fixar os

moldes. Tem incorporada uma placa com elementos calefatores, através dos quais se

consegue a temperatura adequada para moldar.

Mesa

É uma estrutura fundida com as mesmas características da placa móvel, porém, mais

robusta, para suportar a pressão exercida pelo êmbolo.

Classificação

As prensas classificam-se de acordo com seus movimentos, que podem ser

hidráulicos ou mecânicos. A orientação de êmbolo em relação à superfície da mesa

determina sua classificação em:

- ascendente

- descendente

- combinada

82

Prensa hidráulica com

movimento ascendente.

Prensa hidráulica com

movimento descendente.

83

A figura a seguir mostra uma prensa com movimentos combinados, usada em

moldagem por transferência. A placa móvel (5) efetua o fechamento do molde; logo

após, a unidade de transferência proporciona a pressão para transferir o material.

Nomenclatura

1 – base

2 – coluna

3 – mesa

4 – placa calefatora

5 – placa móvel

6 – cilindro

7 – depósito de óleo

8 – bomba hidráulica

9 – temporizador

10 – manômetro

11 – regulador da pressão de

fechamento

12 – regulador da pressão de

transferência

13 – unidade de transferência

84

Processo de cunhagem a frio

A cunhagem a frio é um dos meios de fazer com que o cunho penetre em um material

de aço denominado pastilha, fazendo com que, sob ação de uma prensa, um cunho

seja continuamente forçado na pastilha, obrigando o metal a deslocar-se e fluir para

cima em torno dele.

O processo de cunhagem constitui-se basicamente de:

- prensa hidráulica

- cunho

- pastilha

- bloco

- anel de segurança

- extrator

Prensa hidráulica

Usada para cunhagem, deve ser robusta, de grande capacidade com 50 tf/cm2 a 500

tf/cm2 de pressão, dotada de sistemas de controle de alta e baixa pressão, e com a

pressão de operação indicada claramente em um mostrador. Deve estar equipada

com todos os dispositivos de proteção necessários. O dispositivo de controle de

velocidade deve permitir um acionamento com, no máximo, 0,01 mm/s.

85

Relações para dimensionar a pastilha

d = diâmetro do cunho

h = comprimento a ser cunhado

D = diâmetro da pastilha

h = altura da pastilha

= ângulo de inclinação (3º)

D = 2,5 . d

H = d + h

Bloco de centragem

É confeccionado de aço temperado e leva um furo central que cumpre a função de

centrar a pastilha a ser cunhada, ao mesmo tempo que suporta a pressão lateral de

cunhagem, obrigando o material a fluir para cima em torno do cunho.

86

Anel de segurança

É confeccionado em aço macio e nele é alojado o bloco de centragem, para maior

segurança e para suportar a pressão lateral de cunhagem. Para diferentes dimensões

de pastilha, deve-se confeccionar um bloco de centragem, que pode ser alojado no

mesmo anel de segurança.

Extrator

É um dispositivo para retirar o cunho da pastilha após a cunhagem.

Cunho

É um modelo usinado em aço, de acordo com o perfil desejado. Após a confecção, é

temperado, revenido com uma dureza de 60 a 62 R.C.; é perfeitamente polido, isento

de qualquer irregularidade em seu polimento, para que ao cunhar não transmita suas

irregularidades de acabamento à peça cunhada. O polimento, além de proporcionar

um acabamento perfeito à cavidade cunhada, diminui o atrito, facilitando a penetração

do cunho, que deve ser de 0,005 mm/s a 0,01 mm/s.

O cunho não deve ter cantos vivos e deve ser projetado para máxima resistência

Aços recomendados para confecção de cunho

Composição química %

C Si Mn Cr Mo V W

Cunhos compridos 2,05 0,30 0,75 12,50 - - 1,30

1,55 0,30 0,25 12 0,80 0,80 -

Cunhos curtos 0,90 0,30 1,20 0,50 - 0,10 0,50

Cunhos com perfis

irregulares 0,50 0,75 0,25 1,30 - 0,20 2,50

87

Pastilha

É um material de aço macio, com estrutura uniformizada e preparada para alojar-se

no dispositivo de centragem. A superfície que recebe a cunhagem é perfeitamente

polida para facilitar a penetração do cunho e proporcionar um perfeito acabamento à

cavidade.

Aços recomendados para receber cunhagem

Comportament

o do aço

Composição química %

C Si Mn Cr Mo S P Dureza

brinell

Regular 0,08/0,13 - 0,30/0,60 - -

Max.

0,05

0

Max.

0,04

0

100 a

120

Ótimo 0,05 0,10 0,15 3,90 0,50 - - 100 a

110

88

Eletroerosão

Entende-se por eletroerosão a eliminação de partículas de materiais pela ação de

descargas elétricas. Esta usinagem é efetuada, provocando-se, entre o elétrodo e a

peça, sucessivas descargas elétricas com grande intensidade instantânea, que se

produzem em um líquido dielétrico que é freqüentemente uma mistura de

hidrocarbonatos (petróleo). Estas descargas são produzidas em diversos pontos do

elétrodo, formando progressivamente uma cavidade no material que se trabalha e

esta cavidade tem exatamente a forma do elétrodo.

A freqüência das centelhas varia de cinco mil a várias centenas de milhares por

segundo, sendo que as altas freqüências são usadas somente para operações de

acabamento.

A eletroerosão, também chamada usinagem por centelha, permite usinar com

precisão, peças de várias formas, em quaisquer tipos de aços-ligas, assim como em

todas as cerâmicas eletrocondutoras, seja qual for sua dureza.

Características das descargas elétricas por centelha

a. a densidade da corrente alcança vários milhares de amperes por milímetro

quadrado.

b. a temperatura na separação entre o elétrodo e a peça a ser erosinada é da ordem

de 10.000ºC.

c. as descargas instantâneas podem alcançar dezenas de milhares de quillowatts.

d. a pressão do impacto da centelha é de vários milhares de kgf por centímetro

quadrado (kgf/cm2).

Vantagens principais na usinagem por centelha

a. usinagem de materiais temperados;

b. as matrizes de corte podem ser mais finas, conservando, apesar disto, sua grande

resistência, por serem usinadas, após o seu tratamento térmico;

89

c. não há deformação;

d. melhor resistência do metal, que não sofre carbonização, nem microfissuras devido

ao tratamento térmico;

e. erosão em peças frágeis;

f. obtenção de formas ou impressões em cavidades de molde para plásticos.

Principais partes de uma máquina de eletroerosão

Nomenclatura

1 - cabeçote de acionamento vertical

2 – escala graduada

3 – relógio comparador

4 – porta-elétrodo

5 – volante de movimento longitudinal

6 – volante de movimento transversal

7 – coluna

8 – motor elétrico

9 – trava movimento transversal da mesa

10 – trava movimento longitudinal da mesa

11 – tanque

12 – bomba hidráulica

13 – reservatório para filtragem do dielétrico

14 – osciloscópio

90

15 – base

Funcionamento

O funcionamento do processo de eletroerosão está indicado no esquema de um

circuito básico.

A peça a ser trabalhada (A) é imersa no tanque de líquido dielétrico (B) que

geralmente é óleo parafínico. Sobre o tanque está montado o eixo de alimentação (C),

que leva o elétrodo (D) no mandril do eixo.

O elétrodo é baixado para a peça através da cremalheira e do pinhão (E), que são

operadas pelo servomotor (F). Os contatos elétricos são ligados ao elétrodo e a peça;

enquanto o dielétrico é constantemente circulado pela bomba (G). A borra formada

pelas partículas eliminadas pela erosão, é retida pelo filtro.

91

A centelha é produzida pela descarga de um condensador (I) e seu tempo é

controlado pela capacidade do mesmo. O condensador é recarregado após cada

descarga, por uma fonte de corrente contínua, através de um resistor (J).

Este resistor controla o recarregamento e também o centelhamento necessário para

possibilitar a desionização do dielétrico após cada descarga e permitir a saída das

partículas de metal.

O condensador é carregado por uma ação controlada, até que seu potencial seja

suficiente para romper o isolante dielétrico no espaço de separação entre o elétrodo e

a peça. Então ocorre uma descarga, cuja duração é controlada à medida que o

condensador fornece energia.

Este ciclo é rapidamente repetido. O divisor de potencial (L) controla o espaço entre o

elétrodo e a peça, com precisão.

Características do elétrodo

Deve ser de cobre-tungstênio, cobre eletrolítico ou grafita.

92

Molde para sopro

Definição

O molde de sopro é uma unidade usinada ou fundida, com a forma externa do produto

que se deseja produzir. É formado de uma ou mais cavidades, dependendo do

processo e da máquina a ser utilizada. O molde de sopro ou a ar comprimido, é,

geralmente, usado em produtos ocos, como frascos, galões, bolas e outros.

Consiste na introdução do ar comprimido em um tubo extrudado, para enche-lo. A

expansão do tubo é controlada por um molde devidamente fechado, com a forma do

produto desejada.

A figura a seguir mostra um princípio de moldagem por sopro, ou seja, com a

introdução do ar comprimido.

Funcionamento

93

O molde aberto sob o cabeçote da máquina (a), espera que o tubo extrudado alcance

o comprimento desejado (b); a seguir, o molde se fecha, cortando a extremidade

superior do tubo.

Tão logo o molde se feche, um movimento simultâneo introduz um dispositivo (c) que

deixa passar o ar comprimido, enchendo o tubo e forçando o plástico, ainda quente, a

tomar a forma da cavidade do molde.

Características

É uma ferramenta constituída apenas de partes fêmeas (geralmente duas), com área

de corte em parte de seu contorno, para comprimir o tubo extrudado.

O molde para sopro é, geralmente, obtido por meio de usinagem em um bloco de aço,

ou fundido através de um modelo previamente construído com o perfil desejado.

O aço macio é empregado para a estrutura central do molde, sendo que os postiços

que constituem as áreas de corte são feitos em aço cromo-níquel cementado e

temperado.

Os materiais mais usados para conseguir um molde através de fundição são os

seguintes:

- alumínio

- bronze

- cobre-berílio

94

- kirsite

Dentre os materiais usados para fundir, o cobre-berílio e o kirsite são os que

apresentam melhores características, sendo que o bronze e o alumínio oferecem

pouca resistência à pressão e, na fundição, torna-se difícil a eliminação dos poros.

Área de corte

É uma parte do molde que é usinada, formando um alto relevo que serve para

comprimir o tubo extrudado, no contorno da cavidade do molde, cortando-o

posteriormente. Geralmente, estas zonas correspondem, no caso de um frasco, ao

gargalo e ao fundo.

As secções correspondentes à área de corte que comprime o tubo extrudado são de

formas variadas.

Perfil da área de corte geralmente mais

usado.

Área de corte em alto relevo, o qual é

empregado quando se quer evitar

seções delgadas ou rompimento na

linha de união do produto moldado.

95

O ângulo menor tende a

empurrar o plástico para o

interior do produto soprado e

aumentar a espessura da

parede da linha de união do

produto. Obtém-se outro perfil

da área de corte, para aumentar

a espessura da parede, na linha

de união do produto, fazendo-se

uma retenção ou dique nas

bordas de pressão.

Para assegurar um produto soprado, com um

mínimo de rebarba superficial, depois de

retirar a sobra do tubo extrudado faz-se uma

área de corte com perfis mais agudo, sendo

que este tipo de perfil só é possível aplicar

em moldes confeccionados com materiais

duros, como cobre-berílio ou aço.