Mario Amato
FERRAMENTEIRO DE FERRAMENTEIRO DE FERRAMENTEIRO DE FERRAMENTEIRO DE
MOLDES PARA MOLDES PARA MOLDES PARA MOLDES PARA PLÁSTICOSPLÁSTICOSPLÁSTICOSPLÁSTICOS
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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.
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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
7.Placa porta-extratores
15.Placa de montagem dos postiços
superior e inferior
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.
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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.
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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.
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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
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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
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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 camis a
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.
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Sistema de extração por placa impulsora - por lâmin as
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
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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.
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Funcionamento
A placa extratora, durante a extração do produto, é deslocada para a frente, acionada
pela placa impulsora.
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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 tiran tes
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.
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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.
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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.
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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.
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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
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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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.
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- 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).
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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
d1 = diâmetro da entrada
constante = 4,5
Sendo: 4,5
Dd =
1
Exemplo:
D = 6 mm
Sendo: mm 1,33d4,5
6d4,5
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 = 3,1416.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 = 3,1416.r2 = 3,14 . 9 = 28,26 mm2
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Área de entrada = 20
28,26 = 1,41 mm2
P = →2,5
1,41P = 0,75 mm
L = P.2,5→ L = 0,75 . 2,5→ L = 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
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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).
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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
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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.
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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.
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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.
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- 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.
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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.
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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.
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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.
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Aplicação
Em moldes com cavidades múltiplas com injeção central.
Em moldes para produtos com grande área e com entradas múltiplas.
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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.
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3. Partes móveis operadas pelo sistema de extração. Em (a) molde fechado , em (b)
molde aberto com sistema de extração acionado.
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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.
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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.
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Método de refrigeração
Para machos em série.
Método para refrigeração de unidade-macho.
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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.
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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
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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.
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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
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
O comprimento é
relacionado com a
altura da matriz
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 mater iais 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:
DFC . 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 - H V=
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:
cmVmmVV10VrV3322 10 100 . 10 . . 14,3→3140→.14,3→.14,3→.π
11111===== h
M = 1,1 V1 . D g 4,73 M 1,37 . 3,14 . 1,1 M == →→
cm3 10,350 V
1,3714,19 V
1,373 . 4,73 V
DFC . M V ===== →→
Área da câmara
cm 7,06 A 3,14 . 225 A ,14 . 210 W A .
210 W A
2 →→3→π =+=+=
mm 10,2 H 7,21 H 3,14 - 10,35 H - H V →06,7
→06,7
→V1 ===A
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.
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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
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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
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Prensa hidráulica com
movimento ascendente.
Prensa hidráulica com
movimento descendente.
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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
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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.
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Relações para dimensionar a pastilha
d = diâmetro do cunho
h = comprimento a ser cunhado
D = diâmetro da pastilha
h = altura da pastilha
α = 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.
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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
2,05 0,30 0,75 12,50 - - 1,30 Cunhos compridos
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
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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
Composição química % Comportament
o do aço 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
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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 centelh a
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;
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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
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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.
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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.
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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
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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
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- 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.
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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.
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