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FACULDADE ANHANGUERA DE SANTA BRBARA CURSO ENGENHARIA DE PRODUO

PROJETO E FABRICAO DE MOLDE E PROCESSO PARA INJEO DE PLSTICO.

Santa Brbara DOeste - SP 2011

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APARECIDO MARTINS LOPES FRANCISCO ANTONIO CLEMENTINO PAULO BENTO BARO VALDECIR J. CIARELLI JUNIOR VALDIR BRANDO JUNIOR

RA 6221342 RA 1803296719 RA 6220530 RA 739949 RA 6219528

PROJETO E FABRICAO DE MOLDE E PROCESSO PARA INJEO DE PLSTICO.

Trabalho apresentado

de como

Concluso exigncia do

de

Curso de

Grau

Bacharel em Engenharia de Produo pela Faculdade DOeste. Anhanguera de Santa Brbara

Orientador: Prof. Esp. Gilberto Santos

FACULDADE ANHANGUERA DE SANTA BRBARA DOESTE / SP 2011.

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FOLHA DE APROVAOAPARECIDO MARTINS LOPES FRANCISCO ANTONIO CLEMENTINO PAULO BENTO BARO VALDECIR J. CIARELLI JUNIOR VALDIR BRANDO JUNIOR RA 6221342 RA 1803296719 RA 6220530 RA 739949 RA 6219528

PROJETO E FABRICAO DE MOLDE E PROCESSO PARA INJEO DE PLSTICO.Santa Brbara DOeste, 16, Maio de 2011.

_________________________________ Prof. Esp. Gilberto Santos Orientador Faculdade Anhanguera de Santa Brbara DOeste Banca examinadora

1)

Prof.Ms. Pedro Luiz Sasseron

_________________________

2)

Prof. Esp. Ricardo Rodrigo Alves

_________________________

3)

Prof. Esp. Rodolpho Almeida Sanches

_________________________

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DEDICATRIA

Dedicamos este trabalho s nossas famlias que nos deram todo apoio e motivao, para cumprirmos mais uma etapa de nossas vidas.

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AGRADECIMENTOS

Agradecemos primeiramente a Deus, pois o criador de tudo e de todas as coisas e sem Ele nada do que h seria. Aos nossos pais que com muito amor e carinho nos criaram e nos prepararam para enfrentar todos os obstculos que surgiriam em nossos caminhos, e aos nossos familiares, que nos incentivaram e nos deram foras para que nos momentos mais difceis em que pensamos em desistir diante das dificuldades que nos foram impostas, e em especial ao Prof. Esp. Gilberto Santos, que nos assistiu e foi de grande importncia para a realizao desse trabalho.

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RESUMO

O sistema de injeo plstica vem crescendo muito, tornando-se competitivo a cada dia, inserindo-se dentro deste contexto, esto algumas tcnicas para projetar um molde plstico. Em decorrncia dessa realidade, o projeto de moldes plsticos ocupa um papel fundamental no custo final do produto, de modo que a capacidade tcnica do projetista ser um diferencial no desenvolvimento da ferramenta. O presente trabalho tem por objetivo estudar quais os principais componentes para o desenvolvimento de um projeto de molde plstico. Procura-se identificar e conhecer as principais tcnicas utilizadas no sistema de projeto de moldes plsticos, analisar criticamente a teoria com a prtica encontrada no desenvolvimento da ferramenta utilizada para o estudo. No desenvolvimento do estudo de caso foi mostrado que o projeto executado de forma criteriosa elimina posteriores retrabalhos, melhorando a qualidade do produto. Inicialmente planejou-se a produo de 40.000 peas por ms, objetivo alcanado com projeto diferente da idia original, que por sua vez foi mais econmica. Com isso demonstra-se a efetividade dos conceitos apresentados. Alm disso, o trabalho foi de grande serventia para o aperfeioamento e experincia dos autores na rea de ferramentas de injeo de termoplstico e esperamos maiores pretenses que contribua com os interessados neste trabalho.

Palavras-chave: Molde plstico. Cabea transparente. Medidores de vazo.

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SUMRIO Introduo .....................................................................................................................10 1.1.......................................................................................................................O bjetivo geral ...................................................................................................11 1.2.......................................................................................................................O bjetivos especficos .......................................................................................11 1.3.......................................................................................................................M etodologia......................................................................................................12 1.4.......................................................................................................................J ustificativas ....................................................................................................12 1.5.......................................................................................................................L imitaes do trabalho ....................................................................................12 2. Histria do plstico .....................................................................................................13 2.1 Processos de injeo ...................................................................................14 2.2 Moldes para injeo .....................................................................................18 2.3 Sistemas de cmara quente .........................................................................20 2.4 Sistemas de canal frio ..................................................................................31 2.5 Sadas de ar .................................................................................................40 2.6 Sistemas de extrao ...................................................................................41 2.7 Aos para moldes.........................................................................................44 2.8 Contraes do material ................................................................................47 2.9 Tolerncias da pea .....................................................................................48 2.10 Tipos de plsticos.......................................................................................50 2.11 Softwares para modelao .........................................................................52 3. Estudo de caso...........................................................................................................54 3.1 Processos de injeo ...................................................................................56 3.2 Sistemas de refrigerao..............................................................................57 3.3 Sistemas de extrao ...................................................................................59 3.4 Materiais para confeco do molde..............................................................61 4. Resultados obtidos.....................................................................................................62 5. Concluso ..................................................................................................................63 6. Referncia bibliogrfica utilizada................................................................................64 7. Referencia bibliogrfica consultada............................................................................65

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NDICE DE FIGURAS Figura 1 Processo de injeo do molde .....................................................................15 Figura 2 Componente do molde ..................................................................................19 Figura 3 Bucha quente ...............................................................................................22 Figura 4 Sistemas com Manifolds ..............................................................................22 Figura 5 Sistemas valvulados Valve gate.................................................................23 Figura 6 Componente da Cmara Quente ..................................................................24 Figura 7 Sistemas de refrigerao para Cmara quente.............................................25 Figura 8 Placa porta manifold......................................................................................26 Figura 9 Sistemas do parafuso de trao de cmara quente......................................27 Figura 10 Sistema Colunamento das placas de cmara quente .................................28 Figura 11 Sistema das Canaletas de passagem dos cabos........................................29 Figura 12 Canais de enchimento.................................................................................32 Figura 13 Poo frio mal dimensionado .......................................................................33 Figura 14 Poo frio bem dimensionado ......................................................................33 Figura 15 Tipos de geometria de canal de enchimento ..............................................35 Figura 16 Gate Entrada Restrita .................................................................................35 Figura 17 Gate Entrada Restrita Circular ...................................................................36 Figura 18 Gate Leque ................................................................................................36 Figura 19 Gate Aba .....................................................................................................37 Figura 20 Gate Entrada Capilar...................................................................................38 Figura 21 Gate Cunha .................................................................................................39 Figura 22 Gate Unha de Gato .....................................................................................39 Figura 23 Gate Submarino ..........................................................................................40 Figura 24 Sistema de Extrao ...................................................................................41 Figura 25 Sistema de Extrao por Bucha ..................................................................42 Figura 26 Sistema de Extrao por Placa ...................................................................43

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Figura 27 Sistema de Extrao por Pina ...................................................................43 Figura 28 Sistema de Extrao por Ar Comprimido ....................................................44 Figura 29 Cabea Transparente..................................................................................54 Figura 30 Montagem do molde....................................................................................56 Figura 31 Sistema de Injeo......................................................................................57

Figura 32 Percurso da gua no molde........................................................................58 Figura 33 Percurso da refrigerao.............................................................................59 Figura 34 Sistema de extrao....................................................................................60

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NDICE DE TABELAS

Tabela 1 Tabela de torque dos parafusos de trao ...................................................27 Tabela 2 Tabela de Padres de alojamento dos cabos de cmara quente ................30 Tabela 3 Tabela de distncia mnima entre as buchas quentes .................................31 Tabela 4 Tabela de contrao ....................................................................................49 Tabela 5 Caractersticas de softwares 2D e 3D ..........................................................52

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Introduo O sistema de injeo plstica vem crescendo muito, tornando se competitivo a cada dia, inserindo dentro deste contexto esto algumas tcnicas para projetar um molde plstico. Preos baixos e qualidades so requisitos essenciais para as empresas que querem continuar no mercado. As exigncias dos clientes e a necessidade de reduo de custo fazem com que as organizaes busquem novas estratgias para tornar seu produto mais competitivo no mercado. Em decorrncia dessa realidade, o projeto de moldes plsticos ocupa um papel fundamental no custo final do produto, de modo que a capacidade tcnica do projetista ser um diferencial no desenvolvimento da ferramenta. Segundo Glanvill e Denton (1994), a indstria tem se expandido extraordinariamente desde 1945 e parte substancial deste desenvolvimento ocorreu no campo de moldagem por injeo. Esse fato, por sua vez, provocou um aumento muito grande no numero, tamanho, preciso e confiabilidade das ferramentas de injeo utilizadas, juntamente com um aumento correspondente no nmero de engenheiros empenhados nos projetos e fabricao de moldes. Esta expanso na moldagem de plstico na pratica, esta mais adiantada que na literatura tcnica disponvel. Por outro lado, igualmente notada a ausncia de publicao sobre os princpios fundamentais do projeto e desempenho dos moldes. Tais trabalhos quando so na maioria, de natureza geral ou sobre certos dispositivos especficos. Por esta razo, os projetistas jovens tm que adquirir sua tecnologia atravs do conhecimento emprico e da experincia, sem dispor de elementos fundamentais e tericos adequados. O presente trabalho tem por objetivo estudar quais os principais componentes para o desenvolvimento de um projeto de molde plstico.

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Procura-se identificar e conhecer as principais tcnicas utilizadas no sistema de projeto de moldes plsticos, analisarem criticamente a teoria com a prtica encontrada no desenvolvimento da ferramenta utilizada para o estudo. Para o melhor entendimento do trabalho, o mesmo foi dividido da seguinte forma: Apresentada a histria da criao do plstico, onde relata o surgimento e a classificao dos polmeros, o processo de injeo, falando sobre as principais caractersticas a se observar no processo de injeo. Molde de injeo e seus componentes, mostrando os principais itens que compe o molde. Sistema de cmara quente, as vantagens da utilizao de cmara quente e os tipos de sistema de cmara quente. O sistema de canal frio, ilustra os tipos de canal frio e qual geometria melhor se aplica no produto projetado. Sero discutidas as sadas de ar, mostra os problemas gerados pela liberao do gs dos polmeros e como devemos fazer para evitarmos esse problema e o sistema de extrao, onde conta como feita a extrao e os tipos de extratores que so utilizados nos projetos de moldes. Sero abordados os aos para moldes, onde mostra os requisitos fundamentais para a escolha do material que ser fabricado o porta molde e as cavidades. Apresenta-se a contrao dos materiais plsticos, falando como ela ir influenciar no produto e como devemos calcular essa diferena na pea final e sero discutidas as tolerncias da pea para melhor desempenho da ferramenta. Sero abordados os tipos de plsticos, mostrando a sua utilizao e seus benefcios onde foram usados softwares utilizados para desenvolvimento do projeto, ilustrando a evoluo dos softwares na rea de projetos de moldes.

1.1

Objetivo geral Esse trabalho tem como objetivo apresentar um estudo de viabilidade

econmica de um processo de fabricao de um ferramental para injeo plstica, bem como o impacto de seus benefcios agregados ao produto em relao reduo de perdas pelos processos comparados em questo. 1.2 Objetivos especficos

- Estudar os conceitos aplicados a construo de moldes cmara de canal quente

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- Reduzir custos de fabricao de moldes - Otimizar tempo do ciclo de injeo - Estudar a viabilidade de aumento do nmero de cavidades

1.3

Metodologia

Partimos de uma reviso bibliogrfica e de um projeto pr existente com um ferramental de 3 cavidades, tendo como referncia o estudo da aplicao do sistema por cmara quente, que implicaria em reduo da matria prima, tempo de ciclo e por fim a reduo do custo no produto final. Realizou-se a concepo do projeto, a partir da utilizao de um Software especfico (Pro-E). Os materiais foram especificados atravs de tabelas normalizadas conforme ABNT. A confeco do molde ficou destinada a contratao de uma empresa especializada no assunto. O que resultou num ferramental de 4 cavidades dando um ganho acima do esperado. 1.4 Justificativas

O que nos levou ao desenvolvimento desse trabalho foi a pouca literatura sobre o assunto no mercado que abrangesse essa rea. Visto a necessidade desse tipo de literatura, optamos por realizar um estudo completo e comparativo das tecnologias atuais com as que esto entrando em alta no mercado, para mostrar atravs de um estudo de caso a eficincia dos novos sistemas que esto surgindo no mercado e apresentar de forma clara, que vale a pena um bom investimento para colher os resultados de um bom trabalho, cujos recursos resultem em retornos satisfatrios para sua organizao. 1.5 Limitaes do trabalho

Foram encontrados alguns obstculos com respeito a mais detalhes, devido a algumas particularidades por parte do produto em questo, ocorreram algumas resistncias iniciais quanto ao alto investimento inicial, mas que aps a realizao do mesmo, pautado pelo sucesso esperado, foram extintas todas as resistncias, o que nos proporcionou grande desempenho do projeto.

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Histria do plstico A criao do plstico no se pode atribuir a uma nica pessoa, mas sim a

vrios pesquisadores, onde gradativamente houve uma evoluo, chegando aos dias atuais era do plstico, sendo o plstico um nome genrico, pois "plstico" se refere os vrios materiais com caractersticas e composies diferentes. Podemos dizer que as pesquisas de grande importncia comearam j no sculo passado. Tendo incio em 1863 com o celulide (nitrato de celulose), obtido atravs do cozimento de fibras de madeira com cido ntrico, com o objetivo de substituir o marfim. Porm devido a sua fragilidade a luz e calor o mesmo no teve boa aceitao, mas despertou o interesse em novas pesquisas. Em 1907, surgiu o primeiro plstico de aceitao e interesse comercial o Bakelite (Hendrik Bakeland), ficando restrita a aplicao em materiais eltricos. Aps 1930, surgiram s primeiras resinas, permitindo novas pesquisas e surgimento de vrios outros polmeros a partir dali, pois foi aps 1930 que o Professor Hermann Standiger desenvolveu o modelo estrutural dos polmeros. J atualmente os polmeros exercem grande importncia, estando presente na medicina, nas construes, no esporte, nos automveis e etc. (GEPLASTICS,2008) A maioria das matrias-prima para o desenvolvimento dos plsticos obtida do petrleo, e em menor escala do gs e da hulha. E das fontes naturais, da celulose obtm-se os polmeros celulsicos como: nitrato de celulose, propinato de celulose e outros. Da seringueira, a borracha natural. Os polmeros obtidos pelas matrias-prima esto sendo substitudos pelos polmeros obtidos por fontes sintticas, ou seja, as resinas naturais so copiadas em laboratrio, obtendo-se as resinas sintticas. Polmeros so grandes molculas formadas por repeties de uma unidade qumica chamada mero. Dependendo da formao molecular, o polmero pode ser classificado como:

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Termofixo: Conhecido tambm como termoestvel ou termorrgido, devido a sua formao molecular, este depois de moldado no poder fluir novamente, ex: bakelite, polister, borracha vulcanizada, etc. De forma genrica poderia falar aqui de Durmetros e Elastmeros, porm o que mais interessa aqui os Termoplsticos. Termoplstico: J a estrutura molecular deste permite que seja moldado por vrias vezes, ou seja, reciclvel. Divide-se em dois subgrupos: Amorfos e Semicristalinos e em trs categorias a seguir: Alm da diversidade de termoplsticos existente na atualidade, podem-se reforar esta, atravs de fibras de vidro, carga mineral e aditiva. Tambm a misturas de polmeros sintticos, quanto grande quantidade de reforos, formam as Blendas. Sendo os plsticos codificados pela norma DIN 7728. A substituio do plstico por matrias-primas tradicionais a exemplo do vidro e do metal pode evidenciar o indicador de desenvolvimento tecnolgico de um pas. Setores como os de utilidades domsticas, construo civil, brinquedos e calados utilizam cada vez mais plsticos, assim como, setores intensivos de tecnologia, como os de sade, eletroeletrnicos, aviao e indstria automotiva que aumentam a cada ano, o uso do plstico em seus produtos. Sua versatilidade em relao complexidade de peas e possibilidades de materiais o torna quase insubstituvel. Os plsticos so moldados com ferramentas adequadas nas condies a quente e a frio. Um dos pontos-chave de todo o desenvolvimento industrial o projeto de alto padro e a construo moderna de moldes de plstico. Esta a nica forma de satisfazer a demanda rapidamente crescente de produtos de plstico diretos ou indiretos que se manifesta em praticamente toda a produo industrial. (GEPLASTICS, 2008). 2.1 Processo de Injeo O processo de injeo uma fase onde o material transportado para as cavidades do molde, sob presso, sendo que temos dois fatores importantes: as velocidades e as presses de injeo, estes sero vistos melhor na escolha de mquina e estimativas de injeo. Conforme ilustrado na figura 1. Aqui nesta fase a influncia de um bom molde importante, pois se este no proporcionar o escoamento laminar do plstico, poder haver turbulncias, provocando empenamentos, tenses internas e contraes no produto.

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Conforme j visto, nesta fase dois fatores so importantes, a presso e a velocidade de injeo. Portanto na escolha da injetora, principalmente quando se deseja injetar peas tcnicas, devem ser analisadas quantas fases de injeo o comando da mquina oferece. Pelo menos trs fases de injeo para peas tcnicas so interessantes ter, sendo que algumas injetoras oferecem at 10 fases. Estes dois fatores comentados (velocidade e presso) dependem de alguns pontos: geometria da pea, material a ser injetada, temperatura do molde e geometria do canal e pontos de injeo. (CARAMURU,2009)

Fonte: (CARAMURU 2009) Figura 1 Processo de injeo do molde

Vantagens e Desvantagens do Processo de Injeo Vantagens: Peas podem ser produzidas com altas taxas de produtividade; Produo de peas com grandes volumes; Custo de mo de obra relativamente baixo; Peas requerem pouco ou nenhum acabamento; As peas podem ser moldadas com insertos metlicos. Desvantagens: Competio acirrada oferece baixa margem de lucro; Moldes possuem preo elevado em comparao a outros processos; o Falta de conhecimento nos fundamentos do processo causa problemas.

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Temperatura A temperatura est relacionada ao cilindro injetor, onde existem resistncias que geram calor em vrias zonas conforme solicitado (zona de alimentao, zona de compresso, zona de homogeneizao e bico). Para controlar a temperatura nas zonas de aquecimento, as quais correspondem a uma determinada fase de plastificao, programado valores em Celsius (graus centgrados), e em algumas injetoras possvel programar um valor mximo e mnimo. Os comandos comuns so: on-off (proporcional) normalmente expresso em porcentagem; PID (proporcional, derivativo e integral), este expresso em graus, onde se pode ter maior preciso e controle da temperatura. A temperatura a ser utilizada fornecida pelo fabricante do material, existindo uma margem de atuao, como ser visto a frente nos captulos de estimativa e escolha de injetora. (CARAMURU, 2009). Encosto do Bico Nesta funo o bico est relacionado com o tipo de molde a ser usado e matria-prima. Quando o molde tem uma bucha e bico convencional normalmente necessrio o movimento do bico, para que o material no congele. Quando se usa bicos especiais, bico quente ou bucha quente, o bico trabalha encostado, sem necessidade de movimentos durante o ciclo. Os tipos mais conhecidos de bicos so: a) Bico Standard: o bico mais comum e mais durvel, usado na maioria das injetoras. b) Bico de canal reverso: utilizado para materiais que tendem cristalizao como poliamidas e semelhantes, onde o ponto de fuso limitado e quando submetidos a altas temperaturas tendem a escorrer no bico. c) Bicos valvulados: tendo de valvulao pneumtica, mecnica e hidrulica; so aplicados em materiais com alto ndice de fluidez e para materiais que exigem alta contrapresso no processo de plastificao ou em injetoras verticais. d) Bico Quente: este fica encostado na cavidade eliminando o canal de injeo. Independente dos bicos a serem usados estes devem ter o dimetro do furo menor que o dimetro do canal de injeo (bucha). No considere isto para o bico e canal quente, pois tem outra concepo. Recalque

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Posterior a fase de injeo, esta tem a funo de complementar a injeo. O recalque o responsvel em garantir a preciso do preenchimento do molde. Deve-se ter cuidado na regulagem dos parmetros nesta fase, pois se muito altos forem os parmetros nesta fase, podero surgir problemas como: rebarbas no produto, dificuldade de extrao, tenses e outros; por outro lado se baixos demais forem os parmetros, poder surgir chupamento e variaes no dimensional do produto. Aqui os fatores importantes so: presso e tempo de recalque e ou posio do parafuso. Sendo assim a presso de recalque deve ser menor que a presso de injeo, nunca igual ou muito prximo, caso contrrio o recalque no ter funo. (CARAMURU, 2009). Plastificao / Resfriamento Durante a plastificao j estar ocorrendo o resfriamento, que dado em segundos, para que ocorra a solidificao do material dentro do molde, at que se possa extrair o produto moldado sem danos. O tempo de resfriamento esta relacionado com o volume do produto e suas espessuras mximas. Tendo em vista ento a necessidade de resfriar o material moldado na injeo, trivial que deve estar o molde em temperatura suficientemente baixa para que possa haver a troca de calor do material moldado com o molde. Dependendo do tipo de material, do tipo de molde, do peso de injeo / peso do ferramental e outros, poder ser usado para refrigerao, gua fria, gua aquecida e ou leo. O caminho do sistema de resfriamento no molde no poder estar muito prximo das cavidades e ou face do molde, a fim de evitar falhas ou junes frias no produto injetado. Por outro lado refrigerao no pode estar muito longe das cavidades, pois pode dificultar a troca de calor necessria. J a plastificao a preparao do material para a prxima injeo. So nesta fase que agem as fontes de calor, provenientes das resistncias que envolvem o cilindro e do atrito gerado pelo movimento da rosca, estas fontes so as que sero responsveis pela homogeneizao do material, e eliminao dos gases. Aqui encontramos parmetros importantes como: velocidade de plastificao,

contrapresso, dosagem e descompresso. Sendo que, necessrio certo cuidado com a contrapresso, pois tem a funo de exercer uma presso contrria ao recuo do parafuso, onde quanto maior, maior ser a contribuio de gerao de calor,

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podendo ento degradar o material devido o aumento de atrito entre a rosca e o material. O mesmo poder acontecer se a velocidade de plastificao for muito alta. (CARAMURU, 2009).

Abertura / Extrao Estas funes so bsicas e esto relacionadas ao molde, onde os movimentos podem influenciar no tempo total de ciclo, portanto os parmetros principais so os de velocidade e presso. As influncias com relao mquina sero vistas no captulo escolha da injetora. J no produto a extrao pode exercer influncia, pois as velocidades e presses, exageradamente programadas, podem marcar o produto injetado, e como visto acima, o tempo de resfriamento tambm deve ser o suficiente, para que quando o extrator empurrar o produto, no ocorra marcas. Fechamento Normalmente expresso em T (tonelada) ou KN (kilonewton), a fora que atua para manter o molde fechado, pois durante a injeo existir uma fora contrria. Aqui possvel estimar a tonelagem mdia necessria, sendo que esta calculada em funo da rea projetada do produto no molde e da espessura mdia das paredes do produto. Ento possvel e importante estimar a tonelagem. Como estimar ser visto adiante. (CARAMURU,2009) 2.2 Moldes para Injeo Um item fundamental para uma boa moldagem de um determinado plstico , sem dvida, o molde, no que diz respeito ao seu projeto e material com o qual foi construdo. Molde para injeo , sem dvida, uma das partes mais caras no desenvolvimento de uma pea projetada para ser obtida por este processo. Da, o projeto do molde, bem como o material que ser usado em sua construo, merece ampla discusso.

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Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figuras 2 Componentes do molde

Conforme visto na figura 2, um molde constitudo de, no mnimo, duas partes. Uma instalada na placa estacionria e a outra na placa mvel. Possui colunas e buchas guias, que direcionam a mvel a se juntar a fixa, num ajuste perfeito. O alinhamento das duas metades fundamental, evitando-se assim qualquer vazamento do plstico quando o mesmo injetado sob alta presso na cavidade. Sempre que possvel o molde projetado de modo que as peas injetadas permaneam na metade mvel do molde, para facilitar sua remoo. Os canais de alimentao so pontos entre o canal de injeo e a cavidade. No projeto de molde so considerados o tamanho, tipo e posio destes canais. Tambm se pode fabricar moldes sem canais de distribuio, o que consiste em moldes com cmera ou bico quente, onde no ter o canal de distribuio e sim em cada cavidade um bico injetor. Na confeco de molde com cmera quente

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preciso desenvolver o projeto da ferramenta em conjunto com o fornecedor da cmera quente. (GEPLASTICS,2008)

2.3

Sistema de Cmara Quente

O que um Sistema de Cmara Quente? O Sistema de Cmara Quente a forma mais eficiente de se aperfeioar a produo e melhorar a qualidade de um produto injetado. Este sistema basicamente uma extenso do bico de injeo da mquina, funcionando como distribuidor do fluxo para cada uma das cavidades. Atravs de canais de distribuio constantemente aquecidos, possvel manter o material na mesma temperatura do cilindro da mquina injetora, livre de variaes e sem os inconvenientes canais de alimentao (galhos). (POLIMOLD,2009)

Porque utilizar Sistemas de Cmara Quente? A utilizao de sistemas de cmara quente pode oferecer diversas vantagens se comparado aos sistemas convencionais de canal frio, tais como: Reduo de Custo Economia na utilizao de matria prima. Custo operacional reduzido. Menor ciclo de injeo. Flexibilidade no Projeto Facilidade na definio dos pontos de alimentao de grandes peas. Eliminao da necessidade de balanceamento dos canais. Diversificao dos tipos de entrada de material. Elaborao de projetos compactos. Maior nmero e possibilidades de pontos de injeo. Ampla variedade de buchas de injeo e de ponteiras. Fcil obteno de layouts com fluxo equilibrado. Aplicaes para moldes de produo e de peas tcnicas. Reduo do Tempo de Ciclo Reduo do tempo de resfriamento.

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No h a necessidade de solidificao de canais de alimentao. Cursos de abertura reduzidos. Ideal para moldes de paredes finas.

Melhoria na Qualidade das Peas Moldadas Iseno de contaminao. Maior uniformidade dimensional no produto acabado. Vestgios de injeo podem ser controlados e em alguns casos tornamse praticamente imperceptveis. Menor tenso residual nos componentes moldados. Eliminao de operaes secundrias. Maior Eficincia do Equipamento Utilizao de mquinas com menor capacidade de fora de fechamento e capacidade de plastificao. Reduo da quantidade de moinhos granuladores para moagem de canais. Fcil alterao de material e de cor. Menor presso de injeo. Tipos de Sistema de Cmara Quente As cmaras quentes so apresentadas em trs diferentes tipos, todas confeccionadas com componentes padronizados. Bucha Quente As buchas quentes so destinadas para injeo em moldes com uma nica cavidade, ou em moldes onde se queira eliminar somente o canal principal. Elas reduzem o ciclo e a quantidade de material para reciclagem, melhoram a qualidade do produto injetado, e conferem ainda timo acabamento nas resinas: PP, PS, PEBD, PEAD e ABS. Disponveis em diversas configuraes, para diferentes materiais e tipos de vestgios, capacidade de injeo de 1 at 1500 gramas, enfim, um vasto leque de opes para qualquer tipo de aplicao. (POLIMOLD,2009) Caractersticas: Eliminao do convencional canal frio.

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Reduo do ciclo de injeo. Incremento na produo. Melhor qualidade do produto acabado. Vestgio mnimo no ponto de alimentao (gate).

Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 3 Bucha quente

Sistemas com Manifolds So sistemas completos, basicamente uma extenso do bico de injeo da mquina, funcionando como distribuidor do fluxo para cada uma das cavidades. Atravs de um projeto que pode utilizar vrias buchas e um ou mais manifolds com canais de distribuio constantemente aquecidos, possvel manter o material na mesma temperatura do cilindro da mquina injetora, livre de variaes e sem os inconvenientes canais de alimentao (galhos). Para este tipo de sistema h trs modelos de buchas, cada uma delas para diversas aplicaes e tipos de produtos. Caractersticas: Alta velocidade de fluxo. Reduo da Presso utilizada. Material livre de tenses. Melhor balanceamento do fluxo para as cavidades. Maior economia de material utilizado. Massa plstica termicamente homognea.

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Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 4 Sistemas com Manifolds

Sistemas Valvulados Valve Gate A POLIMOLD desenvolveu um sistema valvulado para diversas aplicaes, graas grande variedade de buchas, a srie POLIVALVE um completo e integrado sistema de injeo que conta com cilindros, dispositivos de acionamento, elementos de travamento entre outros. Disponvel em duas verses a Standard e a Facilit.

Caractersticas: Fcil fluxo de injeo. Vestgio imperceptvel no ponto de alimentao. Ideal para injeo de peas com massa volumtrica variada em um mesmo molde. Produto isento de linha de solda (junta fria). Pea injetada com menor taxa de cisalhamento, resultando em melhor qualidade do produto.

Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 5 Sistemas valvulados Valve gate

Projetos de Cmara Quente

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A cmara quente um dos elementos constituintes do sistema de injeo do plstico, que serve para manter o material aquecido antes de ser injetado no molde, fazendo com que o mesmo tenha uma melhor fluidez antes do preenchimento da cavidade do molde. Ele composto dos seguintes elementos: anel de centragem, bucha acopladora, suporte superior, suporte central e centralizador e pino de localizao. Mostrados na figura 6 e descritos de forma detalhada nos prximos itens.

Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 6 Componente da Cmara Quente

Componentes para o Sistema de Cmara Quente Anel de Centragem fornecido com o dimetro determinado pelo cliente, de acordo com o modelo da mquina injetora a ser utilizada.

Bucha Acopladora Padro e Extendidas com Resistncia As Buchas Padro ou Extendidas so fornecidas conforme determinao do cliente com relao ao raio ou ngulo, de acordo com a mquina injetora a ser utilizada.

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Suporte Superior Situado entre o manifold e a placa base superior, so fornecidos em titnio, para um melhor isolamento e uniformidade de temperatura, e retificados prevendo um afastamento frio (G) entre o manifold e a placa base superior. Assim, quando o sistema for aquecido e houver a dilatao trmica, ocorrer uma presso (efeito sanduche) entre as cabeas das buchas quentes, manifold e a placa base superior, presso essa que tem, por objetivo, evitar vazamentos. Suporte Central e Centralizador Espaador situado entre a placa porta matriz (P1) e o manifold na mesma linha do bico da mquina, para suportar a presso de injeo da mquina injetora. fornecido em titnio, para melhor isolamento e uniformidade de temperatura. O centralizador montado junto ao suporte central para centralizao do manifold. Pino de Localizao O pino de localizao necessrio para alinhar o manifold durante a montagem. Estes pinos permitem que ocorra a dilatao trmica normalmente. (POLIMOLD,2009) Refrigerao para o Sistema de Cmara Quente Postio para Refrigerao Os Postios para Refrigerao so projetados para maximizar a eficincia no resfriamento, de acordo com a necessidade do cliente e da Bucha Quente utilizada. So fabricados com material que garantem a total eficincia da Cmara Quente, ajudando e muito o ponto de corte e evitando a degradao do material prximo do ponto de entrada, possibilitando assim menor tempo de ciclo e melhor qualidade da pea injetada. Na figura 7 so ilustrados alguns tipos de postios para refrigerao no sistema de cmara quente. (POLIMOLD,2009)

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Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 7 Sistemas de refrigerao Para Cmara quente

Placa porta Manifold e Alojamento para Manifold A placa porta manifold mostrado na figura 8, tem a funo de alojar o manifold no interior da porta molde, entre as placas base superior e a placa matriz ou placa porta bicos, caso exista. O perfil interno da placa porta manifold acompanha o formato do manifold, com um determinado alvio entre as paredes, o que facilita a montagem alm de no propiciar a dissipao de calor. So recomendadas janelas de inspeo (nos lados superiores e inferiores da placa porta manifold) para visualizao do sistema em caso de manuteno. Os suportes superiores e centrais devem ter espessuras mnimas de 7 mm.

Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 8 Placa porta manifold

Parafusos de Trao para o Sistema de Cmara Quente

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Os parafusos de trao so necessrios para manter o sistema de cmara quente sob presso constante, evitando assim possveis vazamentos. No transferem calor por conduo, do sistema para a placa porta matriz, por estarem localizados fora do manifold. So recomendados dois parafusos M16 ao redor de cada bucha quente (dependendo do formato do manifold), ou parafusos M20 de acordo com a dimenso do molde. Na tabela 1, mostram-se as especificaes de torque para os parafusos de trao. Na figura 9, ilustra-se o sistema do parafuso de trao de cmara quente.

Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 9 Sistemas do parafuso de trao de cmara quente

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Fonte: (POLIMOLD, 2009) Tabela 1 Tabela de torque dos parafusos de trao

Colunamento das Placas para Sistema de Cmara Quente Os parafusos de trao so necessrios para manter o sistema de cmara quente sob presso constante, evitando assim possveis vazamentos. No transferem calor por conduo, do sistema para a placa porta matriz, por estarem localizados fora do manifold. So recomendados dois parafusos M16 ao redor de cada bucha quente (dependendo do formato do manifold), ou parafusos M20 de acordo com a dimenso do molde. Para o funcionamento correto do sistema de cmara quente, necessrio um alinhamento com preciso entre as placas da parte superior do porta molde, esta a funo dos pinos ou buchas para posicionamento. O alinhamento das buchas quentes e ponteiras com as cavidades, feitos com preciso, tambm essencial, para evitar que as ponteiras se danifiquem durante a montagem e desmontagem. Mostrado na figura 10.

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Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 10 Sistemas Colunamento das placas de cmara quente

Canaleta de Passagem dos Cabos para o Sistema de Cmara Quente Os cabos das resistncias das buchas quentes, do manifold, e do termopar, normalmente chegam aos conectores eltricos atravs de canaletas usinadas, na superfcie da placa porta matriz ou placa porta buchas. Os prensa cabos devem ser colocados prximos a cada curva dos cabos e tambm ao longo de seu percurso. Este procedimento protege os cabos durante a montagem do molde, eliminando a possibilidade de algum deles ser esmagado entre as placas. Conforme mostrado na figura 11. Na tabela 2, so ilustrados alguns padres de alojamento para os cabos de cmara quente. (POLIMOLD,2009)

Fonte: (POLIMOLD, 2009) Figura 11 Sistemas das Canaletas de passagem dos cabos

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Fonte: (POLIMOLD 2009) Tabela 2 Tabela de Padres de alojamento dos cabos de cmara quente

Distncia Mnima entre as Buchas Quentes Conforme tabela 3, a distncia mnima entre centros das Buchas Quentes determinada de acordo com a srie utilizada, localizao dos suportes, e das buchas acopladoras ou dos cilindros pneumtico-hidrulicos. A distncia mnima na rea central limitada pelos suportes e bucha acopladora, e nas demais reas pela configurao das buchas Quentes.

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Fonte: (POLIMOLD, 2009) Tabela 3 Tabela de distncia mnima entre as buchas quentes

2.4

Sistema de Canal Frio

Canais de alimentao ou Distribuio Os canais de distribuio devero levar o material plstico da bucha de injeo a entrada das cavidades, com a mnima perda de presso. Para isto necessrio que o permetro molhado em relao seco da passagem seja o mnimo possvel, o que acontece com o canal de seco circular.

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A fim de assegurar um bom escoamento do material plastificando nas cavidades do molde, os canais de alimentao devero ter um dimetro relativamente grande, serem os mais curtos possveis e terem, de preferncia, uma seco circular. Na pratica, porem, devido facilidade de construo, so usados canais tambm de seco semicircular, retangular e trapezoidal abertas em apenas uma placa somente. Os canais devero ser dimensionados de forma a garantir que o material plstico nele contido no se solidifique antes que as cavidades estejam cheias e compactadas, nem muito tempo depois, para no prolongar o tempo de operao. A compactao se obtm permanecendo com a presso de injeo durante todo o tempo de solidificao do produto a fim de compensar a contrao do material plstico. fundamental manter os canais os mais curtos possveis a fim de evitar perdas de presso e calor. Conforme ilustrado na figura 12. Nos moldes de cavidades mltiplas, boa tcnica prolongar os canais principais alem do ponto de juno dos ltimos canais. Este prolongamento (poo frio) funcionar como receptculo da primeira poro de plstico, que sendo mais fria, prejudicaria a qualidade do produto ou de um bom funcionamento do molde. (PROVENZA,1993)

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 12 Canais de enchimento

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Poo Frio Sua funo de reter a frente de material frio queimado, impurezas e tambm funciona como um isolante para manter o material fundido com boa fluidez, conforme mostrados nas figuras 13 e 14. Reduzir a velocidade de enchimento atravs da quebra de fluxo; Evitar o jato livre; Comprimento do poo frio L= 1,5 x D (D = Dimetro do canal de enchimento);

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 13 Poo frio mal dimensionado.

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 14 Poo frio bem dimensionado

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Tipos de Geometria dos Canais de Alimentao (ou Enchimento) Na figura 15, ilustram-se os tipos de geometrias mais utilizadas no enchimento de moldes plsticos utilizados nas empresas nos dias de hoje e descrito de forma detalhada nos prximos itens.

Redondo

Trapezoidal Modificado

Trapezoidal

Meia Cana

Quadrado

Figura 15 Tipos de geometria de canal de enchimento Fonte: (GEPLASTIC,2008) Redondo Menor seo transversal do canal; Perfeita distribuio de presso interna ao longo do canal (fuselagem das aeronaves); Taxa lenta de resfriamento (forma um ncleo quente); Baixa perda de calor e frico (pequena rea de contato com parede do molde); Centraliza o final do canal congelado; Fcil usinagem, porm, difcil emparelhamento entre as placas porta cavidades; Aumenta o custo do molde; Trapezoidal Modificado Oferece similares vantagens se comparado com o canal arredondado; Fcil usinagem (normalmente em apenas um lado da cavidade); Reteno deve ser usinada na placa superior para reter o canal; Canal desbalanceado provocando variao durante congelamento do canal devida transferncia de calor para o ao do molde (ncleo quente deslocado);

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Distribuio de presso no uniforme na seo do canal; Maior perda de calor e quantidade de material a ser reciclado se comparado ao arredondado; Trapezoidal Fcil usinagem (normalmente em apenas um lado da cavidade); Reteno deve ser usinada na placa superior para reter o canal; Maior perda de calor se comparado ao trapezoidal modificado; Maior perda de presso devido ao atrito nos cantos vivos; Maior quantidade de material a ser reciclado; Retangular ou Quadrado De fcil usinagem; Pequena seo transversal; Baixa transferncia de presso ao longo do canal; Difcil extrao devido ngulo zero; Meia-Cana Fcil usinagem; Pequena seo transversal; Geometria de canal mais ineficiente; Baixa transferncia de presso ao longo do canal; Tipos de Canal de Entrada (GATE) Gate Tipo Entrada Restrita Tem seco de admisso relativamente pequena, conforme mostrado na figura 16.

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 16 Gate Entrada Restrita

As principais vantagens das entradas restritas so:

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Reduo do tempo total do ciclo, pois a entrada se solidifica rapidamente aps o material parar de fluir; O resfriamento mais rpido da entrada reduz a necessidade da compactao; A entrada pode ser cortada fora com perfeio, melhorando o aspecto do produto sem requerer operao de acabamento; (PROVENZA,1993) Dimensionamento do Gate Tipo Entrada Restrita Circular D = dimetro do canal de enchimento. d = dimetro da entrada do gate. 4,5 = constante. Logo: d = D/4,5

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 17 Gate Entrada Restrita Circular

Gate Tipo Leque Entrada onde todas as dimenses so variveis; Muito utilizado para produtos planos e todos os tipos de materiais, exceto pra PVC Rgido; Largura do leque sempre menor que a largura total do produto;

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 18 Gate Leque

Vantagens:

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Distribui o material uniformemente. Reduz as marcas de fluxo no produto. Pode ser injetado um grande volume de material em curto espao de tempo. Gate Tipo ABA Serve especificamente para acrlicos. Produz uma moldagem com menores tenses residuais e aspectos timos, conforme figura 19. O desvio, a entrada restrita e a aba proporcionam uma alimentao com fluxo suave, sem esguichamento e suas conseqncias.

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 19 Gate Aba

Vantagens: A restrio produz um aumento na temperatura durante a passagem do plstico melhorando a moldagem; Quebra de fluxo evitando o jato livre; (PROVENZA, 1993) Gate Tipo Entrada Capilar Este tipo de entrada limita-se a matrias de grande fluidez como o poliestireno.

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Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 20 Gate Entrada Capilar

Vantagens: Acabamento no ponto de injeo (corte por cisalhamento); Defeitos mnimos; Sem trabalho de corte no canal; Sempre utilizado quando o projeto permite; Bom para balancear a entrada de fluxo cavidade; timo para balancear as entradas dos moldes com muitas cavidades; Devida pequena dimenso, permite ciclo rpido e tenses reduzidas; Desvantagens: No deve ser utilizado com materiais muito viscosos; No deve ser utilizado com materiais muito sensveis ao calor; Quanto maior a entrada, maior a velocidade do plstico; A energia cintica convertida em calor e pode causar queima ou degradao do material; Se o dimetro de entrada (ataque) for muito pequeno, pode provocar quebra das fibras; (PROVENZA,1993) Gate Tipo Cunha Utilizado em peas plana onde material flui de forma uniforme; Reduz possibilidade de empenamento; A rea da seo transversal do canal deve ser menor que a rea da seo transversal do canal de alimentao; Apresenta boas caractersticas de preenchimento da pea e retirada do gate;

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Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 21 Gate Cunha

Gate Tipo Unha de Gato Utilizado com boa eficincia em materiais mais flexveis; No aconselhado em materiais carregados ou alta dureza, pois podem romper dentro do canal e dificultar sua retirada; Reduz a possibilidade de empenamento;

Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 22 Gate Unha de Gato

Gate Tipo Submarino Utilizado para possibilitar rompimento da pea com o canal de injeo, durante a extrao da pea; Suas dimenses dependem do tamanho da pea e das limitaes do processo;

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Fonte: (GEPLASTIC, 2008) Figura 23 Gate Submarino

2.5

Sada de ar Quando o material plstico penetra na cavidade, dever deslocar o ar que

ali se encontra e, este dever ter possibilidade de sair. O ar aprisionado pelo avano da massa plstica dentro do molde poder ficar superaquecido pelo aumento de presso e provocar marcas de queimadura (carbonizao da resina) ou furos no produto. Alm disso, a massa plstica poder ficar com minsculas bolhas de ar dissolvido que daro um pssimo aspecto ao produto. Estes inconvenientes ocorrem, com maior freqncia, nos terminais ou encontros de fluxo, nas nervuras e seces de grandes espessuras. Para se eliminarem estes inconvenientes preciso possibilitar a sada do ar. Isto pode ser obtido atravs de faces de separao das placas, atravs das faces de unio dos blocos componentes, atravs das folgas dos pinos extratores e respectivas buchas, ou, atravs de pinos especiais construdos para esse fim. Quando a ajustagem das faces por demais precisa, para permitir a rpida sada do ar da ferramenta, sulca-se levemente uma das faces, com um a profundidade de 0,05 a 0,1 mm, no local em que necessrio a sada do ar. Para o nylon deve se adotar a profundidade mnima, pois material de grande fluidez. Uma das vantagens dos moldes com cavidades com base separada sada de ar que da resulta; o ar escapa pelas linhas de juno dos blocos. Nos moldes com vrios pontos de injeo, os respiros devero ser situados em correspondncias dos encontros das frentes de avano da massa plstica. (PROVENZA, 1993)

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2.6

Sistema de extrao Segundo Cruz, quando as peas so injetadas e o molde se abre,

geralmente elas ficam agarradas na parte mvel do molde, ou seja, no lado da extrao, sendo assim necessrio o acionamento do sistema de extrao para empurrar a pea para fora do molde. Como feita a extrao da pea. O molde fixado nas bases da injetora, sendo que uma parte do molde posicionada e a outra parte fixada na placa mvel da injetora (lado de extrao). Quando a injetora se fecha, o material plstico injetado nas cavidades do molde, formando, assim as peas desejadas. D-se uma pausa para o material endurecer e logo depois a injetora se abre. Quando a placa mvel da injetora, juntamente com a parte mvel do molde chega ao fim do curso de abertura da maquina, o extrator da maquina bate na placa extratora do molde, acionando os pinos extratores, que empurram as peas injetadas para fora do molde. Extrao por pinos A extrao por pinos extratores a mais usada em moldes plsticos, por ser de fcil confeco. Os pinos extratores geralmente so feitos em ao prata (carbono ou tungstnio) e tem dimenses que variam de dimetro (de 1 mm at aproximadamente 30 mm mais usados). Os pinos podem ser confeccionados na prpria empresa ou comprados de alguma empresa com especialidade na rea de extratores, o que seria ideal, pois tem melhor qualidade. Conforme ilustrado na figura abaixo.

Fonte: (CRUZ, 1997) Figura 24 sistema de extrao por pinos

Extrao por bucha

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A extrao por bucha mostrado na figura 25, muito usada em moldes que injetam peas cilndricas ou com alguns detalhes semelhantes, que em algumas extremidades tenham formatos de anis, ou seja, um tipo de cilindro oco. A vantagem que a bucha quase no deixa marcas de extrao na pea injetada.

Fonte: (CRUZ, 1997) Figura 25 sistema de extrao por bucha

Extrao por placa Conforme figura 26, a extrao por placa usada geralmente em peas cilndricas e somente quando as mesmas tm o fechamento na base da pea (no p da pea). Podem ser estudadas varias formas de extrao por placas, sendo que qualquer uma das alternativas a pea extrada sem marcas de pinos ou buchas extratoras. Este sistema no um dos mais utilizados, no entanto uma alternativa. O sistema de extrao por placa geralmente um dos mais usados, com a eliminao das placas extratoras, assim, o tempo de confeco do molde, tendo um custo menor. Este sistema usado geralmente para moldes que tem uma nica cavidade no centro do mesmo, ou para moldes com varias cavidades, porem com pequenas dimenses. tambm um sistema muito pratico e bem usado quando possvel sua aplicao.

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Fonte: (CRUZ, 1997) Figura 26 sistema de extrao por placa.

Extrao por pina A extrao por pina recomendada para moldes que formam peas com detalhes internos ou externos no sentido contrario de extrao dos mesmos, onde dificilmente poderamos utilizar o sistema de gavetas, pelo fato de termos espao reduzido. Este tipo de extrao pode ser utilizado em peas de pequenas e grandes dimenses pois, alem de fazer os detalhes nas peas, ainda funciona como pina extratora, simplificando em muitos casos o funcionamento do molde, eliminando, em alguns casos, pinos extratores.

Fonte: (CRUZ, 1997) Figura 27 sistema de extrao por pina

Extrao por ar comprimido

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O sistema de extrao por ar comprimido geralmente usado em possveis casos em que na injetora usada no exista sistema de extrao, sendo casos muito raros, como injetoras verticais ou injetoras de fabricao caseira. Poderamos utiliz-lo, tambm, em casos muito especiais.

Fonte: (CRUZ, 1997) Figura 28 sistema de extrao por ar comprimido

2.7

Aos para Moldes Os principais requisitos de materiais para moldes plsticos so resistncia

tenso, resistncia ao do material moldado e facilidade de ser trabalhado. O custo pode entrar em considerao. Vrios aos agora se encontram disponveis para os moldes plsticos com propriedades variveis, cuja seleo determinada de modo a atender cada uma das caractersticas citadas acima. Os requisitos de resistncia a tenso aparecem devido s altas presses empregadas na moldagem, com presses normais na cavidade, na moldagem por injeo 300 a 1400 kg/cm. As foras de fechamento dependem da prensa empregada, mas, as matrizes muito grandes podem atingir 3000 toneladas. A resistncia para essas foras considerveis uma funo tanto do desenho do molde como, da resistncia tenso inerente ao ao utilizado. No apenas esta

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considerao de resistncia a tenso necessria para o macho ou cavidade principal, mas, tambm importante para o detalhe dos ncleos e moldes, uma vez que estes tambm esto expostos a severas presses. A necessidade de suportar as tenso de flexo, e tambm as cargas de compresso direta, requer que a resistncia tenso do ncleo do material seja alta, enquanto se mantenha uma dureza superficial suficiente. A dureza superficial adequada importante para o preenchimento dos seguintes requisitos: a) Habilidade de suportar os efeitos da eroso dos materiais termoplsticos rgidos, nas ferramentas em que o fluxo restrito ou obstrudo. b) Resistncia ao desgaste nas ferramentas, principalmente nas longas produes. c) Capacidade da superfcie do molde para adquirir e manter um alto polimento, essencial para a produo de alto polimento na moldagem e para facilitar a extrao. A escolha do mtodo de endurecimento pode variar com o tipo de ao empregado, a dureza necessria para a aplicao particular, a complexidade e preciso das ferramentas. usado o endurecimento direto pelo ar ou leo e, freqentemente, pode ser empregada a cementao. O endurecimento ao ar geralmente empregado em ferramentas complexas, ou para assegurar distoro mnima, mas, o tratamento de cementao mais elaborado, usualmente o processo de cianetao, usado para dureza mxima. essencial que o ao seja endurecido de forma razoavelmente limpa. Particularmente com moldes complexos, e relativamente a isto, o endurecimento pelo leo tende a produzir menos depsitos do que o endurecimento a ar. A inexistncia de depsitos excessivos essencial para facilitar e reduzir o polimento posterior do molde e para manter a preciso dimensional. A mnima distoro no endurecimento desejvel pelas mesmas razes. importante que o material do molde possua boas propriedades de usinagem e, para tal fim, o ao geralmente fornecido na condio de recozido para endurecimento aps usinagem. Entretanto muitos aos podem ser fornecidos na condio de termicamente tratados, que ainda permitem a usinagem e a utilizao imediata do molde sem qualquer operao anterior. Enquanto esse mtodo dificulta a usinagem e o molde tem menor dureza, ele evita a necessidade de endurecimento

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aps a usinagem e, a resistncia ao desgaste, esses moldes freqentemente so cromados. (GERSON, 1998) Uma considerao final consiste na habilidade do ao suportar a ao qumica de alguns materiais plsticos, particularmente o PVC Isto freqentemente conseguido pela utilizao de aos normais de molde que, subseqentemente, so cromados, mas, uma pratica alternativa consiste no emprego de aos inoxidveis. Esta ultima tem a vantagem de permitir modificaes subseqentes no molde, sem a retirada de qualquer revestimento e, contorna a dificuldade de deposio cromo nos recessos profundos. Em geral, entretanto os aos inoxidveis so de usinagem mais difcil que os aos-liga. As classes de aos normalmente empregadas para moldes so: a) Ao cromo-nquel e ao nquel-cromo-cromo-molibdenio. Estes aos sejam endurecidos diretamente, no leo ou ao ar, ou cementados, provavelmente so os mais utilizados para moldes de injeo. Eles so fornecidos em lingotes ou barras. Muitos fabricantes de aos fornecem aos liga deste tipo, especificamente para a fabricao de molde, normalmente, na condio de recozidos, mas tambm na condio de termicamente tratados para usinagem direta e utilizao imediata. Os Aos cromo-nquel de 1,5 e 2,5% tm excelente resistncia com um bom limite de fadiga. A liga de 1,5% a de melhor usinagem, mas, as variaes de 2,5 e 3% tm maior tenacidade. Os aos cromo-nquel de 4 e 4,5% tm mxima resistncia trao e, provavelmente, so os mais extensamente usados. VCO - Ao cromo-nquel-molibdenio de grande tenacidade, para tempera ao ar para evitar deformaes. VMO - Ao cromo-nquel-molibdenio de alta tenacidade e resistncia ao desgaste. Vem forjado nas trs direes dimensionais, assegurando mxima durabilidade no trabalho. UHB Impax - Ao cromo-nquel-molibdenio para endurecimento a tempera. Apropriado para uso na condio de pr-endurecido. de fcil usinagem, sendo fornecido temperado e recozido com dureza 270-310 HB. Boas propriedades para receber polimento, quando necessrio pode ser endurecido a leo. Grane 1 - Ao cromo-nquel-molibdenio de endurecimento a grande profundidade, com grande tenacidade na condio de tratado termicamente

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juntamente com alta dureza e resistncia ao desgaste. Podendo ainda receber alto polimento. fornecido com dureza de 210-240 HB, podendo ser fornecido endurecido e temperado a uma dureza que permite usinagem. endurecido a leo e depois temperado, podendo atingir dureza de 550 590 HB. b) Aos de alto teor de carbono e cromo. Estes aos com uma analisem geral de 1,25-2,5% de carbono e 12-14% de cromo, no so to extensamente usados para usinagem de moldes como a variedade de cromo-nquel, mas, so adequados para moldes que necessitam de mnima distoro e alta dureza para mxima resistncia a abraso. Entretanto, eles no so to adequados para ferramentas portteis ou outras que sejam sujeitas ao choque. O endurecimento com ar geralmente o mais aplicvel para pequenas sees. Os fornecedores desses aos e suas derivaes so as seguintes: VC-130 Ao cromo-vandio, indeformvel, podendo ser temperado em leo ou banho de sol para uma dureza de at 63-65 HRC. fornecido recozido com dureza mxima de 240 Brinell. VC-131 Ao cromo-tungstnio, indeformvel. Quando temperado em leo ou banho de sol alcana uma dureza de at 63-65 HRC. fornecido recozido com dureza mxima de 250 Brinell. Alguns aos para moldes so empregados em menor extenso, para aplicao especifica ou para preencher a preferncia de fabricao do molde. Estes incluem o carbono, mangans, o cromo-vandio e carbono-tungstnio-cromo. Alem disso, o ao doce algumas vezes utilizado na moldagem por injeo, particularmente com o polietileno de baixa densidade. O material mais barato e bastante satisfatrio para os moldes no crticos. (GERSON, 1998) 2.8 Contrao dos Materiais Quando o material plstico quente na cavidade resfriado, ele se contrai e a moldagem final menor do que o molde original. Assim, quando uma ferramenta projetada a partir do desenho dimensionado da pea, deve ser adicionada uma tolerncia de contrao para dar a dimenso correspondente da ferramenta. Os vrios materiais de moldagem tm diferentes valores de contrao, e estes so dados nas instrues do fabricante do material. Freqentemente, especificada uma faixa de valores de contrao, o valor exato dependendo da moldagem particular e das condies da prensa.

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A contrao de moldagem volumtrica e, desta forma todas as dimenses da pea devem ter essas tolerncia de contrao. Tambm claro que, se uma tolerncia de contrao calculada for adicionada a uma dimenso, a contrao atual da moldagem ser baseada na dimenso original mais a tolerncia, no lugar da dimenso original apenas, isto uma contrao numa contrao. Dois mtodos principais so bastante usados para o acerto da contrao do material entre a ferramenta e pea. a) Todas as dimenses da ferramenta so calculadas, usando as dimenses da pea e ento, adicionado a contrao no resultado final. b) A tolerncia para contrao inicialmente adicionada s dimenses da pea e, desses valores compensados, as dimenses restantes so deduzidas e, ento, possuiro automaticamente as tolerncias prprias de contrao. (TEODORO DIAS, 1998) 2.9 Tolerncias da Pea As tolerncias mostradas nos desenhos da pea devem cobrir no apenas o desempenho funcional da pea, mas tambm os trs fatores que se seguem, em conexo com a moldagem: a) Variaes de contrao: Os valores de contrao, indicados pelos fabricantes de material, baseiam-se em moldagem de teste efetuada em condies especificas. Na prtica, entretanto, a contrao que ocorre, no depende apenas do tamanho e da seco transversal da moldagem, mas tambm das condies particulares da prensa. Assim, haver certa diferena entre a contrao arbitrria permissvel e aquela atualmente obtida. b) ngulo de sada do molde: Este a conicidade da ferramenta para facilitar a extrao da moldagem. c) Tolerncias necessrias para a confeco da ferramenta: Deve-se observar que uma ferramenta no pode ser feita do tamanho exato, e, deve ser permitida uma tolerncia. Se uma pea tem tolerncias pequenas, necessrio acomodar essas tolerncias, deixando a mxima quantidade de material possvel na ferramenta, tal que, aps a amostragem inicial, as correes adequadas possam ser facilmente efetuadas porque mais fcil usinar o material para corrigir as dimenses do que adicionar metal.

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Isto conseguido, fazendo-se todas as formas machas to grandes quanto possvel e as forma fmeas to pequenas quanto possvel, dentro das tolerncias permissveis. Algumas vezes, um mtodo adotado consiste em aplicar um valor maior na faixa de contrao ao macho e um valor menor na fmea. No caso de material de alta contrao, por exemplo, o polietileno de alta densidade, que tem uma diferena considervel entre a contrao na linha de fluxo do material em relao aquela a ngulos retos com esta mesmo linha de fluxo, sendo necessria uma tolerncia adequada para esse efeito. Quando for necessria uma preciso na moldagem, particularmente com material de alta contrao tal como o nylon, deve se fizer uma previso completa para permitir a correo da ferramenta, quando necessrio aps a amostragem, ou uma ferramenta de impresso simples da forma bsica feita e testada para estabelecer os valores atuais de extrao. Na tabela 4, ilustram-se alguns tipos de materiais e suas contraes no processo de injeo da pea. (TEODORO DIAS, 1998) Recomendaes para Reduzir a Contrao Diminuir a temperatura do material; Aumentar a presso de injeo; Reduzir o limite de carga a ser injetada; Reduzir a temperatura do molde; Aumentar o tamanho da entrada da cavidade; Aumentar o tamanho do bico; Colocar entradas mltiplas; Aumentar o tempo de avano; Aumentar a velocidade de injeo; Aumentar o tempo de molde fechado; Aumentar a sada de ar da cavidade.

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TABELA DE CONTRAO Materiais Acetato de Celulose Poliamida (Nylon) Poliestireno Acrilonitrila Butadieno Estireno Polietileno Polipropileno Policarbonato Abreviaturas CA PA OS ABS PE PP PC % de Contrao 0,3 0,7 1,0 2,5 0,2 0,6 0,3 0,8 1,5 3,0 1,5 2,5 0,5 0,7

Tabela 4 Tabela de contrao (TEODORO DIAS, 1998)

2.10 Tipos de Plsticos Neste capitulo descreve-se os principais tipos de plsticos utilizados pelas indstrias de transformao e nos mostra quais os benefcios dos produtos fabricados. Tipos, Identificao, Principais Aplicaes e Benefcios Segundo a GEPLASTIC utilizados em quase todos os setores da economia, tais como: construo civil, agrcola, de calados, mveis, alimentos, txtil, lazer, telecomunicaes, eletroeletrnicos, automobilsticos, mdico-hospitalar e distribuio de energia. Nestes setores, os plsticos esto presentes nos mais diferentes produtos, a exemplo dos geosintticos, que assumem cada vez maior importncia na drenagem, controle de eroso e reforo do solo de aterros sanitrios, tanques industriais, entre outras utilidades. O setor de embalagens para alimentos e bebidas vem se destacando pela utilizao crescente dos plsticos, em funo de suas excelentes caractersticas, entre elas: transparncia, resistncia, leveza e atoxidade. Os plsticos so reunidos em sete grupos ou categorias: 1. PET, 2. PEAD, 3. PVC, 4. PEBD/PELBD, 5. PP, 6. PS e 7. Outros (ABS/SAN, EVA, PA, PC). O smbolo da reciclagem com um nmero ou uma sigla no centro, muitas vezes encontrado no fundo dos produtos, identifica o plstico utilizado.

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PET - Polietileno tereftalato - Produtos: Frascos e garrafas para uso alimentcio/hospitalar, cosmticos, bandejas para microondas, filmes para udio e vdeo, fibras txteis, etc. Benefcios: Transparente, inquebrvel, impermevel, leve. PEAD - Polietileno de alta densidade - Produtos: Embalagens para detergentes e leos automotivos, sacolas de supermercados, garrafeiras, tampas, tambores para tintas, potes, utilidades domsticas, etc. Benefcios: Inquebrvel, resistente a baixas temperaturas, leve,

impermevel, rgido e com resistncia qumica. PVC - Policloreto de vinila - Produtos: Embalagens para gua mineral, leos comestveis, maioneses, sucos. Perfis para janelas, tubulaes de gua e esgotos, mangueiras, embalagens para remdios, brinquedos, bolsas de sangue, material hospitalar, etc. Benefcios: Rgido, transparente, impermevel, resistente temperatura e inquebrvel. PEBD/PELBD - Polietileno de baixa densidade/polietileno linear de baixa densidade. Produtos: Sacolas para supermercados e boutiques, filmes para embalar leite e outros alimentos, sacaria industrial, filmes para fraldas descartveis, bolsa para soro medicinal, sacos de lixo, etc. Benefcios: Flexvel, leve transparente e impermevel. PP Polipropileno - Produtos: Filmes para embalagens e alimentos, embalagens industriais, cordas, tubos para gua quente, fios e cabos, frascos, caixas de bebidas, autopeas, fibras para tapetes utilidades domsticas, potes, fraldas e seringas descartveis, etc. Benefcios: Conserva o aroma, inquebrvel, transparente, brilhante, rgido e resistente a mudanas de temperatura. PS Poliestireno - Produtos: Potes para iogurtes, sorvetes, doces, frascos, bandejas de supermercados, geladeiras (parte interna da porta), pratos, tampas, aparelhos de barbear descartveis, brinquedos, etc. Benefcios: Impermevel, inquebrvel, rgido, transparente, leve e brilhante. Outros - Neste grupo encontram-se, entre outros, os seguintes plsticos: ABS/SAN, EVA, PA e PC.

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Produtos: Solados, autopeas, chinelos, pneus, acessrios esportivos e nuticos, plsticos especiais e de engenharia, CDs, eletrodomsticos, corpos de computadores, etc. Benefcios: Flexibilidade, leveza, resistncia abraso, possibilidade de design diferenciado. 2.11 Softwares para Modelamento Softwares que so recomendados para modelagem de produtos e de moldes: Solidworks, Catia, Pro-engineer e AutoCAD. Existe uma srie de softwares de modelagem atualmente, porm os quatro acima citados so alguns dos mais eficientes e de fcil aprendizado. Comparao entre sistemas 2D e 3D. Tabela de comparao entre softwares 2D e 3D: Caractersticas Automatizao de desenhos: Criao de vistas; Criao de seces; Dimensionamento; Lista de Materiais; Atualizaes todas as vistas refletindo alteraes de dimenses. Visualizao e rotao do projeto. Criao de desenhos. Criao de famlia de peas e configuraes variveis de conjuntos. Deteces colises e interferncias em conjuntos e mecanismos. Simulao de movimento em mecanismo e animaes. Apresentao foto-realista do projeto em 3D. Captura o objeto em relacionamentos significativos entre dimenses e geometrias. Calculo de propriedade de massa: Massa; Volume rea de superfcie; Centro de massa; Momento de inrcia. Capacidade de realizar a analise de elementos finitos em 3D e arquivos para prototipagem rpida. Capacidade de gerar caminhos de maquinas CNC em 3D e arquivos para prototipagem rpida. Preciso de desenhosTabela 5 Caractersticas de softwares 2D e 3D

CAD 2D

CAD 3D

No

Sim

Limitado Sim No No No Limitado No

Sim Sim Sim Sim Sim Sim Sim

No / Muito limitado

Sim

No No Limitado

Sim Sim Sim

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Ganhos com a Adoo de CAD 3D Modelamento complexo: Os softwares de CAD 3D possuem recursos de modelamento de slidos, superfcies e de curvas de formas complexas. Com isso a possibilidade de explorar novas formas e estilos para os produtos muito grande. Isso faz com que as empresas possam dar um estilo e caracterstica nicos para os seus produtos. Possibilidade de realizar vrios tipos de anlises: Como j foi dito anteriormente, a geometria de um slido 3D permite a realizao de vrias anlises de massa (massa, volume, momentos de inrcia, baricentro, etc.), estruturais, trmicas e, no caso de produtos de termo-plstico, estudos de injeo. No caso de conjuntos possvel a anlise de mecanismos e movimento. Aproveitamento do legado 2D: A maioria dos softwares de CAD 3D modernos possibilita a re-utilizao dos desenhos 2D j existentes. Esses desenhos so aproveitados para a criao dos modelos em 3D, desde que esses desenhos estejam em escala correta. Prototipagem virtual: Os recursos de visualizao de modelos e conjuntos somados aos recursos de simulao e de foto-realismo permitem a reduo, ou mesmo a eliminao, da necessidade de prottipos fsicos. Melhor dimensionamento: A facilidade de modelamento e de realizar modificaes mais os recursos de anlises por elementos finitos permitem um melhor dimensionamento das partes de um projeto, reduzindo o consumo de matria prima e custos de material. Solues para diversos tipos de produto e ferramentas: Os modernos sistemas de CAD 3D possuem mdulos e recursos para modelamento de diversos tipos de produtos e necessidades, tais como chapas dobradas (sheet metal), tubulaes, cabeamento eltrico, criao de cavidades e matrizes de moldes e ferramentas e diversas outras.

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Estudo de Caso Neste estudo de caso estudou-se o projeto de um medidor de vazo, com

o objetivo de se determinar as caractersticas crticas do projeto, baseando-se na teoria apresentada. Uma vez definido o produto e todos os componentes que o compe iniciou-se o projeto do molde plstico, tendo como dados de entrada os seguintes parmetros: a) Quantidade de peas a serem produzidas: 40.000 por ms. b) Material a ser injetado: Policarbonato de mdia viscosidade e estabilizante UV conforme especificao abaixo: Propriedades Fsicas: Peso especfico (ASTM D792) Absoro de gua (ASTM D570) Contrao na moldagem por injeo (ASTM D955) Transparncia (ASTM D1003) ndice de fluidez (ASTM D1238) ndice de amarelamento (ASTM E313) Propriedades Trmicas: Temperatura de amolecimento Vicat (ASTM D1525) Inflamabilidade Propriedades Eltricas: Rigidez Dieltrica (ASTM D149) >14 kV/mm >140 C 1,6mm (UL94) HB 1,20 +/-0,02 g/cm3 < 0,15% 0,5% a 0,8% >87% 14,5 a 20 g/10min . Acesso em 13 agosto 2010. POLIMOLD. Catlogo de Cmara Quente. POLIMOLD. 2009. Disponvel em < http://www.polimold.com/asp/produtos_comercial.asp?i=i1&pais=6&categoria=9>. Acesso em 09 julho 2010. SOCIEDADE EDUCACIONAL DE SANTA CATARINA SOCIESC CENTRO DE EDUCAO TECNOLGICA CETT ABRIL 2004 http://www.edelstahl.com.br/manifold.html http://www.canaisquentes.com/

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