projeto de molde para fabricação de engrenagens por injeção de

PROJETO DE MOLDE PARA FABRICAÇÃO DE ENGRENAGENS POR

INJEÇÃO DE POLÍMERO

Camila Diniz dos Santos

Projeto de Graduação apresentado ao

Curso de Engenharia Mecânica da Escola

Politécnica, Universidade Federal do Rio

de Janeiro como parte dos requisitos

necessários para a obtenção do grau de

Engenheiro.

Orientador: José Stockler Canabrava Filho

Rio de Janeiro

Setembro de 2016

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica

DEM/POLI/UFRJ

PROJETO DE MOLDE PARA FABRICAÇÃO DE ENGRENAGENS POR

INJEÇÃO DE POLÍMERO


PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO

DE ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA

UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS

REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE

ENGENHEIRO MECÂNICO.

Aprovado por:

________________________________________________

Prof. José Stockler Canabrava Filho; Ph.D. (Orientador)

________________________________________________

Prof. Fabio Luiz Zamberlan; D.Sc.

________________________________________________

Prof. Sérgio Exel Gonçalves; D.Sc.

RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL.

SETEMBRO DE 2016

i

Diniz dos Santos, Camila.

Projeto de Molde para Fabricação de Engrenagens por

Injeção de Polímero / Camila Diniz dos Santos. – Rio de

Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2016.

VII, 61 p.: il.; 29,7 cm.


Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/

Curso de Engenharia Mecânica, 2016.

Referencias Bibliográficas: p. 47-49.

1. Injeção de Polímeros I. Stockler Canabrava Filho,

José. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola

Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica. III. Projeto de

Molde para Fabricação de Engrenagens por Injeção de

Polímero.

ii

À minha família e ao meu marido, João Pedro.

iii

AGRADECIMENTOS

Agradeço primeiramente ao meu orientador, Professor José Stockler, pelo seu

suporte e compreensão.

À minha família, pelo apoio incondicional durante todos esses anos e por

formar a pessoa que sou hoje.

Ao meu marido, João Pedro, pela cumplicidade e companheirismo durante

essa jornada.

Aos meus sogros, por serem pessoas especiais com as quais posso contar.

Aos meus amigos e colegas de turma, em especial ao Tiago Bittencourt, pelas

dúvidas tiradas, conselhos e incentivo.

Aos professores que tive a honra de encontrar durante minha trajetória

acadêmica, com menção à querida prof.ª Anna Carla.

Ao ISMART, pelo apoio pedagógico e financeiro sem o qual este sonho não

seria possível.

iv

Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos

requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico

Projeto de Molde para Fabricação de Engrenagens por Injeção de Polímero


Setembro/2016


Curso: Engenharia Mecânica

O presente trabalho tem por objetivo o projeto de um molde de injeção de polímero para

a produção de engrenagens de dentes retos. Foi selecionado um material termoplástico

ideal para esta aplicação e foram analisados os efeitos da contração na geometria da

peça. Uma máquina injetora foi escolhida de acordo com os parâmetros do processo.

Simulações utilizando o software Moldflow foram conduzidas para analisar as

condições de preenchimento, distribuição de pressões de injeção e de fechamento,

resfriamento, qualidade da peça produzida, linhas de solda e tempo total do ciclo de

injeção. Foram, então, especificados os elementos padronizados do molde, os postiços

das cavidades, sistemas de alimentação, refrigeração, extração, entre outros

componentes.

Palavras-chave: Injeção de Polímeros, Molde, Sistema de Câmara Quente, Fabricação

com Poliamida.

v

Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment for the

degree of Mechanical Engineer

Mold Design for the Manufacturing of Gears through Polymer Injection


September/2016

Advisor: José Stockler Canabrava Filho

Course: Mechanical Engineering

This work aims to design an injection mold to produce plastic spur gears. A

thermoplastic material ideal for this application was selected and the effects of

shrinkage on the geometry of the piece were analyzed. An injection molding machine

was chosen according to the process parameters. Simulations were conducted using the

Moldflow software to analyze the cavity filling conditions, injections and closing

pressure distributions, cooling, quality of the final product, welding lines, and total

injection cycling time. Then, mold components were specified, such as standard plates,

cavity inserts, runner, cooling and ejection systems.

Keywords: Polymer Injection, Mold, Hot Runner System, Manufacturing with Nylon.

vi

Sumário

1. Introdução ............................................................................................... 1

2. Fabricação com polímeros ....................................................................... 2

2.1. Polímeros: aplicações e fabricação ...................................................... 3

2.2. Conceitos fundamentais de moldagem por injeção .............................. 4

2.3. Componentes do molde ....................................................................... 6

2.3.1. Sistema de alimentação ................................................................... 7

2.3.2. Sistema de refrigeração .................................................................... 9

2.3.3. Ventilação do Molde ......................................................................... 9

2.3.4. Sistema extrator ............................................................................. 10

2.4. Ciclo de injeção .................................................................................. 10

3. Fabricação de engrenagens poliméricas ............................................... 12

3.1. Seleção de materiais .......................................................................... 12

3.2. Dimensionamento da engrenagem .................................................... 14

3.3. Efeitos da contração do material na geometria da engrenagem ......... 15

3.4. Quantidade de plástico necessária para moldar a engrenagem ......... 17

4. Características da injetora ..................................................................... 18

5. Projeto do molde ................................................................................... 22

5.1. Especificação do molde ..................................................................... 22

5.2. Câmara quente .................................................................................. 26

5.3. Postiços cavidade .............................................................................. 30

5.4. Refrigeração do molde ....................................................................... 32

5.4.1. Tempo de resfriamento ................................................................... 32

vii

5.4.2. Cálculo da vazão de refrigerante e seleção do diâmetro ................ 33

5.4.3. Configuração dos canais de refrigeração e componentes .............. 33

5.5. Sistema extrator ................................................................................. 36

5.6. Ventilação .......................................................................................... 38

6. Conclusão ............................................................................................. 39

7. Bibliografia ............................................................................................. 40

Anexo A - Análise do Processo pelo Moldflow ................................................. 43

Anexo B - Catálogos ........................................................................................ 44

1

1. Introdução

Tendo em vista o potencial da fabricação com materiais termoplásticos, o

presente trabalho visa desenvolver o projeto de um molde para máquina injetora

usado na produção de engrenagens cilíndricas de dentes retos.

O capítulo 2 apresenta uma revisão bibliográfica relativa à fabricação com

polímeros, com enfoque no processo de injeção. São descritas as funções dos

componentes de uma máquina injetora e de moldes típicos, bem como do ciclo de

injeção. São abordadas no capítulo 3 as considerações relevantes à fabricação de

engrenagens plásticas, como a influência das condições de utilização na escolha do

material e o impacto da contração na geometria da peça. As dimensões da

engrenagem e a quantidade de plástico necessária para a moldagem são também

definidas neste capítulo.

O capítulo 4 é dedicado à especificação dos parâmetros do processo para a

injetora selecionada. Por fim, no 5º capítulo, é apresentado o projeto detalhado do

molde, embasado por simulação conduzida no software Moldflow e cujos

componentes são, em sua maioria, padronizados e de fabricantes acessíveis no

mercado brasileiro.

2

2. Fabricação com polímeros

O desenvolvimento da tecnologia de fabricação com polímeros representou

uma inovação disruptiva no ramo industrial. Entre uma série de vantagens, o

significativo aumento da escala de produção, baixo custo e versatilidade

popularizaram os processos de transformação de plásticos, tornando-o um dos

materiais protagonistas na sociedade atual.

Os plásticos antes empregados apenas em uma gama restrita de produtos de

baixa complexidade, hoje estão presentes em boa parte do que consumimos. A

engenharia de novas resinas poliméricas, aditivos e compósitos e o aprimoramento

dos processos de produção permitiu uma melhora das propriedades desses materiais

e viabilizaram o uso de plásticos em aplicações de engenharia, permitindo até mesmo

a produção de elementos que exigem alto grau de confiabilidade e que são

submetidos a altas solicitações mecânicas. Alguns exemplos de aplicações de

engenharia para os polímeros são válvulas de esfera submarinas, impelidor de bomba

de carro, correias transportadoras, dispositivos médicos como coração artificial,

equipamentos de proteção individual, dutos e mangueiras.

Os produtos plásticos são em geral leves, oferecem bom isolamento elétrico e

podem ser usados em ambientes com água ou outros fluidos que causariam corrosão

em metais. Seu processo produtivo é rápido, eficiente e de larga escala, não necessita

de acabamentos complexos e o desperdício de matéria-prima é significativamente

reduzido.

É importante ressaltar, no entanto, que os produtos fabricados com polímeros

possuem limitações maiores em termos de resistência mecânica, térmica e à

degradação físico-química quando comparados a metais de engenharia. Por isso a

sua utilização em componentes estruturais e elementos de máquinas deve observar os

limites do material, restringindo cargas e velocidades. [1]

3

A injeção de polímeros é um dos principais processos de moldagem de

plásticos, sendo notória por sua versatilidade, é possível obter produtos com as mais

complexas geometrias. No caso de engrenagens, enfoque deste trabalho, o produto

pode incluir elementos integrados a sua estrutura, por exemplo, insertos metálicos e o

próprio eixo ao qual ela essa engrenagem seria acoplada. Essa característica oferece

uma vasta gama de possibilidades para a fabricação de produtos cuja produção seria

inviável por meio de processos convencionais devido a sua geometria.

Dada a motivação deste trabalho, apresenta-se a seguir uma breve introdução

sobre polímeros e descrição dos conceitos essenciais para compreensão do processo

de injeção.

2.1. Polímeros: aplicações e fabricação

Por definição, polímeros são moléculas de alto peso molecular formadas pela

repetição de unidades básicas denominadas meros. Apesar de ocorrerem

naturalmente, como no caso das proteínas e borrachas naturais, esses compostos

podem ser sintetizados industrialmente. A classificação mais comum para materiais

poliméricos leva em consideração suas características mecânicas e agrupa-os em três

categorias: termoplásticos, termorrígidos (ou termofixos) e elastômeros (borrachas).

[2]

Os termorrígidos possuem ligações cruzadas (fortes) entre suas cadeias

poliméricas e por isso não fluem com o aumento da temperatura, que leva à

degradação do material caso seja excessivo. A moldagem desses materiais é feita na

presença de catalisadores e a altas temperaturas na chamada reação de cura. O

polímero adquire o formato do molde e matem sua rigidez devido à formação de

ligações cruzadas que ocorre durante a cura. Alguns exemplos dessa categoria de

polímeros são a resina epóxi e a baquelite, considerado o primeiro plástico totalmente

sintético.

4

Elastômeros podem ser considerados um subgrupo dos termorrígidos, tendo

apenas uma pequena porcentagem de ligações cruzadas entre o número de ligações

possíveis e apresentando comportamento elástico. Seus representantes mais

conhecidos são a borracha (natural ou vulcanizada), o silicone e espumas

(poliuretano).

Polímeros termoplásticos caracterizam-se por escoar e fundir com o aumento

da temperatura, como resultado da existência de ligações fracas entres suas cadeias.

Sua moldagem é feita através do aquecimento do material e consequente quebras

dessas ligações, as quais são restabelecidas durante o resfriamento no molde. Além

do PP, PVC e PE que são os plásticos mais consumidos atualmente, são exemplos de

termoplásticos o PET (Politereftalato de etileno), o PS (Poliestireno) e o policarbonato.

As técnicas de processamento usadas na moldagem de polímeros dependem

fortemente do caráter termofixo ou termoplástico do material. De forma simplificada,

polímeros termofixos são moldados geralmente por compressão, transferência e

técnicas de fabricação para compósitos com matriz de resina. A moldagem de

termoplásticos envolve o aumento da fluidez do material por aquecimento e ocorre nos

processos de extrusão, injeção, sopro, termoformagem, rotomoldagem e imersão. O

presente trabalho tem por foco o processo de injeção.

2.2. Conceitos fundamentais de moldagem por

injeção

A injeção é o mais versátil dentre os processos de moldagem de

termoplásticos, podendo produzir peças de diversos tamanhos e complexidades

geométricas. Seu mecanismo consiste basicamente em plastificar e homogeneizar o

polímero em uma câmara utilizando uma rosca, em seguida, injetar o material fundido

5

na cavidade de um molde, onde é resfriado até que atinja a temperatura adequada

para ser extraído mantendo a forma desejada.

Figura 1: Diagrama de uma máquina injetora [3] (Adaptação)

A máquina injetora é composta por duas unidades, a unidade de injeção

responsável por plastificar e injetar o material e a unidade de fixação, responsável pela

moldagem do produto final. A Figura 1 representa uma máquina injetora com rosca

recíproca e identifica seus elementos principais, descritos a seguir:

Tremonha (funil) - É a entrada do canal de alimentação da injetora, onde o

polímero é introduzido na forma de grânulos ou pó. Pode-se também anexar ao canal

um dosador para acrescentar aditivos, como pigmentos, plastificantes e estabilizantes.

Rosca (parafuso) - A rosca acumula algumas funções na injetora, sendo

responsável por plastificar, homogeneizar, transportar, dosar e injetar o polímero. A

plastificação ocorre principalmente devido ao cisalhamento provocado pelas paredes

do cilindro e da rosca sobre o material à medida que esta gira. Durante a plastificação,

a rosca se desloca para trás para que o polímero fundido possa se acumular à sua

frente. Para injetar o material na cavidade do molde, a rosca atua como um pistão,

mantendo a pressão necessária durante as fases de preenchimento, pressurização e

6

recalque do ciclo de injeção. Por conta deste movimento alternado, a rosca da injetora

é denominada rosca recíproca. [4]

Sistema de acionamento da rosca e de fechamento do molde - Os

movimentos de rotação e translação da rosca e de movimentação da placa do molde

são regulados por um sistema que pode ser, dependendo da aplicação, hidráulico,

elétrico ou híbrido. O acionamento hidráulico tem menor custo e permite aplicar altas

pressões. Já o elétrico possui duas principais vantagens: dispensa o uso de óleo e

permite melhor controle e precisão de posicionamento. Nas máquinas híbridas, o

posicionamento das placas, a dosagem e a rotação da rosca são efetuados por

atuador elétrico e a injeção é realizada pelo atuador hidráulico.

Bandas de aquecimento - São resistência elétricas anexadas ao exterior do

canhão, usadas para complementar o aquecimento promovido pela rosca, compensar

perdas de calor durante o processo e, assim, controlar a temperatura final desejada

para o material.

Válvula de retenção - Impede o retorno do material no momento em que a

rosca exerce pressão na fase de injeção.

Bocal - Conecta o canhão da injetora ao sistema do molde e deve conter

válvulas para fechamento do bocal durante a fase de plastificação do polímero.

Molde – A estrutura do molde é comentada detalhadamente na seção a seguir.

2.3. Componentes do molde

O molde de duas placas mais simples (Figura 2) é composto por uma unidade

estacionária, conectada ao bocal da injetora, e outra móvel, fixada na placa da injetora

ligada ao mecanismo de abertura do molde e extração da peça.

7

Na ilustração é possível observar as placas que compõe o molde,

espaçadores, cavidade, canais de alimentação e refrigeração, extratores, entre outros

elementos cuja função será descrita adiante.

Figura 2: Molde de duas placas convencional (a) fechado e (b) aberto [3] (Adaptação)

2.3.1. Sistema de alimentação

Os canais alimentação do molde são o caminho por onde o polímero flui até

chegar às cavidades. O projeto desses canais deve visar a um preenchimento

8

simultâneo do molde e a garantir a fluidez ideal do polímero. Para isso, é desejável

que as cavidades sejam simétricas e dispostas de modo que o material percorra a

mesma distância até o preenchimento. Os canais devem ter o menor comprimento

possível e apresentar poucas mudanças de direção. Para moldes com geometrias que

diferem entre si, é essencial realizar o balanceamento da força de fechamento com

base nas áreas projetadas. [4]

O material penetra na cavidade pelos pontos de injeção, ou gargantas. Por

possuírem seção muito menor que a dos canais de distribuição, suas paredes causam

maior cisalhamento no polímero fundido, reduzindo sua viscosidade e melhorando o

escoamento. Além disso, deixam marcas menores na peça e facilitam a separação do

galho. Dependendo do tamanho e formato da cavidade, podem ser necessários um ou

mais pontos de injeção, cuja localização influencia na orientação molecular e no

surgimento de defeitos na peça. É importante também atentar para a minimização das

linhas de solda e, sempre que possível, priorizar soldas paralelas à direção de

escoamento ou nos locais onde a peça sofrerá menos esforços.

Os moldes podem ser classificados quanto à natureza dos canais que levam o

polímero fundido até as cavidades. Podem-se divisar três tipos: canais frios, canais

isolados e canais quentes.

Nos moldes com canais frios, ou convencionais, os canais de alimentação (jito)

e distribuição não são aquecidos e resfriam junto com a peça, formando um galho.

Este pode ser destacado posteriormente à extração do produto ou durante, como no

caso dos moldes de três placas.

Os moldes com canais isolados podem ser convencionais ou com aquecimento

e caracterizam-se por canais de maior diâmetro (25 a 30 mm), que formam uma

camada sólida de plástico em suas paredes, porém mantendo o interior aquecido.

9

Esse tipo de sistema é pouco utilizado, pois frequentemente apresenta problemas no

ponto de injeção.

Nos moldes com canais quentes há um sistema de aquecimento responsável

por manter a temperatura do polímero elevada nos canais de alimentação e, assim,

apenas a peça solidifica e é extraída da cavidade.

2.3.2. Sistema de refrigeração

O sistema de refrigeração é composto por canais furados no molde, por onde é

conduzido um fluido refrigerante, geralmente água. O projeto desses canais leva em

conta o peso da peça moldada, o tamanho e tipo das cavidades, a temperatura e o

tempo de resfriamento desejados e a eficiência das trocas de calor. De maneira geral,

deve-se evitar a furação de canais muito próximos à peça, pois a região adjacente ao

canal é mais fria e poderia prejudicar o fluxo do polímero durante o preenchimento,

produzindo defeitos. [5]

A distribuição dos canais de refrigeração precisa ser otimizada para resfriar a

peça da forma mais uniforme possível, visando evitar empenamentos devido à

diferença de contração entre regiões do molde. Isso pode ser feito através da

disposição de canais com fluxo em direções opostas, minimizando diferenças de

temperatura.

2.3.3. Ventilação do Molde

É importante providenciar saídas adequadas para expulsão do ar que se

encontra na cavidade do molde durante seu preenchimento. Do contrário, o ar pode

prejudicar a vazão do fluxo ou mesmo impedir que o polímero ocupe completamente a

cavidade. Sem ventilação adequada, é possível que, à medida que o polímero for

injetado, o ar aprisionado seja comprimido e sofra ignição, o que causaria queima e

bolhas no material. [6]

10

A ventilação dos moldes ocorre, em alguns casos, de forma satisfatória através

das folgas dos pinos extratores, mas pequenos canais podem ser usinados na linha de

partição para melhorá-la. Dependendo da aplicação, pode-se também utilizar insertos

porosos ou sistemas de extração do ar a vácuo.

2.3.4. Sistema extrator

As peças, após se solidificarem, são empurradas para o exterior da cavidade

do molde por pinos extratores fixados na placa extratora. Esta placa é acionada pela

injetora e seu retorno à posição original é acionado pelo fechamento do molde,

empurrando os pinos de retorno, ou mesmo com a utilização de molas.

2.4. Ciclo de injeção

A injeção é um processo intermitente, que segue o chamado ciclo de injeção

(Figura 3). O ciclo de injeção pode ser separado em dois ciclos independentes e

simultâneos, o de operação da rosca e o do molde. [4]

Figura 3: Ciclo de moldagem [7]

11

O ciclo da rosca recíproca é composto pelas seguintes etapas:

O polímero é alimentado na injetora pelo funil de alimentação. A rosca gira tal

qual um parafuso sem fim, transportando o plástico para sua parte posterior à

medida que o funde e homogeneíza. A rosca recua, criando espaço a sua

frente onde se deposita o polímero já fundido pela rosca. O polímero ainda não

entra no molde.

Tendo sido homogeneizada uma quantidade suficiente de polímero, e estando

o molde pronto para receber uma nova injeção, a rosca age como pistão,

avançando e injetando a massa fundida dentro do molde. Uma válvula anti-

retorno impede que o polímero volte pelos canais da rosca.

A rosca mantém a pressão sobre o injetado durante a chamada fase de

empacotamento.

A rosca retorna em direção ao funil, plastificando mais material à medida que

gira.

O ciclo do molde se dá pelas seguintes etapas:

O molde inicia seu ciclo fechado e vazio. O polímero penetra as cavidades do

molde pelos canais de alimentação até seu preenchimento total. A rosca

mantém o polímero sob pressão a fim de compactá-lo para que mais material

seja injetado. seguido do seu resfriamento. O pistão exerce pressão.

À medida que o polímero resfria, a rosca continua exercendo pressão para

compensar a contração do material. Retirada a pressão de recalque, o molde

permanece fechado para que se complete o resfriamento do polímero até a

temperatura de desmoldagem.

Atingida a temperatura de desmoldagem, segue-se a abertura do molde e

ejeção da peça. Em seguida, o molde é fechado para início do ciclo seguinte.

12

3. Fabricação de engrenagens poliméricas

Esse capítulo apresenta as características de uma engrenagem de dentes

retos fabricada pelo processo de injeção. É abordada a escolha de materiais,

características geométricas da engrenagem, considerações de projeto e quantidade de

plástico utilizado na engrenagem.

3.1. Seleção de materiais

O tipo de resina termoplástica usada na fabricação de engrenagens por injeção

deve ser avaliada de acordo com as seguintes condições de operação [1]:

Magnitude da carga a ser transmitida - O material deve suportar,

principalmente, as tensões no dente da engrenagem, região mais vulnerável da

peça;

Velocidade - Relacionada diretamente com o aquecimento gerado da peça

devido ao atrito;

Vida útil - Importante para o dimensionamento dos fatores de segurança

contra falha por fadiga;

Ambiente – É preciso atentar para a presença de substâncias que degradem o

plástico e a incidência de raios UV;

Temperatura - As resinas termoplásticas são bastante sensíveis ao aumento

da temperatura, podendo levar a mudanças nas propriedades mecânicas do

material, na geometria da peça e, consequentemente, ao seu desgaste

prematuro;

Tipo de lubrificação - O lubrificante deve ser quimicamente compatível com o

polímero para evitar a degradação deste;

Precisão e tolerâncias que se desejam atingir.

13

Os principais polímeros usados em engrenagens são o acetal, a poliamida

(Nylon), o PET e o policarbonato, sendo reforçados ou não por fibras de vidro, Kevlar,

carbono, Teflon e outros aditivos. Essas fibras são usadas para melhorar as

propriedades mecânicas, podendo até mesmo dobrar sua resistência à tensão, e

possibilitam um maior controle dimensional, uma vez que reduzem o coeficiente de

dilatação térmica linear em até 1/3 da do polímero. Além disso, o material tende a

absorver menos umidade. As desvantagens do uso de fibras para reforço estão

principalmente em seu alto custo; no possível desgaste do equipamento de injeção, já

que há maior atrito entre os filamentos de fibra e a parede da ferramenta; e na

diminuição da acurácia, pois o material passa a não ser completamente homogêneo.

Tabela 1: Comparativo entre poliamida e acetal [8] [9] [10] [11]

Poliamida

6 SEM carga

Poliamida 6 COM carga (30% FB)

Acetal SEM carga

Acetal COM carga (30%

FB)

Densidade (g/cm³) 1,13 1,36 1,40 1,61

Tensão de escoamento (MPa)

78 185 64 135

Módulo de elasticidade (GPa)

2,7 9,5 2,6 -

Ponto de fusão (ºC)

220 220 166 165

Temperatura de deflexão térmica a

0.46 MPa (ºC)

150 220 154 165

Para este trabalho, o material escolhido foi a Poliamida 6 BASF Ultramid®

reforçada com 30% fibra de vidro. Para fins de referência, algumas propriedades da

Poliamida são comparadas com a de um Acetal nas versões com e sem carga (Tabela

1). As propriedades mecânicas e térmicas da Poliamida com carga são de maneira

geral superiores as do Acetal e da Poliamida sem carga, apresentando uma baixa

densidade, mais alto ponto de escoamento, maior módulo de elasticidade, ponto de

14

fusão e temperatura de deflexão térmica. Essas características são importantes para o

bom funcionamento de uma engrenagem, e permitem melhor desempenho, dessa

forma, a Poliamida 6 com carga é um material propício a essa finalidade.

3.2. Dimensionamento da engrenagem

A engrenagem apresentada neste trabalho não foi projetada para uma

aplicação específica, porém sua geometria está de acordo com o padrão proposto pela

AGMA (American Gear Manufacturers Association). A Figura 4 mostra a nomenclatura

usada para identificar os parâmetros usados para construção de engrenagens

cilíndricas de dentes retos. [12]

Figura 4: Nomenclatura para engrenagens cilíndricas de dentes retos [12]

Os parâmetros admitidos para construção da engrenagem proposta encontram-

se discriminados na Tabela 2:

15

Tabela 2: Parâmetros da engrenagem

DIMENSÃO SÍMBOLOS MEDIDA (mm)

Diâm. do círculo primitivo 40

Número de dentes 20

Módulo

2

Ângulo de pressão 20º

Adendo 2

Dedendo 2,5

Espessura do dente

3,14

3.3. Efeitos da contração do material na geometria

da engrenagem

No projeto do dente, é importante considerar os efeitos da expansão térmica na

temperatura máxima à qual a engrenagem estará sujeita para garantir a folga mínima

(backlash) necessária para seu funcionamento apropriado, sem emperrar. Como

citado anteriormente, a adição de fibras à resina termoplástica reduz seu coeficiente

de dilatação térmica linear em até 2/3. Para engrenagens que ficarão muito tempo

sem utilização em ambiente úmido, é recomendável considerar também os efeitos da

dilatação devido à absorção de água em materiais higroscópicos, como o Nylon. [1]

Ocorre 0,2% de contração nas dimensões paralelas ao fluxo do polímero

durante o preenchimento da cavidade e 0,6% nas normais ao fluxo para o material

escolhido [9]. Foi considerado, então, 0,4% de contração para o cálculo das medidas

do molde da engrenagem.

16

Além disso, a geometria do dente também sofre os efeitos da contração, por

isso um novo ângulo de pressão deve ser especificado para o molde. A Figura 5 (a)

mostra a geometria da engrenagem que se quer produzir, identificada como

“engrenagem padrão”, e a geometria correspondente do molde, sem considerar a

mudança no ângulo. A engrenagem moldada é mostrado na Figura 5 (b), onde

percebe-se que sua geometria é ligeiramente diferente da que se queria atingir, com

a raíz do dente mais espessa e o topo mais estreito. [13]

Figura 5: Efeito da contração no ângulo de pressão

O ângulo de pressão do produto é calculado por:

(3-1)

Onde α é o ângulo de pressão original e S correspode à contração do material.

Fazendo o cálculo inverso, o ângulo de pressão do molde deverá ser 19,4º, de modo a

produzir engrenagens com ângulo de pressão 20º.

17

3.4. Quantidade de plástico necessária para

moldar a engrenagem

O cálculo da quantidade total de plástico necessária durante a injeção leva em

consideração, geralmente, o volume das cavidades, e dos canais de alimentação do

molde. Porém, o molde projetado neste trabalho é alimentado por canais quentes e

por isso apenas o volume das engrenagens é utilizado. O volume obtido a partir do

modelo 3D foi de 6 cm³. Leva-se em conta também a densidade do material escolhido,

que é de 1,36 g/cm³ e o número de cavidades, que neste caso são 4. Calcula-se então

a massa de resina por ciclo pela seguinte equação:

(3-2)

18

4. Características da injetora

O projeto do molde é realizado levando em consideração as características da

injetora e para este trabalho foi escolhida a máquina ROMI EL 75 (Figura 6) com

parafuso de 25mm de diâmetro. Algumas especificações da injetora estão listadas na

Tabela 3.

Figura 6: Máquina injetora ROMI EL 75

Tabela 3: Especificações técnicas da injetora [14]

Razão do parafuso (L/D) 24

Volume máximo de injeção [cm³] 54

Peso máximo de injeção (PS) [g] 50

Pressão máxima de injeção [bar] 2.800

Razão de injeção [cm³/s] 147

Velocidade de injeção [mm/s] 300

Capacidade de plastificação [g/s] 6

Força de fechamento do molde [t] 75

19

A adequação da injetora aos requisitos do processo é realizado por meio dos

seguintes parâmetros [4] [5]:

Capacidade de injeção (Ci): especifica a quantidade máxima de material que

pode ser injetado em um ciclo. É medida em gramas em função da capacidade

de injeção do poliestireno (material de referência). Pode ser calculada pela

equação a seguir [4] [5]:

(4-1)

onde:

é o peso específico;

e V é o fator volumétrico.

Para a poliamida usada:

(4-2)

Considerando que o peso total a ser injetado no molde é de

aproximadamente 32,6 g, a máquina supre com boa margem a quantidade de

material necessária no ciclo. Além disso, é recomendável que a injetora opere

no mínimo a 20% abaixo da sua capacidade máxima por questões de

eficiência. Verifica-se, nesta configuração, que esta injetora selecionada

operaria a cerca de 48% da capacidade máxima.

Capacidade de plastificação (Cp): é uma medida da quantidade de material

que a injetora consegue levar à temperatura de moldagem por unidade de

tempo. Também é calculada em referência ao PS. Obtém-se usando a

seguinte equação:

20

(4-3)

onde:

c é o calor específico;

e Té atemperatura de moldagem.

(4-4)

Considerando a recomendação citada no item anterior:

- Capacidade de plastificação máxima = 4,24 g/s

- 80% da capacidade máxima = 3,4 g/s

- Tempo mínimo para processar a quantidade suficiente de plástico =

9,6 s

Pressão de injeção (Pinj): é a pressão exercida durante o preenchimento da

cavidade do molde. Seu valor é função, principalmente, da geometria dos

canais de preenchimento e pode variar seguindo o padrão da Figura 7. Durante

o intervalo de tempo da região 1, os canais e o molde são preenchidos a

pressões mais baixas. Na fase 2, a pressão é significativamente aumentada a

fim de compactar o polímero e inserir material suficiente para compensar o

encolhimento. Após o preenchimento total da cavidade, dá-se início à fase 3,

na qual a pressão é gradativamente reduzida durante o resfriamento enquanto

preenche os espaços resultantes da contração.

21

Figura 7: 1 - Preenchimento; 2 - Pressurização; 3 – Recalque [4]

Segundo análise feita no Moldflow, a pressão de injeção máxima para

um preenchimento satisfatório é estimada em 79,7 MPa. A injetora utilizada é

capaz de exercer até 280 MPa de pressão e seu valor é regulado variando-se a

velocidade de injeção.

Força de fechamento (F): é a força necessária para manter as placas do

molde totalmentemente unidas durante o preenchimento. Uma aproximação é

obtida pela equação:

(4-5)

onde:

A é a área projetada das cavidades;

A equação anterior assume que a pressão máxima atua uniformemente na

cavidade, não levando em conta a queda de pressão nos canais de alimentação.

Desta forma, a pressão real de fechamento é significativamente menor, estimada em

29,7 toneladas pelo Moldflow. A injetora escolhida suporta até 75 toneladas de força

de fechamento, sendo compatível com a margem de segurança de 20% recomendada.

22

5. Projeto do molde

A configuração do molde depende principalmente da geometria da peça a ser

fabricada, da produtividade desejada e do grau de investimento disponível. O projeto

envolve não apenas reproduzir a geometria do produto desejado com as devidas

tolerâncias, mas também visa a propiciar as condições necessárias para minimizar os

defeitos passíveis de ocorrer neste tipo de moldagem. Uma das desvantagens deste

processo está no difícil controle da geometria final das peças produzidas, que se não

atenderem aos requisitos do projeto inicialmente, sua correção pode requerer a

mudança do molde e acarretar em custo adicional.

5.1. Especificação do molde

Figura 8: Molde projetado

23

O molde projetado (Figura 8) é composto por peças padronizadas da Polimold,

tem 4 cavidades e é alimentado por um sistema de câmara quente. Seu tamanho foi

selecionado de acordo com a unidade de fechamento da injetora utilizada, cujo

tamanho mínimo admitido é de 310x310mm. Desta forma, foram selecionadas placas

padronizadas de 346x346mm fabricadas em aço SAE 1045 com acabamento em

retífica Blanchard, que garante tolerância na espessura de +0,15/+ 0,30mm.

Figura 9 – Elementos do molde projetado

24

Tabela 4 – Relação de peças padronizadas Polimold [15]

Nº Descrição Código

1 Placa base superior PBB3463460361AS

2 Espaçador superior E3463460561A

3 Placa porta cavidade superior PC3463460461

4 Placa porta cavidade inferior PC34634602714

5 Placa suporte PS34634604614A

6 Espaçador inferior E3463460761A

7 Placa base inferior PBB3463460361AI

8 Placa extratora PE34634602211

9 Placa porta extratores CPE34634601716

10 Parafuso Allen cabeça cilíndrica

com sextavado interno - M12x160 ISO 4762

11 Bucha guia B22027

12 Coluna guia C22077046

13 Parafuso Allen cabeça cilíndrica

com sextavado interno - M12x100 ISO 4762

Os espaçadores e placa suporte são dimensionados considerando que a carga

total durante o preenchimento atue no centro do molde. Para esta configuração, usa-

se a equação deflexão da viga bi-apoiada [12]:

(5-1)

onde:

25

S é a tensão admissível para o material da placa suporte com fator de

segurança incluso;

W é a carga máxima suportada pela placa em flexão;

L é a distância entre espaçadores;

Z é o módulo da seção que resiste a flexão.

Neste projeto utilizou-se aço SAE 1045 e um fator de segurança CS = 5. Com

isso:

(5-2)

A distância entre espaçadores (L) é de 260mm.

E o módulo da seção (Z) é de:

(5-3)

onde:

I é o momento de inércia da seção placa suporte;

c é a distância máxima da linha neutra;

b é o comprimento da placa suporte;

h é a altura da placa suporte.

A carga W é então calculada segundo a equação (5-1):

(5-4)

Desta forma, a placa suporte resiste à flexão resultante da força de injeção

máxima (387kN), obtida anteriormente como cálculo da força de fechamento

necessária na equação (4-5).

26

Para que as tensões fiquem dentro do limite estabelecido, a área mínima de

compressão em cada espaçador deve ser de:

(5-5)

Tendo um comprimento fixado em 346 mm, para que os espaçadores possuam

essa seção transversal, a sua largura mínima deve ser de:

(5-6)

Cada espaçador padronizado utilizado na montagem tem 43 mm de largura. A

placa suporte e os espaçadores suportam com folga as cargas atuantes no molde, não

sendo necessárias colunas de apoio extras.

5.2. Câmara quente

Foi selecionado para este projeto um sistema de câmara quente, no qual os

canais de alimentação estão dispostos em um manifold aquecido por resistências e

direcionam o polímero a buchas quentes aquecidas separadamente. O manifold é

isolado termicamente utilizando-se suportes espassadores, o que reduz a perda de

calor para o resto do molde.

Este tipo de molde oferece uma série de vantagens, a saber [4]:

Melhor aproveitamento do material (sem desperdício com canais

solidificados);

Economia em refrigeração;

Projeto das placas mais simples (sem necessidade de

dimensionamento dos canais) e menores;

Pressão de injeção reduzida (material mais aquecido, e menos viscoso,

durante o preenchimento das cavidades) e pressão de recalque mais

eficiente;

27

Aumento da resistência mecânica das peças, o que é um fator

especialmente atrativo considerando-se a fabricação de engrenagens.

O manifold e as buchas quentes são selecionados levando em consideração o

peso da peça a ser fabricada e a resina escolhida. Como cada engrenagem tem cerca

de 8,2g, foi selecionada a bucha quente série 50 linha Polimax da Polimold (cód: BIX

05035- B), uma vez que esta é indicada para injeção de peças de pequeno porte (até

30g) em materiais de engenharia, incluindo a poliamida com carga. [16]

A fabricante Polimold, usada como referência para este projeto, oferece em sua

linha 50 Polimax, 3 tipos de ponteiras (Figura 10): de fluxo direto, marca anelar e

vestígio mínimo. As ponteiras de fluxo direto tem o orifício de saída do polímero maior,

que, consequentemente, deixa uma marca maior na peça injetada, sendo indicado

para aplicações nas quais a estética não é um fator tão importante. A ponteira de

vestígio mínimo deixa uma marca menor na peça, porém é recomendada apenas para

materiais com alto índice de viscosidade. Tendo em vista que a poliamida, material

selecionado para a fabricação das engrenagens, tem um índice de viscosidade médio

e a presença de 30% de fibra no material, esta ponteira não é a mais indicada para

aplicação no projeto. Foi selecionada, então, uma ponteira com marca anelar de 2mm

de diâmetro com material resistente ao desgaste (cód: PMA05013-A), que possui

características intermediárias comparada às anteriores, sendo mais indicada para esta

aplicação. [17]

28

Figura 10: Ponteiras Polimax: (a) fluxo direto; (b) marca anelar; (c) vestígio mínimo [17]

Uma vez selecionadas a bucha de injeção e a ponteira, segue-se para a

escolha do manifold. Este pode ser convencional, como utilizado neste projeto, ou

valvulado, aumentando a sua produtividade.

O manifold selecionado é também da Polimold e indicado para buchas quentes da

série 50, tem 4 saídas com canais dispostos em X, com 100 mm de distância entre

pontos de injeção adjacentes. A Figura 11 mostra a geometria do manifold escolhido.

29

Figura 11: Manifold [17]

O sistema de alimentação usado, ilustrado na Figura 12 e composto por: [17]

anel centralizador, que deve ser compatível com o tamanho do bico da

injetora – Cód: ACP 20 125 – 16 24 / A;

bucha acopladora, que conduz o polímero do bico da injetora ao canal

do manifold – Cód: BAP 10010;

anel de vedação da bucha acopladora – Cód: AVP 08020;

manifold, que é selecionado com base no número de cavidades do

molde, a distância entre os pontos de injeção e a série da bucha quente

ao qual será acoplado - Cód: FMX 10100;

resistências tubulares flexíveis, alojadas no manifold – Cód: RTP860;

buchas quentes, com resistências internas - Cód: BIX 05035- B;

anel de vedação da bucha quente – Cód: AVP 05016;

30

termopares – Cód: ETC 0252;

suporte central – Cód: SCP 10240, fixado por parafusos M6 (DIN912)

e centralizador cód: PLP 10210;

suporte superior – Cód: SSP 10300, fixados por parafusos M6x12

(DIN7991).

Figura 12: Detalhe do sistema de câmara quente convencional [17]

5.3. Postiços cavidade

As cavidades do molde são usinadas em postiços também de aço SAE 1045.

Esta configuração facilita a substituição das cavidades na ocorrência de eventual

necessidade de ajustes dimensionais ou desgaste dos insertos.

Tanto no postiço macho quanto no fêmea são usinados canais para

refrigeração e alojamentos para os aneis de vedação. No postiço fêmea são

usinados também os furos por onde passarão os pinos extratores e no macho, o

alojamento da bucha quente.

31

As Figura 13 e Figura 14 mostram, respectivamente, a localização dos pontos

de injeção e uma vista de corte do conjunto de insertos e bucha.

Figura 13: Localização dos pontos de injeção

Figura 14: Conjunto de postiços e bucha quente

32

5.4. Refrigeração do molde

A seguir, são apresentados os cálculos preliminares para determinar a

configuração e o dimensionamento adequado dos canais de refrigeração do molde

projetado.

5.4.1. Tempo de resfriamento

Uma vez preenchida a cavidade do molde, o polímero deve ser resfriado até a

temperatura de desmoldagem, na qual a peça está íntegra o suficiente para ser

extraída sem o risco de mudança em sua geometria. O intervalo de tempo que o

polimero injetado leva para atingir esta temperatura é chamado de tempo de

resfriamento.

A análise do sistema de refrigeração aproximado no Moldflow estima esse

tempo em cerca de 20 segundos (Figura 15), incluindo o período de empacotamento,

no qual a cavidade é completamente preenchida e o polímero resfria enquanto ainda é

compactado.

Figura 15: Tempo total do ciclo de moldagem

Preenchimento

0,3 s

Empacotamento

10 s Resfriamento

10,77 s

Abertura do

molde

1,5 s

33

5.4.2. Cálculo da vazão de refrigerante e seleção do diâmetro

Dados iniciais:

Refrigerante: Água

Temperatura do fundido: 270 ºC

Temperatura do molde: 80 ºC

Temperatura de desmoldagem: 184 °C

Os valores acima foram definidos com base no catálogo do polímero utilizado e

na base de dados do software Moldflow. Considerou-se também que o calor cedido

pelo polímero é transferido exclusivamente ao fluido refrigerante.

(5-7)

onde:

é ofluxo de calor cedido pelo polímero na cavidade, calculado por [5]:

(5-8)

E é o fluxo de calor absorvido pelo refrigerante

A vazão de água necesária no resfriamento ( ) é calculada por [5]:

(5-9)

Para canais construídos na placa da cavidade do molde, o valor da constante

k é 0,64. A diferença de temperatura da água que entra e sai do molde ΔT é

tipicamente em torno de 2 a 5ºC.

5.4.3. Configuração dos canais de refrigeração e componentes

Tendo em vista a geometria circular da peça e o uso de postiços, uma opção

de refrigeração particularmente atrativa é a usinagem dos canais no próprio postiço, os

quais se comunicam por furos na placa porta-cavidade. A vedação entre a placa e os

34

insertos com canais de refrigeração é feita por meio de anéis de vedação poliméricos

alojados em canaletas no postiço. No caso do molde projetado, foram consideradas

três possíveis configurações (Figura 16). São elas:

Dois canais em série, com conectores de água em ambos os lados da placa,

que podem ter o fluxo em direções iguais (a) ou opostas (b);

Conexão em paralelo, com ambas as conexões do mesmo lado da placa (c);

Conexão em série, com ambas as conexões do mesmo lado da placa (d).

Figura 16: Configurações do sistema de refrigeração

Foi selecionada a configuração em série com conexões do mesmo lado por

simplicidade de acesso a essas conexões e de fabricação (Figura 17).

35

Figura 17 – Canais de refrigeração do molde

Para a construção dos canais, é conveniente selecionar um diâmetro

compatível com os acessórios que serão adquiridos (tampões e plugues), que seguem

diâmetros padronizados.

A Tabela 5 especifica o diâmetro do canal recomendado para algumas vazões

do fluido refrigerante.

Tabela 5: Recomendação de diâmetro em função da vazão de refrigerante

Vazão do fluido (l/min) 3,8 9,5 38 85

Diâmetro do canal (mm) 8 11 19 23,8

Para a vazão de 9,2 l/min calculada anteriormente, é recomendado um canal

de cerca de 12 mm de diâmetro. Os dois canais formados pela geometria do postiço

próximo à cavidade tem seção retangular e cujas áreas somadas são equivalentes a

do círculo de 12 mm. Sendo assim, cada canal tem dimensões 11x5 mm.

36

Os canais de sessão circular furados nas placas porta cavidade superior e

inferior tem diâmetros 6 e 8 mm, respectivamente.

Foram selecionados plugues machos com engate rápido com a finalidade de

realizar a conexão com as mangueiras de fluido refrigerante. Além desses, cada placa

requer um tampão para bloquear o fluxo indesejado através dos canais criados na

fabricação. Os acessórios especificados abaixo são do fabricante Bru y Rubio.

Placa porta cavidade superior:

Plug: BR82/6/ R1/4

Tampão: TCR/6

Placa porta cavidade inferior:

Plug: BR82/9/ R3/8

Tampão: TCR/8

Figura 18: Acessórios: (a) plug macho para engate rápido; (b) tampões com anel de vedação [18] [19]

5.5. Sistema extrator

Os elementos que compõe o sistema extrator do molde são também da

fabricante Polimold e estão identificados na Figura 19. [20] [21]

37

(a)

(b)

Figura 19 – Sistema extrator: (a) montagem; (b) elementos

1. Pinos de retorno, fabricados em aço H13. São adquiridos com 14 mm

de diâmetro e 125 mm de comprimento, o qual deve ser reduzido a 123

mm para que o pino não ultrapasse a superfície do molde – Cód:

14x125A;

2. Pinos extratores, também de aço H13, com 3 mm de diâmetro e 125

mm de comprimento, reduzido a 118 mm – Cód: 3x125A;

3. Placa porta extratores, na qual devem ser usinados os furos para

alojamento dos pinos – Cód: CPE34634601716;

38

4. Placa extratora, que será empurrada pelo mecanismo extrator da

injetora – Cód: PE34634602211;

5. Parafuso Allen cabeça cilíndrica com sextavado interno, para união

das placas – M8x30;

6. Encosto padrão, que limita o encontro da placa extratora com a placa

base, a fim de reduzir o surgimento de trincas e desgaste resultante do

choque entre as mesmas - Cód: EP1A;

7. Parafuso cabeça plana escareada com sextavado interno, usado para

fixação do encosto – M6x12 DIN7991;

5.6. Ventilação

O ar é extraído da cavidade por meio de canais de ventilação usinados no

postiço conforme a f Figura 20. Para a poliamida, recomenda-se que

esses canais tenham aproximadamente 0,013 mm de profundidade e que haja

ventilação em cerca de 30% do perímetro da linha de partição. [22]

O perímetro considerado no projeto foi aproximado pelo diâmetro externo da

engrenagem, 138 mm, sendo 30% deste valor igual a 41,5 mm. Optou-se por fazer 8

canais, então cada um deles deveria ter ao menos 5 mm de largura. Os canais do

molde projetado tem 6 mm de largura e 0,02 mm de profundidade.

Figura 20 – Ventilação da cavidade

39

6. Conclusão

Neste trabalho foi projetado um molde de injeção para a fabricação de

engrenagens poliméricas. A Poliamida 6 com 30% de fibra de vidro foi escolhida por

suas propriedades físicas propícias, em destaque a alta tensão de escoamento,

elevada temperatura de fusão e menor coeficiente de contração linear entre os

materiais comparados. Foi selecionada uma injetora elétrica com base nos requisitos

do processo.

O projeto consiste em um molde de duas placas e alimentado por um sistema

de câmara quente. Esse sistema de alimentação foi selecionado tendo em vista o

melhor aproveitamento do material, redução da pressão de injeção e aumento da

resistência mecânica das peças. O sistema de refrigeração foi projetado visando um

resfriamento uniforme das cavidades, com canais circundando os postiços.

Este trabalho limita-se apenas ao projeto, não compreendendo a etapa de

construção do molde. Porém, quando possível, foram utilizados componentes

padronizados e acessíveis visando à facilidade de aquisição e manutenção e a

redução de custo. Já as cavidades são um projeto único, e por isso, são usinadas em

postiços metálicos avulsos. Recomenda-se a usinagem por eletroerosão para a

fabricação de geometrias complexas, como a da engrenagem apresentada neste

trabalho.

O protagonismo da injeção nos processo de fabricação com polímeros dá

relevância a esse projeto, uma vez que os conhecimentos são transponíveis para

outros projetos de moldes.

40

7. Bibliografia

[1] ALFREDA CAMPO, E. The Complete Part Design Handbook: For Injection

Molding of Thermoplastics. 1ª. ed. [S.l.]: Hanser, 2006.

[2] BLASS, A. Processamento de Polímeros. 1ª. ed. Florianópolis, SC: Editora da

UFSC, 1985.

[3] GROOVER, M. P. Fundamentals of Modern Manufacturing. 3ª. ed. [S.l.]: Willey,

2007.

[4] MANRICH, S. Processamento de termoplásticos: Rosca Única, Extrusão e

Matrizes, Injeção e Moldes. 1ª. ed. São Paulo, SP: ArtLiber, 2005.

[5] HARADA, J. Moldes para Injeção de Termoplasticos: Projeto e Princípios

Basicos. 1ª. ed. São Paulo, SP: ArtLiber, 2004.

[6] GLANVILL, A. B. Moldes de injeção: princípios básicos e projetos. São Paulo:

Edgard Blucher, 1970.

[7] CUNHA, A. Manual do Projectista para Moldes de Injecção de Plástico. Marinha

Grande: Edição Centimfe, v. 2, 2003.

[8] BASF Ultramid 8202 PA6. MatWeb. Disponível em:

<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=d8d83fe59e0b47148639f

58bf2642638> Acesso em 26 agosto 2016.

[9] BASF Ultramid A3EG6. MatWeb. Disponível em:

<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=aaa1226eced744cca572

04009098d726> Acesso em 22 agosto 2016.

[10] BASF Ultraform H 2320 006 Q600 POM. MatWeb. Disponível em:

<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=aac3b92e397646a69cc5

537c6f8355d5> Acesso em 22 agosto 2016.

[11] Polyram RamTal PM3007G6 Acetal. MatWeb. Disponível em:

<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=3f2d94b889134e029ef06f

b00d9a6f37> Acesso em 22 agosto 2016.

41

[12] BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley: Projeto

de Engenharia Mecânica. 8ª. ed. [S.l.]: McGraw Hill, 2011.

[13] MCKINLAY, W.; PIERSON, S. D. Plastics Gearing. 1ª. ed. [S.l.]: ABA/PTG

Publishing, 1994.

[14] Linha ROMI EL. Romi. Disponível em: <http://www.romi.com/wp-

content/uploads/2016/01/cat_romi_el_por_aa_042016_bx.pdf> Acesso em 03

setembro 2016.

[15] Catálogo de Porta Molde de 2 Placas. Polimold. Disponível em:

<http://www.polimold.com.br/downloads/porta_molde/2placas/catalogo_2placas_web_f

ull.pdf> Acesso em 12 setembro 2016.

[16] Polimax série 50. Polimold. Disponível em:

<http://www.polimold.com.br/downloads/serie_50_polimax.pdf> Acesso em 12

setembro 2016.

[17] Catálogo de Câmara Quente - Polimold. Privarsa. Disponível em:

<http://www.privarsa.com.mx/Files/Downloads/180/COLADA%20CALIENTE%20_.pdf>

Acesso em 12 setembro 2016.

[18] Catálogo Plug Macho "BR82". Bru y Rubio. Disponível em:

<http://www.byrcomponentes.com.br/v2/DownloadPDF.aspx?file=Plug_Macho_BR82>


[19] Catálogo Tampão "TCR". Bru y Rubio. Disponível em:

<http://www.byrcomponentes.com.br/v2/DownloadPDF.aspx?file=Tampao_TCR>


[20] Catálogo de Extratores. Polimold. Disponível em:

<http://www.polimold.com.br/downloads/extratores/catalogos_extratores_web.pdf>


[21] Catálogo de Componentes de Moldes. Polimold. Disponível em:

<http://www.polimold.com.br/downloads/porta_molde/componentes_moldes/componen

tes_moldes.pdf> Acesso em 12 setembro 2016.

42

[22] BRYCE, D. M. Plastic Injection Molding. 1ª. s.l. : Society of Manufacturing Engineers, 1996.

43

Anexo A - Análise do Processo pelo Moldflow

Material manufacturer: BASF Engineering Plastics

Material trade name: Ultramid B3WG6

Material Resin identification code: 7

Material Energy usage indicator: 2

Melt temperature: 270.0 (C)

Mold temperature: 80.0 (C)

Injection locations: 4

Max. machine injection pressure: 280.000 (MPa)

Actual filling time: 0.32 (s)

Actual injection pressure: 79.705 (MPa)

Clamp force area: 48.5239 (cm^2)

Max. clamp force during filling: 17.183 (tonne)

Machine clamp open time: 1.50 (s)

Estimated cycle time: 22.57 (s)

Total part weight at the end of filling: 31.596 (g)

Shot volume: 24.0819 (cm^3)

Cavity volume: 24.0819 (cm^3)

Runner system volume: 0.0000 (cm^3)

Maximum clamp force during cycle: 29.667 (tonne)

44

Anexo B - Catálogos de Fabricantes

2

1

4

5 87 9

10 11 12 13 1615 18

19

20

212223

24

25

17

3

14

6

25 Plug macho superior BR82/6/R1/4 224 Plug macho inferior BR82/9/R3/8 223 Parafuso Allen M8x30 ISO 4762 422 Parafuso cabeça plana

escareada M6x12 DIN 7991 421 Encosto padrão EP1A 420 Parafuso Allen M12x160 ISO 4762 419 Placa base inferior PB3463460761A 118 Espaçador inferior E3463460761A 217 Placa extratora PE34634602211 116 Placa porta extratores CPE34634601716 115 Pino de retorno 14x125 A 414 Pino extrator 3x125A 413 Placa suporte PS34634604614A 112 Placa porta cavidade inferior PC34634602714 111 Bucha guia B22027 410 Postiço cavidade inferior - 49 Postiço cavidade superior - 48 Placa porta cavidade superior PC3463460461 17 Coluna guia C22077046 46 Bucha quente BIX 05035-B 45 Manifold FMX 10100 14 Espaçador superior E3463460561A 23 Placa base superior PBB3463460361AS 12 Parafuso Allen M12x100 ISO 4762 41 Anel centralizador ACP20125-1624/A 1

ITEM DESCRIÇÃO CÓDIGO QTD.Camila Diniz dos Santos

Prof. José Stockler Projeto Final UFRJ

Data: Escala:

Unidade: mm

Molde - Conjunto 1:8

AA

8

SECTION A-A

SCALE 1 : 3

7

1 2 3 4 5 6

8 Tampão superior TCR/6 17 Manifold FMX 10100 16 Bucha de injeção BIX05035-B 45 Ponteira PMA05013-A 44 Macho - 43 Anel de vedação 36x2 82 Postiço superior - 41 Placa cavidade superior PC3463460461 1

ITEM DESCRIÇÃO CÓDIGO QTD.Camila Diniz dos Santos

Prof. José Stockler

Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:3

Unidade: mm

Conjunto superior

123

123

16,

5

119,8 119

,8

20 10

8 12 60

346 3

46

26

26

30

26 61

10,5

A

A

46

6

2

B

SEÇÃO A-AESCALA 1 : 3

2x45

2

6

12

40

23

30

32

22 6

9,100

DETALHE BESCALA 1 : 1


Placa - cavidade superior


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:3

Unidade: mm

Tolerância: 0,1

40 H7/j5

AA

10 H7/j6 R2

23

0,3

x45

20 8

5

2 2

4

6

SEÇÃO A-A

0.1


Cavidade superior


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:1

Unidade: mm

Aço AISI 1045

5

1

B

B

60

H7/

k6

2

3,62

12,1

44

28

,336

SEÇÃO B-B


Macho - Cavidade superior


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:1

Unidade: mm

Aço AISI 1045

119

,8

119,8

346

26

26

30

21

75

26

61

14 10,5

346

A

A

4 86

H7/

k6

70

H7/

j6

8

8

27

8

12



Placa - cavidade inferior


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:4

Unidade: mm

Tolerância: 0,1

Anel de vedação68x2 mm

9,500

6,07

6

44,53 35,40

AA

4

11

5

2

84

3 H7/g6

3,04 8,10 1

0,12

6,5

8

70 H7/j6

27.

02

6

8

10

B


0,0

20

DETALHE B ESCALA 30 : 1

Material: Aço AISI 1045Camila Diniz dos Santos

Cavidade inferior


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:1

Unidade: mm

346

61

26

346

14

A

A

95

12

5

4 36



Placa base superior


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:4

Unidade: mm

Tolerância: 0,1

43,7

19

346

258

31

21

14,2

11

30

6,5

53,

2

A

A

17

B


3,

2

6,

4

3

DETALHE BESCALA 1 : 1


Placa porta extratores


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:3

Unidade: mm

Tolerância: 0,1

43,7 5

3,2 4 PASSANTE

19

346 3

46

61

26

14 2

1

75

15


Placa suporte


Data: 22/09/2016

Projeto Final UFRJ

Escala: 1:3

Unidade: mm

Tolerância: 0,1

projeto de molde para fabricação de engrenagens por injeção de

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