soluÇÕes eficientes em ligas de alumínio de alta resistência para a indústria de moldes...

SOLUÇÕES EFICIENTESem ligas de alumínio de alta resistência para a Indústria de Moldes Plásticos

Alumold®, Alumold® 500, Alumold® 400, Alumold® 350, Alumold® 110 e Alcast ® são ligas patenteadas e marcas registradas mundialmente de propriedade da ALCAN Aerospace, Transport and Industry

Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos

Melhor UsinabilidadeMaior Condutibilidade TérmicaMenor Densidade

DurezaResistência MecânicaRigidez

Ganhos em redução de custos :

Tempos de Usinagem Reduzidos Aumento de Produtividade

Novos hábitos

Métodos de Design diferentes do aço Hábitos de utilização

Aumento na velocidade de usinagem : Até 10 vezes mais rápida do que com aço ;

Aumento na velocidade de Eletro-Erosão : Até 5 vezes mais rápida do que com aço ;

Redução no tempo de polimento : Cai para até ¼ do que é gasto com aço ;

Possibilidade de usinagem profunda ;

Redução no tempo gasto com ajustagem do molde ;

Aumento na vida útil das ferramentas de usinagem ;

Tamanho da Cavidade

Complexidade da Cavidade

Pequeno

Médio

Grande

Baixa Média Alta

Índice de Usinabilidade

Potencia

l de R

edução

de Cust

os

Redução no custo do molde !Redução no prazo de entrega do Molde !!Redução do tempo para o Molde entrar em produção !!!


Condutibilidade Térmica de 3 a 6 vezes maior que a do aço ;

Mesma faixa de condutibilidade térmica de ligas de Cu-Be ( Cobre-Berílio ) ;

Menor tempo de resfriamento das peças injetadas / sopradas ;

Redução nos tempos de ciclo de injeção / sopro ;

Maior velocidade na extração de calor ;

Material Condutividade Térmica

Ligas de alumínio de alta resistência série 7XXX ( nova geração )

150 W/mK

Aço de Baixo Carbono 57 W/mK

Aço Pré-Endurecido 39 W/mK

Aço Endurecido 24 W/mK

Cobre – Berílio 100-230 W/mK

Redução no tempo de ciclo de injeção / sopro !Aumento na produtividade ( mais peças / hora ) !!Redução no custo final da peça plástica !!!


AÇO (P20) ALUMOLD®

Comparação da velocidade de resfriamento de uma mesma peça injetada em um molde fabricado com Aço e outra em

molde fabricado com ALUMOLD®

Maior Homogeneidade térmica !Menor distorção / empenamento das peças !!Menor nível de perdas na injeção / sopro !!!


Moldes em alumínio sofrem menor influência do posicionamento dos canais de refrigeração, ao contrário do que ocorre com o aço ;

Simplificação do design e usinagem dos canais de refrigeração de um molde em alumínio ;

Design do molde facilitado !Menor necessidade de usinagem !!Usinagem simplificada e mais barata !!!


Aço Carbono

ALUMOLD® 500

ALCAST® ALUMOLD® 350

Aço Pré-Endurecid

o

Ligas de Cobre

Liga XC48 7XXX 7XXX 2XXX P20

Densidade ( Kg / dm3 )

7,8 2,82 2,82 2,82 7,8 8,3 – 8,9

Condutibilidade Térmica( W / m o.C )

48 153 150 134 29 100 – 330

Limite de Escoamento 0,2( MPa )

325 470 – 540 280 330 – 366 820 460 – 1000

Limite de Resistência( MPa )

600 510 – 590 310 420 – 465 1100 520 – 1300

Módulo de Elásticidade( GPa )

210 72 72 72,4 210 130

Dureza ( HB )

174 185 135 135 - 145 304 150 - 380

• Alteração no Design para compensar os módulos diferentes do que do aço e, em alguns casos, menores resistências mecânica e à fadiga ;

• Se a dureza não for suficiente, existe a alternativa/possibilidade de tratamento superficial ;


Faix

a d

e P

reços

( R

$ /

dm

3 )

Preços de custo para um pedaço de cada material, com as mesmas dimensões : 100 mm x 100 mm x 100 mm

A menor densidade do alumínio ( menor peso ) compensa com vantagens a diferença no preço por Kg em relação ao aço !!!


Economia em matéria-prima 16% a 49%

Redução de custos com usinagem 20% a 40%

Custo total do molde 20% a 40%

Redução de tempo de ciclo de injeção/sopro

20% a 60%

Redução do custo total de produção 20% a 60%

ESTIMATIVAS POTENCIAIS.

Valores reais dependem do tipo do molde, características da peça e das variáveis do processo de injeção/sopro


MOLDURA DE TELEVISOR – ABS – 300.000 peças

Prensa de Injeção de 800 Ton Custo do molde ( incluindo matéria-prima )

Aço ( P20 ) : 10 Ton € 230.000 ALUMOLD® : 4 Ton € 170.000 ( -26% )

Tempo de ciclo ALUMOLD® : 40 segundos Aço P20 (Mínimo) : 57 segundos Aço P20 (Mesma Qualidade) : 77 segundos

Nr. de dias para produção completa Aço P20 : 200 – 270 dias ALUMOLD® : 140 dias

ECONOMIA TOTAL GERADA COM ALUMOLD®

( menor tempo de ciclo no

aço)


( peças com a mesma

qualidade )

€ 200.000 (29% ) e 60 dias (30%)

€ 374.000 (43% ) e 130 dias (48%)


CAPAÇETE – ABS – 800.000 peças

Prensa de Injeção de 300 Ton Custo do molde ( incluindo matéria-prima )

Aço ( P20 ) : € 38.500 ALUMOLD® : € 27.000 ( -30% )

Tempo de ciclo ALUMOLD® : 24 segundosAço P20 (Mesma Qualidade) : 60 segundos

Nr. de dias para produção completa Aço P20 : 556 dias ALUMOLD® : 222 dias


( peças com a mesma

qualidade )

€ 412.000 (60% ) e 334 dias (60%)

Enquanto um molde de aço produz 1 milhão de peças, o mesmo molde em ALUMOLD® produz 2,5 milhões de peças, no mesmo tempo e c/ o mesmo custo final !!!


OEM Transformador / Usuário final do Molde

Fabricante do Molde

Usinabilidade Tempo até o produto

alcançar o mercado

• Tempo de entrega• Custo do Molde• Reciclabilidade do Molde

• Menor custo do molde ;• Menor tempo de usinagem ;• Menor tempo de ajustagem ;• Menor tempo em Eletro-Erosão ;• Menor tempo de monitoramento na usinagem ;• Menor custo / maior durabilidade do ferramental de corte ;• Maior economia de energia gasta com a usinagem ;• Menor tempo até o ferramental alcançar o mercado ;

Condutibilidade Térmica

Custo unitário da

peça plástica

• Produtividade do Molde• Qualidade da peça( stress residual )

• Sistemas de refrigeração simplificados ;• Menor tempo na usinagem dos canais de refrigeração ;

Densidade • Menor esforço nas prensas de injeção• Manuseio mais fácil• Maior segurança

• Manuseio mais fácil ;• Menores custos de transporte ;• Maior segurança ;


Pressão de Injeção ( BAR )

300

600

900

1.200

Temperatura do Molde o.C

100 200

Mold

es

de

Inje

ção

RTM

Sopro

Termoformagem

Borr

ach

a

Limite de Escoamento ( MPa )

150

300

450

600

Temperatura do Molde o.C

100 200

Alumold® 500

Alumold® 350

Alumold® 110

ALCAST®


Características dos materiais

Ligas da série 7XXX ( AlMgZn ) de última geração ; Ligas de alta resistência mecânica ; Boa homogeneidade das propriedades independente da espessura ; Excelente estabilidade dimensional ; Envelhecidas e com alívio de tensões ; Temperatura máxima de serviço : 120o.C ( temperatura do molde, não do plástico ) ALUMOLD® 500 : Laminado ( espessura <= 300 mm ) Forjado ( espessuras até 700 mm ) ALCAST® : Fundido em qualquer espessura até 600 mm ;Aplicações Indicadas

Aplicações de alta performance ; Moldes para injeção de termoplásticos de médias/altas tiragens ; Moldes para sopro ;

Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos

Características do material

Ligas da série 2XXX ( AlCu ) de última geração ; Liga de média resistência mecânica ; Excelente estabilidade dimensional ; Envelhecidas e com alívio de tensões ; Apenas placas laminadas ; Temparatura máxima de serviço : 180o.C ( temperatura do molde, não do plástico )

Aplicações Indicadas

Processos de alta temperatura ; Moldagem em borracha ( solas de sapato, pneus ) ; Moldes de sopro assépticos ( enchimento à quente ) ; Conformação de materiais compostos ( ex. RTM ) ;


Características do material

Ligas da série 5XXX ( AlMg ) ; Ligas de baixa resistência mecânica ; Placas e blocos fundidos; Temparatura máxima de serviço : 200o.C ( temperatura do molde, não do plástico )

Aplicações Indicadas

Processos de baixa pressão e baixa resistência; Termoformagem ; Protótipos para moldes de injeção ; Conformação de materiais compostos ( ex. RTM ) ;


Tipos de Plástico Protótipos(< 5.000 peças)

Pequenas Tiragens(< 50.000 peças)

Médias Tiragens(< 500.000 peças)

Grandes Tiragens(> 500.000 peças)

Termoplásticos Commodities( PP / PE / PET / PS / ABS … )

ALUMOLD® 110ALCAST®

ALUMOLD® 500ALCAST®ALUMOLD® 110


ALUMOLD® 500Aço p/ Moldes

Termoplásticos Técnicos( PC / PA / POM … )



ALUMOLD® 500ALCAST®Aço p/ Moldes

ALUMOLD® 500 + Trat. de superfícieAço p/ Moldes

Plásticos Reforçados( GFRP / BMC … )



ALUMOLD® 500 + Trat. de superfícieAço p/ Moldes

Aço p/ Moldes

Elastômeros ALUMOLD® 110ALCAST®ALUMOLD® 350

ALCAST®ALUMOLD® 350

ALUMOLD® 350Aço p/ Moldes

ATENÇÃO !!! A escolha do material depende não só da tiragem e do tipo de plástico, mas também :

Da complexidade do molde ou da peça injetada/soprada ( e.g. : Elementos móveis, etc. … ) Do requisito da superfície ( e.g. : Polida, Texturizada … ) Do tipo de processo ( e.g. : alta ou baixa pressão … ) Da temperatura de trabalho

É de grande importância o envolvimento técnico do fornecedor do alumínio na etapa de design do molde , para que sejam obtidos todos os benefícios possíveis


UTENSÍLIOS DOMÉSTICOS

Recipiente para líquidosinjetado em PP

Protetor p/ MicroondasAcabamento espelhado!!


Garrafa ( moldagem por sopro )Tiragem de milhões de peças

Recipiente para AlimentosInjetado em PCTiragem > 100.000 peças

EMBALAGENS


INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA

Tampo do Motor ( PA 6 + 30% GF )Tiragem de 50.000 peçasPlástico Reforçado com fibra !!

Base de Farol ( PP + 30% GF )Tiragem de 50.000 peçasPlástico Reforçado com fibra !!


INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA

Para-choque do BMW 3 seriesTiragem de 10.000 peças

Retrovisor Externo em ABSTiragem de 50.000 peças

Moldes de Grandes Dimensões !!


As informações contidas neste trabalho foram cuidadosamente pesquisadas, analisadas e elaboradas por :

Jean-Etienne FOURNIER Desenvolvimento de Produto e Suporte Técnico ALCAN Aerospace, Transportation & Industry

A tradução e adaptação para o Português foi elaborada por:

SCHMOLZ + BICKENBACH DO BRASIL Divisão Alumínio Assistência e Suporte Técnico

Alumold®, Alumold® 500, Alumold® 400, Alumold® 350, Alumold® 110 e Alcast ® são ligas patenteadas e marcas registradas mundialmente de propriedade da ALCAN Aerospace, Transport and Industry

CRÉDITOS DE AUTORIA

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