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SdZ!l~EW d sdPloW SOJI1SV'1d , LÁSZLÓ SORS . LÁSZLÓ BARDÓCZ ~, ISTVÁN RADNÓTI PLÁSTICOS Moldes e Matrizes Resumo dos processos de moldagem de plásticos mais freqüentemente utilizados e Projeto de moldes e matrizes de moldagem a quente e Dimensionamento das peças dos moldes de conformação a quente e Material-e fabricação dos moldes e Ferramentas de rebarbação e limpeza para plásticos e Apêndice c r ~ ------ Tradução: Luiz Roberto de Godoi Vidal Capa: Sergio Ng Supervisão: Maxim Behar Titulo original: Müanyagalakító Szerszámok Título em inglês: Plastic Molds and Dies © Copyright by Akadémiai Kiadó, Budapeste, Hungria. © Copyright 2002 by Hemus S .A. Todos os direitos adquiridos e reservada a propriedade literária desta publicação pela HEMUS LIVRARIA, DISTRIBUIDORA E EDITORA S.A. Visite nosso si te: www.hemus.com.br Pedidos e Correspondência: Caixa Postal 073 - CEP 80011-970 - Curitiba - PR Impresso no Brasil / Printed in Brazil INDlCE INTRODUÇÃO . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 RESUMO DOS PROCESSOS DE MOLDAGEM DE PLÁSTICOS MAIS FREQÜENTEMENTE UTILIZADOS .... __ ... _.. _ .. ____ . . . . . 13 1. PROJETO DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE. . . . 17 1.1. Moldes de compressão (László Sors) ......... _ . . . . . . . . . . . . . . 17 1.1.1. Construçã'o e peças principais dos moldes de compressão. . . . . . 17 1.1.1.1. Peças principais dos moldes de compresslfo. . . . . . . . . 17 1.1.1.2. Inserção-padrã'o, corpo do molde. . . . . . . . . . . . . . . 21 1.1.1.3. Projeto da câmara de alimentação. . . . . . . . . . . . . . . 28 1.1.1.4. Projeto de punção. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 1.1.1. S. Projeto de annações-padrão inferior e superior . . . . . . 33 1.1.1.6. Ejetores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 33 1.1.1.7. Extratores . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 44 1.1.1.8. Pino-guia e bucha-guia. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 46 1.1.2. Moldes de produtos rosca dos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.1.2.1. Rosca na direçã'o da prensa . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 47 1.1.2.2. A linha de centro da rosca desvia-se da direção de pren sagem (prensagem de roscas inclinadas ou horizontais) . 62 1.1.3. Moldes de produtos rebaixados . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 65 1.1.3.1. Moldes divididos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 66 1.1.3.2. Moldes com macho lateral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 70 1.1.3.3. Outros tipos de moldes para a formaç[o de rebaixos. . . 76 "1.1.4. Inserções de metal em peças plásticas. . . . . . . . . . . . . . . . . . 79 1.1.4.1. Inserçã"o de metal na direç[o da prensagem. . . . . . . . . 81 1.1.4.2. Inserções de metal colocadas obliquamente â direçã"o de prensagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 1.1.4.3. Inserções de metal tipo placa. . . . . . . . . . . . . . . . . . 87 1.1.4.4. Uso de metais instalados em vez de prensados. . . . . . . 91 1.1.5. Construções especiais de moldes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 92 1.1.5.1. Moldes de múltiplos níveis . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 93 1.1.5.2. Moldes com placa giratória. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 96 1.1.5.3. Moldes com cabeça basculante e carro basculante . . . . 97 1.1.6. Moldes de produtos de paredes delgadas, altos ou grandes. . . . . 98 1.1.7. Moldes semi-automáticos e automáticos. . . . . . . . . . . . . . . . . 103 1.1.8. Auxiliares de moldagem . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 109 1.1.8.1. Equipamento "de alimentaçã"o. . . . . . . . . . . . . . . . . . 109 1.1.8.2. Moldes de pré-moldagem (tabletagem). . . . . . . . . . . . 110 1.1.8.3. Dispositivos de remoção. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 111 1.1.8.4. Modelos de resfriamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 112 1.1.8.5. Dispositivos de abertura . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 112 Bibliografia do Capítulo 1.1 ......... _. . . . . . . . . . . . . . . . . .. 113 5 6 PLÁSTICOS 1.2. Moldes de transferência (Lász1ó Sors). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 133 l.2.1. Tecnologia da moldagem de transferência, partes principais do molde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 113 1.2.1.1. Vantagens e desvantagens da mo1dagem de transferência 113 1.2.1.2. Principais partes dos moldes de transferência . . . . . .. 116 1.2.2. Tipos de moldes de transferência . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 120 1.2.3. Partes metálicas nos produtos moldados por transferência. . . . . 122 1.2.3.1. Produtos com peças de metal que se projetam de ambos os lados ........ '. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 122 1.2.3.2. Tubos e fios nos produtos moldados por transferência. 124 1.2.4. Moldes de transferência para produtos longos, ocos e de paredes delgadas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 126 1.2.5. Moldes de transferência para produtos de paredes grossas, ou com espessura de parede não-uniforme . . . . . . . . . . . . . . . .. 126 l.2.6. Automatização dos moldes de transferência. . . . . . . . . . . . . . 129 Bibliografia do Capítulo l.2 ........................... " 133 Leitura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 133 1.3. Moldes de injeção (László Sors e István Radnóti) . . . . . . . . . . . . . .. 133 1.3.1. Moldes de injeção em geral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 133 1.3.2. Partes dos moldes de injeção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 140 1.3.2.1. Jito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 140 1.3.2.2. Canais de distribuiç<Yo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 142 1.3.2.3. Garganta. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 144 1.3.2.4. Sistemas de jito. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 146 1.3.2.5. Sistemas ejetores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 151 1.3 .2.6. Retenç<to do resíd uo de canal de pinos ejetores. . . . .. 159 1.3.2.7. Dispositivos de separação do resíduo do canal. . . . . . . 160 l.3.2.8. Resfriamento dos moldes de injeção. . . . . . . . . . . .. 161 1.3.2.9. Ventilação dos moldes de injeção. . . . . . . . . . . . . .. 165 1.3.3. Efeito dos vários materiais termoplásticos no projeto dos moldes de injeção . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 167 1.3 A. Moldes de produtos com rosca. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 171 l.3.5. Moldes de injeção de produtos rebaixados . . . . . . . . . . . . . .. 178 1.3.5.l. Moldes com macho lateral. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 179 1.3.5.2 . Moldes com pino-guia e barra-guia. . . . . . . . . . . . .. 182 1.3.5.3. Moldes divididos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 186 1.3.5.4. Molde de produtos internamente rebaixados. . . . . . .. 189 l.3.6 . Inserções de metal e de plástico . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 191 1.3.7. Moldes especiais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 194 1.3.7.1. Moldes de dois ou múltiplos níveis. . . . . . . . . . . . . . 194 l.3.8. Moldes de injeção para plásticos termoflXos (P. Baranovics). . .. 196 Bibliografia do Capítulo 1.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 203 Leitura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 204 1.4. Matrizes de extrusã"o (László Sors). . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 205 104 .1. Matrizes de extrusã'o de tubos com várias seções transversais . . . 208 ÍNDICE 7 1.4.1.1. Matrizes de extrusão de tubos (mangueiras) de 208 1.4.1.2. Matrizes de extrusão para tubos de não·circular .. 211 1.4.2. Matrizes de extrusão adequadas à produção de chapas (folhas) .. 213 1.4.3. Extrusão de fitas perflladas (perfis de plástico) ........... . 217 1.4.4. Revestimento de fios e cabos com plástico .............. . 218 1.4.5. Matrizes de extrusão para a produção de de garrafas ............."........................ . 219 1.4.6. Equipamento de ....................... . 222 1.4.6.1. a vácuo ....................... . 222 1.4.6.2. Calibragem com ar comprimido ............... . 224 Bibliografia do Capítulo IA ............................ . 225 Leitura adicionai . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ............ . 225 1.5. Moldes para a fabricação de garrafas (L Sors e L Bardócz). . . . . . . .. 226 1.5.1. Produção do (modelo) pré·fabricado . . . . . . . . . . . .. 226 1.5.2. Entrada de ar comprimido, calibragem da boca da 232 1.5.3. da cavidade de . . . . . . . . .. ....... 232 1.5.4. Resfriamento das ferramentas de sopro de ar) . . . . . . . 235 1.5.5. Divisão da ferramenta e das bordas de corte. . . . . . . . . . . . . . 236 Bibliografia do Capítulo 1.5 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 238 Leitura adicional. ....... .. ....................... 238 1.6. Projeto de ferramentas de conformação de e folhas termoplás· ticas a vácuo ou a ar (LászIó $ors). . . . . . . . . . . . . . . .. 238 1.6.1. Perfil das . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 239 1.6.1.1. Conformação a vácuo com molde negativo. . . . . . . .. 239 1.6.1.2. Conformação a vácuo com molde positivo ....... " 241 1.6.1.3. a ar comprimido. . . . . . . . . . . . . . . . . 242 1.6.2. Projeto dos moldes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 251 Bibliografia do Capítulo 1.6 . . . .. ....................... 257 Leitura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 258 2. DIMENSIONAMENTO DAS PEÇAS DOS MOLDES DE CONFORMAÇÃO A QUENTE SORS) .............................. , 259 2.1. Cálculo da resistência das peças do molde. 259 2.1. 1. Cálculo da resistência das caixas de molde dividido . . . . . . . .. 259 2.1.1.1. Cálculo de resistência de caixas de moldes divididos angulares forma de tronco de pirâmide). . . . . . .. 259 2.1.1.2. Cálculo de resistência de caixas de moldes divididos em forma de tronco de cone. . . . . . . . . . .. ........ 263 2.1.2. Cálculo de resistência de anéis de contração a quente. . . . . . .. 266 2.1.3. Cálculo de resistência de anéis protendidos. . . . . . . . . . . . . .. 270 2.1.4. Dimensionamento de parafusos de moldes de compressão e de 8 PLÁSTICOS transferência. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 276 2.1.4.1. Parafusos paralelos à direção da prensagem. . . . . . . .. 277 2.1.4.2. Parafusos normais à direção de prensagem . . . . . . . .. 281 2.1.5. Dimensionamento de molas helicoidais . . . . . . . . . . . . . . . .. 283 2.1.6 . Dimensionamento de molas Belleville . . . . . . . . . . . . . . . . .. 285 Bibliografia do Capítulo 2.1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 288 2.2. As bases da reologia e sua aplicação no projeto. . . . . . . . . . . . . . . .. 288 2.2.1. Fundamentos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 289 2.2.1.1. Escoamento em condutos de seção circular. . . . . . . . . 291 2.2.1.2. Escoamento em condutos de seção quadrangular . ... , 298 2.2.1.3. Escoamento em seções anulares. . . . . . . . . . . . . . .. 299 2.2 .1.4. Escoamento em condutos com outras seções trans versais. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 300 2.2.1.5. Perdas localizadas: entradas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 301 2.2.1.6. Equação de estado de Van der Waals para os plásticos.. 301 2.2.1.7. Aquecimento dos líquidos que escoam como resultado do atrito . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 302 2.2.1.8. Variação da viscosidade do fluido em função da tem peratura.... .. . . .... . . .... . . .. . ....... :. 302 2.2 .2. Exemplos práticos para a aplicação das fórmulas reológicas . .. , 303 2.2.3 . Dimensionamento e conformação da zona de uniformização (cabeça da matriz) das matrizes de extrusão .. . . . ....... " 305 2.2.4. Conformação ótima da zona do adaptador das matrizes de extrusão do ponto de vista da mecânica dos fluidos . . . . . . . .. 308 2.2.4.1. Seção com diâmetro uniformemente convergente . . .. 309 2.2.4.2. Seção que assegura o aumento de velocidade proporcio nalmente à distância percorrida . ..... .. .. '" . . . . 311 2.2.4.3. Determinação do perfil que assegura aceleração uni forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 312 2.2.5. Dimensionamento dos sistemas hidráulicos. . . . . . . . . . . . . .. 316 2.2.6. Dimensionamento das baterias hidráulicas . . . . . . . . . . . . . .. 319 Bibliografia do Capítulo 2.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 Leitura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 321 2.3. Cálculos térmicos associados ao projeto dos moldes de conformação a quente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 322 2.3.1. Dimensionamento do aquecimento dos moldes de compressão. . 322 2.3.1.1. Determinação da potência dos aquecedores elétricos .. 323 2.3.1.2 . Dimensionamento do aquecimento de vapor e água quente. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 325 2.3 .2. Aquecimento de termo plásticos e resfriamento de produtos no molde e ao ar livre. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 327 2.3 .2.1. Resfriamento e aquecimento na máquina e no molde.. 327 2.3 .2.2 . Resfriamento do produto ao ar livre . . . . . . . . . . . .. 331 2.3.3. Resfriamento de moldes de injeção de plásticos . . . . . . . . . . .. 332 fNDlCE 9 2.33.1. Determinação da quantidade de calor dissipada com o resfriamento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 334 2.3.3.2. Dissipação de calor com o resfriamento natural do molde. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 335 2.3.3.3. Temperatura média das paredes da cavidade do molde e amplitude da variação de temperatura. . . . . . . . . . .. 335 2.3 .3.4. Resistência térmica do corpo do molde. . . . . . . . . .. 337 2.3.3.5. Transmissão de calor entre a superfície do furo de res friamento e a água de resfriamento. . . . . . . . . . . . .. 340 2.3.3.6. Resumo do dimensionamento e construção do sistema de resfriamento correto . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 343 2.304. Equipamento de resfriamento e calibragem para matrizes de extrusão . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 349 Bibliografia do Capítulo 2.3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 353 Leitura adicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 353 2.4. Cálculos elétricos associados ao projeto dos moldes. . . . . . . . . . . . .. 354 2.4.1. Dimensionamento dos aquecedores elétricos. . . . . . . . . . . . . . 354 2.4.2. Controle dos aquecedores elétricos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 358 2.5. Problemas de automatização dos moldes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 3602.5.1. Atuadores ou acionadores. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 361 2.5.2. Unidades de controle elétricas e hidráulicas (marcadores, relês, válvulas de gaveta). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 363 2.5.3. Diagramas de circuitos de controle hidráulico. . . . . . . . . . . . . 364 2.5 A . Alguns aspectos quanto ao projeto de automatização . . . . . . .. 371 Bibliografia do Capítulo 2.5 . . ....... . . . ....... . . .. ..... , 376 2.6. Cálculo econômico dos moldes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 376 2.6.1. Detenninação do número de cavidades mais econômico, baseada no mínimo custo inicial. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 376 2.6.1.1. Seleção da máquina economicamente ótima. . . . . . .. 379 2.6.1.2. Determinação do número de cavidades econômico em uma máquina arbitrariamente selecionada . . . . . . . .. 382 2.6.1.3. Interpretação correta dos conceitos utilizados nas deduções. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 383 Bibliografia do Capítulo 2.6 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 391 2.7. Tolerâncias de peças de plástico. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 391 2.7.1. Propriedades dos plásticos para processamento, no que tange à precisa-0 dimensional dos produtos. . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 394 2.7.1.1. Plásticos termo fixos . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 394 2.7.1.2. Materiais termoplásticos. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 395 2.7.2. Padrões relativos à tolerância dimensional . . . . . . . . . . . . . .. 399 2.7.3. Correlaç[o entre tolerâncias dimensionais do molde e do pro duto na moldagem a quente de plásticos . . . . . . . . . . . . . . .. 399 2.7.4. Tolerância das roscas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 406 10 PLÀSTICOS 2.7 .5. Tolerâncias dimensionais para a distância axial entre as partes de metal . . ... .. . .. .. .... . ...... . ..... . ... . . . . " 407 2.7.6. Tolerâncias dimensionais lográveis com usinagem subseqüente.. 407 Bibliografia do Cap ítulo 2.7 . ... ... .. . ... . ... .. .. .. . . .. . , 408 Leitura adicional . ....... . . . . . .... . ...... . . . ... .. .. " 409 3. MATERIAL E FABRICAÇÃO DOS MOLDES (LÁSZL6 SORS) 3.1. Seleção do material dos moldes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 411 3.2. Produção dos moldes. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 417 3.2.1. Métodos de produção modernos de moldes de compressão e transferência para plásticos terrnofixos . . . . . . . . . . . . . . . . . 418 3.2.1.1. Usinagem por eletroerosão . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 418 3.2.1.2. Fundição por inversão (cera perdida). . . . . . . . . . . . . 419 3.2.1.3. Produção da cavidade do molde com fresagem a frio (L. Sórse L. Nagy) .. .. , .. . ... . . . . . . . , ... . , 421 3.2.2. Produção moderna dos moldes de injeção para termo plásticos .. 444 3.2 .2. 1. Produção de moldes pelo método galvanoplástico . . . . 444 3.2.2.2. Produção de moldes a partir de poliéster e resina epóxi 446 3.2.2.3. Produção de moldes através da prensagem de metal fundido . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 447 3.2.3. Produção dos moldes a vácuo. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 449 Bibliografia do Capítulo 3.2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 452 Leitura aclicional . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 453 4. FERRAMENTAS DE REBARBAÇÃO E LIMPEZA PARA PLÁSTICOS (LASZL6 BARD6CZ) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 455 4.0. Considerações gerais . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 455 4.1. Ferramentas de corte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 4.1.1. Serras circulares e serras de fita . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 460 4.1.2. Discos de corte. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 462 4.1.3. Tesourões . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 462 4.2. Matrizes de estampar. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 462 4.3. Rebarbação e suas ferramentas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 464 4.4. Ferramentas de tornear e aplainar . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 467 4.5. Ferramentas para corte e perfuração de roscas . . . . . . . . . . . . . . . .. 468 4.6. Fresas. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 468 4.7. Brocas . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 470 4.8. Ferramentas de esmerilhar . .... : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 471 4.9. Ferramentas de polimento. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 472 Bibliografia da Parte 4. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 473 APBNDICE . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 475 INTRODUÇÃO o desenvolvimento da indústria de plásticos assumiu uma posição proeminente na produção industrial de todo o mundo. De acordo com dados estatísticos, a produção de plásticos foi de cerca de 1 ,5 milhâ'o de toneladas em 1950, e de 14,6 milhões de toneladas em 1965. De acordo com os dados encontrados em publicações técnicas, a produçâ'o tem crescido desde então, e uma decuplicação da produção ocorrerá dentro de outros 15 anos. Entretanto, não é suficiente desenvolver somente a quantidade e a qualidade em termos de matérias-primas, mas é necessário assegurar a expansão do processamento, igualmente. Existem duas possibilidades abertas para esse propósito: ou o número de máquinas processadoras terá de ser aumentado, ou uma melhor utilização das máquinas-ferramentas existentes deverá ser efetuada. O primeiro método envolveria substanciais meios materiais. Conseqüentemente, sua aplicação é limitada. O resultado desejado é conseguido de maneira relativamente mais fácil através do segundo método: com a aplicação de matrizes e moldes bem desenhados, bem construídos e automatizados. Em vista do que foi dito, talvez não seja exagero afinnar que um dos pontos chaves de todo o desenvolvimento industrial é o projeto de alto padrlfo e a cons trução moderna de moldes de plástico. Esta é a única fonna de satisfazer a demanda rapidamente crescente de produtos de plástico diretos ou indiretos que se manifesta em praticamente toda a produção industrial. O projeto de moldes modernos é assunto de treinamento e prática. Pode exigir um longo tempo, mesmo sendo fornecido um livro técnico adequado; entretanto, esse é um item difícil de obter. Assim, há uma necessidade urgente de um livro que, além da infonnaçâ'o relativa ao desenho do molde, inclua todos os seguintes cálculos: de resistência, ténnicos, elétricos e econômicos. Até agora, o projetista somente tinha de ser capaz de encontrar esses cálculos espalhados aqui e ali em publicações domés ticas e estrangeiras. Este livro também pretende discutir e apresentar a solução mais prática de cada problema utilizando exemplos adequadamente detalhados. Os auto res esperam que este livro ajude a superar as deficiências existentes. Fica para o leitor a decisão de até que gonto esse objetivo foi conseguido. Finalmente, gostaríamos de mencionar que, desde que foi publicado pela primeira vez na Europa, o livro emprega o método de projeção europeu e as unidades técnicas do sistema internacional. Já que há vários sistemas de medidas utilizados em todo o mundo, apresentamos uma tabela de conversão no Apêndice,para facilitar o uso dos cálculos apresentados neste livro. 11 RESUMO DOS PROCESSOS DE MOLDAGEM DE PLÁSTICOS MAIS FREQÜENTEMENTE UTILIZADOS Os plásticos são moldados com ferramentas adequadas nas condições a quente e a frio. Assim, as ferramentas devem ser agrupadas conformem ente. As ferramentas a serem utilizadas para moldagem de material a quente são determinadas primordialmente pelo material. Algumas variações desse processo são conhecidas. J:! tarefa do tecnólogo de processamento selecionar o método mais conveniente. Se nenhum dos processos de moldagem a quente for adequado para se atingir um dado objetivo, a "usinagem" a frio permanece como um último recurSO: cinzelagem (separaçã'o de material) ou percussão. As máquinas de usinagem de metal são utilizadas para a cinzelagem, mas as ferra mentas devem ser projetadas de acordo com as propriedades do material plástico. A compressã'o, moldagem por injeção, extrusão, etc., moldes (isto é, máquinas de processamentb de plásticos e moldes praticamente projetados para compressão, molda gem por injeção, extrusão, etc.) são necessários para a moldagem a quente. Os proce dimentos mais freqüentemente utilizados para a moldagem a quente de plásticos podem ser encontrados na tabela seguinte . 13 Métodos mais comuns para a moldagem a quente de plásticos -"" ." t'"Método >r.n >-l Moldagem de compressão MOIQllgem de Moldllgem de Intrusão Extrusão Estíramento a quente Característica de Tecnologia o material levemente frio é moldado em um com uma grande pressão "'1:'"",",,,,,,. o material amolecido pelo calor é com alta pressão através do orifício confonnação do perfil. """""(111"",,,10 e amolecido é ou a frio no ubseqüentemente o molde é o material amolecido a quente é moldado com baixa pressão de ar específica em molde frio (resfriado). o material fundido endurecido à ternp,eratUlra ambiente ou maior, sem a Termofixo Pó Pó ou grão Pó ou grão Pó ou grão Folha ou Notas o mais antigo método de pr()CesSlllmeJnto utilizado para a de peças fonnadas. J:: mais mOluagem de Para a produção de peças conformadas. J:: conseguida maior na molctllgem de produzidas têm tlroàucao de barras, tubos, tiras rroaucao de peças ocas, caixas, etc. Produção de peças ocas, garrafas, etc. nrortllcao de peças ou blocos ri O r.n Sopro Fundição apllcaç.aO de pressão. Prensagem Material de consistência pastosa ou materiallaminado pressionado contra as paredes do molde por uma bolsa de borracha cheia de vapor ou ar comprimido. Endurecido em fornalha ou autocla~. I Termoflxo I . Pãpel Imninado ou pastoso, folha chapeada ou painel de I fibra de vidro. - Para a produção de grandes peças (p. ex., cascos de barcos). Moldagem a vácuo (mold. a ar compr.) Painel amolecido pré-aquecido formado por vácuo ou ar comprimido entre o molde e o painel. Termosplástico Folha ou película Para a produção de peças grandes de paredes delgadas. Laminação MateIiãl frio ou levemente pré-aquecido laminado a painel ou tira por cilindros opostos em movimento de sentidos Termoplástico Pó ou grão Para a produção de folhas e tiras. contráriº~ Processamento de fibras Plástico fundido ou solução pressionada através de furos de diâmetro adequado em ar ou líquido que agem como solidificadores ou precipitadores. TermopIástico Fundido ou solução A espessura adequada da fibra é conseguida por estiramento em um ou mais estágios. Banho ou recobrimento O molde oco pré-aquecido é mergulhado em um plástico fundido ou dissolvido, o material que adere é gelatinizado à temperatura adequada. TermopIástico Fundido ou solução Para a produção de galochas ou outros objetos de paredes delgadas. Borrifamento O material fundido é jogado sobre o objeto a ser recoberto pela aplicação de ar quente fluindo em alta pressão, onde assenta e constitui urna camada contínua. TermopIástico Pó Para recobrir tanques, tubos, etc. :;:c tr1 C ~ ::: O t:1 O ~ 'ti :;:c O ~ ~ ~ O ~ t:1 tr1 ::: O t'"" t:1 :> C"l M ::: t:1 tr1 'ti t'"" :>' ~ ::l (') O ~ VI 1. PROJETO DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 1.1. Moldes de compressão (Uszló Sors) 1.1.1. Construção e peças principais dos moldes de compressão 1.1.1.1. Peças principais dos moldes de compressão A compressão é o método de moldagem a quente dos plásticos tennorreativos. O plás tico, na fonna de pó ou de pelotas cilíndricas basicamente pré-comprimidas, é colo cado na cavidade apropriadamente fonnada do molde quente. Primeiro amolece como resultado da pressão aplicada. Esta condição é freqüentemente chamada de "H". Simultaneamente, uma reação química com a liquefação a quente também se inicia, deixando o material na condição "C". Ele endurece; assim, o produto pode ser retirado do molde e utilizado após rebarbação ou polimento. A própria tecnologia descrita detennina as peças mais importantes dos moldes de compressão. ~ necessária uma cavidade no molde, fonnada em algum tipo de material (metal), que se adeqüe ao fonnato da peça necessária. Além disso, há necessidade de um sistema de aquecimento que assegure a quantidade de calor necessária para a reação química. Outras peças-ferramentas poderiam ser necessárias para comprimir a peça moldada e forçá-la em todos os pontos da cavidade do molde. Naturalmente, essas peças, através das quais o produto endurecido pode ser retirado do molde, devem ser providenciadas. Além disso, as peças-ferramentas através das quais o molde é preso à . máquina de prensagem devem também ser providas. A cavidade do moMe é fonnada no corpo do molde. Este - independentemente do encolhimento ·que ocorre no resfriamento - corresponde à forma geométrica do pro duto desejado. Já que o pó plástico ou as pelotas pré-comprimidas colocadas no molde são ainda muito mais desagregadas que o produto acabado será, a cavidade do molde deve ser expandida com a câmara de alimentação. O punção penetra nessa câmara de alimentação, fechando a cavidade do molde e transmitindo a pressão necessária para a moldagem da máquina para o material plástico. Para assegurar o aquecimento unifor me, ambas as peças do molde têm de ser aquecidas com um sistema de aquecimento superior e um inferior. Se a parte inferior do produto for oca, um macho é colocado no corpo. A peça é removida do corpo pelo ejetor, ou por um extrator, se pennanece no punção. A ope ração simultânea de vários pinos de ejetor ou extrator é assegurada pela placa do ejetor e pela placa do extrator. O ajuste preciso do punção do molde e da câmara de alimentação é obtido pela aplicação de pinos-guias e buchas. O espaço necessário para o movimento da placa do ejetor ou do extrator é assegurado pelas placas de expansão superior e inferior ou cilindros. Se existirem rebaixamentos no produto, então a cavidade do molde não é feita diretamente no corpo do molde, mas numa inserção fendilhada na fonna de um cone ou uma pirâmide truncados . A produção de plásticos moderna utiliza bastante moldes de múltiplas cavidades visando o aumento de produtividade. Neste caso, os corpos de moldes, chamados inserções-padrão, são montados em armações-padrão caracterizadas. Isso, ao mesmo 17 00 L ~ . ~ -~- 15 _ _ ó 2 .." r6 o ;>. - 7 O ~ n(1) O 1:1> 16 --_ . - 5 _ 13 -- 10 - -- + !.. - r: ~ 11. '.! / 9 Fig.1 .1.1. Molde de inserção-padIão dupla com inserção-padIão cilíndrica. 1 = caixa (corpo) do molde, 2 = armação do retentor superior, 3 = inserção-padrão superior, 4 = placainferior, 5 = placa de sustentação inferior, 6 =pino-guia, 7 = bucha-guia, 8 =contrapi no, 9 = pino detentor , l O "" placa ejetora, 11 = pino ejetor, 12 == sapata ejetora, 13 = pilar-guia, 14 = bucha-guia, 15 = placa de aquecimento superior, 16 = placa de aquecimento inferior, 17 = inserçãO-padrão inferior. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 19 . ~ 19 3 l- O O o 0 O O O O I O O [, 1 I l 9 / ' 13 10 9 ~ ;~Z ' . . 11J ~ ' ~~;~ . , .:.J r @. I ~ . -: ·· 1- ".-- \;!,. ~ -- ?~-. -+ ~r' }e!:'5 1 ~f -,.. .~_~~'i.~;:": . - ----J..J-- - <o;:o?' . -'} ... '. '~ . : .~.~ -;' .. , . ~ -~·r~ .~~ @) Fig. 1.1.2. Molde angular com inser~âo-padrão simples com inserção-padrão cônica fendida (dividida). 1 = caixa de molde, 2 = armação do retentor da inserção-padrão superior, 3 = in serção-padrão superior, 4 = placa inferior, 5 =placa de sustentação inferior, 6 = pino-guia, 7 = bucha-guia, 8 = contrapino, 9 = pino detentor, 10 = placa eje tora, 11 = pino ejetor, 13 = pilar-guia, 14 = bucha-guia, 15 = placa de agueci mento superior, 16 = placa de aquecimento inferior, 18 = inserção-padrão conica, 19 = caixa fendida. tempo, assegura a massa necessária para a temperatura unifonue (capacidade ténuica e acumulação de calor), A anuação-padrão pode ter fonua angular ou de disco. O número de cavidades das armações-padrão angulares na maioria dos casos é divisível por três. Dá-se prefe rência a moldes de 3, 6 ou 9 cavidades. Se qualquer uma das unidades for destruída, juntamente com a unidade defeituosa será retirada a unidade simetricamente oposta. 20 PLÁSTICOS Assim, o arranjo do corpo e da carga do molde permanecerá simétrico. Portanto, a produção continua mesmo durante o tempo de reparos. As armações-padrão em forma de disco são bem adequadas para acomodaçã'o de uma ou quatro inserções-padrão. Entretanto, raramente s!o utilizadas. A Fig. 1.1.1 mostra o corte transversal de um molde com duas inserções-padrão cilíndricas. A Fig. 1.1.2 mostra um molde angular com uma inserção-padrão fendi lhada cônica. A Fig. 1.1.3 mostra um molde cilíndrico de quatro cavidades. A Fig. 1.1.4 mostra um molde de bloco de uma só cavidade. 15 2 -- 3 ----_í:i7Y 5n~~L-~~jt~---6 17 -----l~ 8 ~~~~~_} ~---7 11----~~1H fjlj-- ·-16 10--______ ~~~~~~=--- 5 I.----j.-~ A G Fig_ 1.1.3. Molde cilíndrico de 9uatro cavidades com corpo cíhndrico. Designações confonne a figura 1.1.1. Além das peças de molde já mencionadas, vários elementos de acionamento ou travação podem ser encontrados nos moldes de compressão, mas no caso de produtos simples, uma ou duas das peças relacionadas poderão ser onútidas. Essas peças são designadas nas Figs. 1.1.1 a 1.1.4. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 21 " 10 Fig. 1.1.4. Molde de bloco angular de uma s6 cavidade. Designações conforme a f~ 1.1.1. A =punção, B = par te infenor do molde. l.1.1. 2. Inserção-padrão, corpo do molde Croquis da parte inferior e da superior (punção) da inserção-padrão típica são mostra dos nas Figs. 1.1.5 e 1.1.6. As dimensões pertinentes estão relacionadas na Tabela 1.1.1. Um faceado de 0,5 rum de profundidade e 7 mm de largura serve para puncionar o número de desenho e outras marcas na superfície de contato das inserções-padrão inferior e superior. Em caso de superalimentação, o material que transborda da câmara de alimentaç:ro pode deixar o molde através do sulco aplainado de S2 de largura e 0,5 rum de profun didade que corre em ambas as direções na superfície superior do corpo. Naturalmente, somente as dimensões das partes inferior e superior da inserção-pa drão que se ajustem às partes inferior e superior da armação-padrão podem ser caracte rizadas. A parte do punção que atinge o copo, que depende do formato do produto, não pode ser caracterizada. A posição relativa das partes inferior e superior da inserção-padrão é assegurada por aplainamento ou retificação do flange de fixação (cujo diâmetro externo é sempre maior de 5 mm que o diâmetro externo da inserção-padrão). Um sulco da mesma largura e com 5 mm de profundidade é usina do tangencialmente aos furos da arma ção-padrão inferior e superior. A posição do produto no corpo do molde deve ser considerada com cuidados espe ciais. As experiências seguintes podem auxiliar a resolver esse problema: 22 PLÁSTICOS Tabela 1.1.1. Escolha das dimensões das inserções·padrão· (Dimensões em mm) Número de cavidades Diâmetro da inserção- Altura da parte inferior da inserçã"o- IParte Inf. à inserção Punção 'Padrão (m7) (Fig. L 1.6) (Fig. 1.1. 1 3 4 5 -padrão 50 70 90 110 130 150 170 190 210 240 m 13 s2 d14 m3 m 13 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 55 75 90 I lO 145 170 190 210 X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X X 5 20 40 30 5 5 20 60 30 5 5 20 70 30 5 5 30 90 30 5 5 30 120 30 5 8 30 140 50 8 8 40 150 50 8 8 40 160 50 8 5) '" Veja as figuras 1.1.5 e 1.1.6 1. A fonnação de crostas necessariamente ocorrerá entre as peças móveis . do molde - por exemplo, entre o corpo do molde e o pino de ejeção - já que o encaixe das peças móveis exige um certo intervalo no qual o material penetra quando é pressi(). nado. Com o desgaste do molde, o intervalo expande-se e a crosta engrossa; sua total remoção é trabalhosa e cara. ~ r I I I t ' --j ! ~=~===T::f h: l. SO / -- .! Fig. 1.1.6. Esboço da yarte inferior (corpo) da inserçao -padrão. .. J Fig. 1.1.5. Esboço da parte superior (punção da inserção -padrão). PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 23 2. As fonnaçôes de furos na direção da prensagem podem ser produzidas com um molde muito mais simples que aquelas cujos eixos tenham outras direções. 3. Mecanismos como machos roscados (desenroscáveis do produto) e peças lateral mente móveis (para preparação de rebaixos e furos laterais) podem ser mais facilmen te construídos na peça inferior do molde, principalmente estacionária. 4. As inserções de metal podem ser mais facilmente colocadas na parte inferior que na parte superior. Neste último caso, sua fIxação deve ser assegurada (veja o item 1.1.4). S. Do ponto de vista de fabricação, é preferível que o pó plástico seja comprimido pelo punção. Entretanto, isso significa um risco de desperdício, se o material tiver de fluir contra o punção, isto é, para cima. O risco de desperdício é maior quanto maiores e mais finas forem as paredes laterais. 6. A pressão da máquina poderia ser melhor utilizada, ou seja, o molde poderia ter o sistema de cavidades múltiplas, se a pressão reagisse com o lado do produto com a menor superfície. Por outro lado, é verdade que as cavidades de molde profundas exigem maiores aberturas de moldes, o que tem um efeito adverso sobre a produção horária da máquina de prensar. A aplicação prática da lista incompleta anterior pode ser estudada utilizando-se o seguinte exemplo: Há que se considerar a posição da caixa do instrumento mostrado pela Fig. 1.1.7 no molde de compressão. g evidente que existem duas possibilidades: I) a superfí cie representativa (externa) é a parte inferior do molde (Fig. 1.1.8); e 2) alternativa mente, a superfície externa é a parte superior do molde (Fig. 1.1.9). Um arranjo inclinado ou vertical não tem razão de ser; assim, está fora de questão. As vanta r4 ~ I ' !1:a eGj® CJCPc=::J 0°6°0O O ~ truIJ Fig. 1.1.7. Esboço da caixa de instrumento. 24 PLÁSTICOS gens em a superfície externa ser fonnada pela parte inferior do molde sã'o as seguintes: 1. As inscrições a serem puncionadas s[o altamenteadequadas para o propósito de levantar o produto sazonado para fora do molde com os pinos do ejetor nesses locais. É preferível colocar o sistema ejetor na parte inferior do molde, estacionária. Entretanto, é necessãrio examinar se os espaços para inscrições e números com superfícies relativamente pequenas serão suficientes para levantar o produto. Os pinos do ejetor n[o seriam mwto finos? (Risco de ruptura!) O arranjo das inscrições é ade quado às condições de elevação? 2. A alimentação de pó de plástico na parte inferior do molde é conveniente, não havendo necessidade de pelotas. As desvantagens de a superfície externa ser fonnada pela parte inferior do molde são as seguintes: 1. O material liquefeito flui para cima, contra o punção que se move para baixo. A movimentação contrária envolve excessivos atrito e desenvolvimento de calor; assim, especialmente as peças de paredes finas podem ser comprimidas numa tempera tura mais baixa, reduzindo, portanto, a produção. Provavelmente, deverá ser utiliza da uma qualidade mais cara do material. 2. As porcas roscadas, necessárias para a montagem, devem ser colocadas no pun ção e rosqueadas em um pino adequadamente roscado. O encaixe desses pinos no punção é complicado. É necessária a fIxação do pino através de mola ou esfera. Em caso de a superfície externa ser fonnada pela parte superior do molde, as desvantagens da moldagem pela parte inferior são eliminadas. /. -- - - -. B - ----- - 15 - -~ IJ - - - - - 70 - - _ Fig. 1.1.8. Uma das alternativas do molde de com pressão para a caixa do instrumento mostrada pela figura 1.1.7. A = estampa, B = caixa do molde; outras designa ções confonne a fIgUra 1.1.1. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 25 Vedação à prova de gás /// Luva de bronze 15 - A- 8 ~-_ 16 --- ---17 10 L ~-. ~~,'Ç't0<\,~ __ . ::;~.;' /. " . /~ Fig. 1.1.9. Outra alternativa para o molde de compressão para a caixa de instrumento mostrada pela figura 1.1.7. A =estampa, B =macho; outras designações conforme figura 1.l.1. Se a conicidade da superfície externa for maior que a da superfície interna, poderá ocorrer a retenção do produto no macho inferior. Neste caso, o produto pode ser removido do macho pela elevação dos pinos de sujeição das porcas roscadas. (O pro duto permanecerá no macho caso a superfície do macho for mais áspera que a da parte do molde que forma a superfície externa, ou se o macho estiver a uma tempera tura de 5 a lOoC inferior à da peça do molde.) As desvantagens da superfície externa ser formada pela parte superior do molde são as seguintes: 1. g necessária a aplicação de pelotas pré-comprimidas. Deve-se verificar se a alimentação das pelotas, isto é, do material pré-dimensionado para o molde, reduzirá ou não o tempo de compressão a um ponto tal que o operário seja capaz de manejar duas máquinas. Neste caso, a desvantagem irá tornar-se uma vantagem. 2. Os gases que são desenvolvidos durante a compressão se acumularão naparte superior do molde (fechada em sua parte superior) produzindo uma superfície porosa e descolorida, e, possivelmente, até mesmo bolhas. 26 PLÁSTICOS Existem vários métodos para evitar isso, mas a construção do molde será mais com plicada, e portan to mais cara. Com base nessas considerações, o arranjo que parece ser o preferível é o da super fície externa formada pela parte superior do molde, desde que a saída dos gases seja assegurada pelo descrito. A linha de pensamento anteriormente descrita ilustra que wn estudo adequado é necessário para tomar·se uma decisão, mesmo em um caso como esse, relativamente simples. Os casos que ocorrem na prática são normalmente mais complicados que o do exem!plo dado. Fig. 1.1.10. Molde positivo. Fig.l.1.11. Molde semi positivo. Fig. 1.1.12. Molde semipositivo. Crosta (rebarba) na direção Rebarba normal à direção de inclinado. Rebarba inclinada em da pressão. prensagem. relação à direção de prensagem. A direção de formação da crosta não é irrelevante com relação ao molde e à manu faturação. A crosta pode ocorrer na direção da prensagem, normal a ela ou ,inclinada (Figs. 1.1.10 e 1.1.12). Se a crosta for na direção da pressão, a seção transversal da câmara de alimentação concordará com o perfil do produto. Tais moldes são cha mados moldes positivos. A espessura da crosta depende da precisão do encaixe entre o punção e a câmara de alimentação. É necessário certificar-se de que o punção ou a placa porta-punção assenta-se diretamente na armação-padrão inferior ou numa fita de encosto. No caso de moldes positivos, a pressâ'o da máquina é resistida diretamente pelos produtos; assim, a força de compressão da máquina é totalmente utilizável. A espessura é assegurada pelas tiras de encosto externas já mencionadas. Os aplaina mentos usados nos corpos e moldes, como mostrado nas Figs. 1.1.5 e 1.1.6, ajudam a esgotar o excesso de material. Esse tipo de molde permite a produção de produtos com espessura uniforme em construção de cavidades múltiplas, porque mesmo se uma das cavidades fosse alimen tada em excesso, receberia uma pressão maior que as outras; assim, o excesso de material seria espremido para fora. Entretanto, o ajuste de molde positivo nem sempre é aplicado. Por exemplo, no caso mostrado pela figura 1.1.13, um "fio de navalha" seria desenvolvido nas bordas do punção, o que, naturalmente, é inadmissível. Para tais produtos, é desenhado um molde semipositivo (Fig . 1.1.14) com a crosta perpendicular à direção da pressão. É necessária uma compressão consideravelmente maior para os moldes semipositi vos, porque uma pressão muito alta é necessária para comprimir o material da parte do flange mais fino (e, assim, para endurecimento mais rápido), quando o molde é fechado. Imediatamente antes de fechar o molde, o intervalo já é tão estreito que o excesso de material não pode fluir para fora do molde; conseqüentemente, uma crosta grossa ou wna peça demasiadamente grande será obtida, mesmo em caso de alta pressão específica. Esse problema pode ser corrigido' utilizando-se canais de descarga. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 27 A Fig. 1.1.15 mostra uma construção de molde comprovada. Aqui somente de 1 a 2 mm do flange do punção de 4 a 5 mm de largura atingem a vizinhanç~ da borda do corpo; o restante (3 a 4 mm) é esmagado. Para proteger o molde, é feito wn flange externo; assim, mesmo no caso de um molde fechado, uma folga de cerca de 0,1 mm permanecerá entre os flanges opostos do punção e do corpo nos plásticos do tipo 31, e uma folga de 0,4 a 0,5 mm nos plásticos dos tipos 51, 54,71 e 74*. Na prática, pode ocorrer que possam ser utilizados tanto o molde positivo como o semipositivo, e compete ao projetista selecionar o mais adequado no caso dado. H Blf8 J 17 77 # fl.O ' -, -77 Fig. 1.1.13. Projeto de punção incorreto. "Fio de navallia" desenvolvido no lugar indicado pela seta. Designaç.ões confonne a figura 1.1.1 . H8/f8 77 Fi!J. 1.1.14. Molde semipositivo. Designações confonne a figura 1.1.1. li) o' , -.J à Ponta 31 "" 0,1 mm 51.54.71. 74 ponta: 0,4·0,5mm , - 2 1.-5 Fig. 1.1.15. Projeto de molde semifositivo. Designações·confonne a figura .1.1. • Tipo 31 = resina fenótica com enchimento de serragem (composto para propósitos gerais). Tipo 51 = resina fenólica com enchimento de tecido de celulose (papel). Tipo 54 resina fenólica com enchimento de flocos de celulose (papel). Tipo 71 resina fenótica com enchimento de fibras têxteis. Tipo 74 resina fenótica com enchimento de flocos têxteis. Tipo 131 = resina de uréia e fonnaldeído com enchimento de pó de celulose. 28 PLÃSTICOS Neste caso, além da já mencionadadiferença de pressão de moldagem, é necessário considerar os problemas de ejeção do produto e remoção da crosta. Em certos casos, é praticável utilizar um molde semipositivo inclinado (Fig. 1.1.16).. Aqui, o material em excesso sai do molde facilmente, e a crosta inclinada é fácil de remover. A desvantagem é que o encaixe entre o corpo do molde e o punção exige uma operaça'o mais cuidadosa. O flange, nesses moldes, tem uma inclinação entre 30° e 45°. O uso de um molde de flange aberto é preferido para botões ou para produtos de PontilJ1: 0,2 mm 51. 51•. 7l.; 0,1. mm H81/8 2-33 3 17 17 Fig. 1.1.16. Projeto de molde Fig.1.1.17. Moldedeflange semipositivo inclinado. aberto. Designações confonne a Designações confonne a figura 1.1.1. figura 1.1.1. arcoS baixos similares (Fig. 1.l.l7). O material é introduzido, na fonna de pelotas, nesses moldes. Já que o punção não penetra no corpo desses moldes, o guiamento das partes superior e inferior do corpo deve ser projetado com cuidados especiais. Uma peça de 0,5 a I mm vaza do corpo e do punção através de um flange delgado (2 a 3 mm), para pennitir o fluxo de saída do excesso de material entre o punção e o corpo. O material descarregado freqüentemente toma a fonna de um "biscoito" comum no molde de cavidades múltiplas; assim, as peças curadas podem ser removi das com um único movimento. Esses moldes são muito produtivos. Sua desvantagem é o maior consumo de material; devido ao vazamento, a porcentagem de material desperdiçado é maior. 1.1.1.3. Projeto da câmara de a]imentação De acordo com uma prática comprovada, a câmara de alimentação é l!fustada ao punção com uma tolerância H8/f8 num trecho de 4 a 6 mm da borda superior do0produto. A parte acima é feita com 1/3 a 10 de conicidade (Fig. 1.1.18). Se a excentricidade - que advém da faixa de tolerâncias - não for pennissível em produ tos de precislIo especial, então serão utilizados ajustes mais apertados (H7/n) PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 29 e canais de dimensões adequadas para facilitar o estravasamento do material. A s~ luçã'o mostrada pela Fig. 1.1.19 também é freqüentemente utilizada. Os canais de descarga - uniformemente distribuídos pela circunferência - são principalmente utilizados nesta construção. Os canais não devem ter profundidades maiores que 0,1 a 0,2 mm. Se s![o mais profundos, o material escapa. A dimensã'o ótima do canal depen de da deliqüescência do material, velocidade de fechamento do molde, pressã'o de moldagem e da temperatura. Assim, é aconselhável alargá-los primeiro somente de 2 a 3 mm quando o molde é fabricado ; então, se necessário, são alargados gradual mente na ocasi![o do escorrimento do molde. - 1/3- 1° H71f 7 H8ff8 ~3 Fig. 1.1.18. Projeto de câmara de alimentação. Designações conforme a figura 1.1.1. O volume da câmara de alimentação é determinado multiplicand~se o produto acabado pelo fator de massa do material (Tabela 1.1.2), Se o corpo do molde for montado em duas peças, nunca deverá ser partido ao lon go do flange , embora isso pareça ser bastante tentador à primeira vista (Fig. 1.1.20a). Neste caso, a alta pressão forçaria as peças do molde a se separarem, e o material pren sado tornaria difícil a remoção do produto e, em casos graves, impossível. O encaixe - se inevitável nas vizinhanças do flange - deve ser feito uns poucos milímetros acima do flange (Fig. 1.1.20b), ou illl1 encaixe de "sobrefecho" ou "labirinto" deve ser utilizado (Fig. I.! .20c). Essa regra deve ser seguida mesmo se o corpo for fendido em várias partes, no plano normal à direção da pressã'o ou paralelo a ela. As construções correta e incorreta são mostradas nas Figs. 1.l .21 e 1.1.22. O desenvolvimento do efeito de calço é ampliado e distorcido na parte "incorreta" direita da Fig. 1.1.21 . No encaixe de sobrefecho do lado esquerdo, desenhado para ser "correto", não pode haver desenvolvimento do efeito de calço, nem mesmo se o Tabela 1.1. 2. Fatores de massa dos plásticos mais freqüentemente utilizados 0,1 Fig. 1.1 .19. Projeto alternativo de câmara de alimentação. Designações conforme a figura 1 .1 .1 . Tipo de material 31 ~I S4 7\ 74 131 Fator de massa Solto 2,5-3 5- 6 9-10 6-7 7-8 3 Pelotas 1,3-1.5 1,6- 2 1,6-2 1,6-2 1,6- 2 1,5 30 PLÁSTICOS encaixe for imperfeito. Devido a esse propósito, o material deve mudar perpendicu larmente sua direção. O atrito resultante deteria o fluxo do material, especialmente porque o aumento de temperatura no curso do atrito facilita o endurecimento do material. A Fig. 1.1.22a mostra a divis[o incorreta do molde, e a Fig. 1.1.22b mostra a divis[o correta . Pode ocorrer que o plano inferior do punção não seja normal à direção da pressão. Neste caso, a componente oblíqua da força pressiona o punção para um dos lados, ) J7 a) Incorreta b) Incorreta c) Correta Fig. 1.1.20. Divisão do corpo do molde em um plano normal à direção de compressão. O plano da divisão deve estar acima do plano mais alto do produto de uns poucos milímetros, mas o encaixe das partes do molde é melhor com superposição. Designações conforme a Fig. 1.1.1. A Fig. 1. 1. 21. Divisões correta e incorreta do corpo do molde em um plano normal à direção de compressão. a) I nco rreta b) Correta Fig. I. J.22. Divisões correta e incorreta de moldes no plano da direção de compressão. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 31 levando a um emperramento ou a desgaste excessivo. Assim, é aconselhãvel colocar wna placa de guia temperada na parte superior da câmara de alimentação (Fig. 1.1.23). Os moldes de cavidades múltiplas algumas vezes têm uma câmara de alimentação comwn, Sua construção é geralmente mais barata, que encaixar separadamente o punção a cada uma das cavidades no corpo do molde. Entretanto, a superfície de contato entre o punção e o corpo é muito grande. Isto é danoso por duas razões: I) é necessãria uma grande área de superfície da má· quina de moldagem de contato de alta capacidade, o que requer maior energia e força uma operação mais vagarosa; e 2) a câmara de alimentação comum resulta numa perda significativa de material. Portanto, a câmara de alimentação comum deve ser evitada, exceto nos casos em que sua aplicação é preferível em relaça-o à remoção do produto, como na fabricação de tampinhas de tubos de pasta de dente. Após curar as tampinhas, o macho que forma a rosca deve ser desrosqueado das peças. O hexágono externo é formado pelo punção, que não mantém as peças em posição enquanto os machos são desrosqueados. Entretanto, a película desenvolvida como resultado da câmara de alimentação comum fixa as tampinhas de tal forma que os machos podem ser simultaneamente desrosqueados de todos os produtos por um sistema de desrosqueamento central. ~M"51 ~ .--L- 8 A " Aço temperado 6 - 7 Fig. 1.1.23. Se o plano inferior do punção não for normal à direção de compressão, as forças laterais causarão o desgaste do molde. Para evitar isso, são colocadas inserções de aço temperado. A = caixa do molde, B = estampas; outras designações conforme a Fig. 1.1.1. Uma outra vantagem da câmara de alimentação comum é que o material pode ser preparado através de uma única medição, representando uma redução nos tempos de produção das peças. 32 PLÁSTICOS 1.1.1.4. Projeto de punção o punção fecha a cavidade do molde, e, ao transmitir a pressão da máquina, forma a parte superior (possivelmente interna) do produto. O material introduzido na cavida de do molde - se nã'o for pré-comprimido - aglomera-se principalmente em um dos lados da cavidade, causando, com isso, a press[o excêntrica do punção quando a cavidade é fechada. Ao mesmo tempo, o materialflui do local superalimentado, reaco moda-se, com grande força para empenar o punção. Tudo isso leva ao fato de que o b) Incorreto a) Incorreto c) Correto Fig. 1.1.24. Projetos correto e incorreto de punção. Uma diferença de diâmetros excessiva pode causar rachaduras durante o endurecimento. Com uma construção correta, a inserção pode ser facilmente substituída em caso de ruptura. o) t- a) Correto b) Incorreto Fig. 1.1. 25. Projetos COrreto e incorreto de punção para a moldagem de produtos cilíndricos longos (buchas ou artigos similares) PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 33 punção é uma das peças mais exigidas do molde em relação à resistência. Entretanto, suas dimensões não podem ser escolhidas livremente, pois são determinadas pelas características geométricas do produto. Assim, as grandes concentrações de tensões causadas por variações de seção transversal, cantós vivos, sulcos profundos, ou outros locais passíveis de concentração de esforços têm de ser evitados com cuidado especial no projeto. Nas Figs. 1.1.24 e 1.1.25 são mostrados alguns modelos corretos e incor retos. Dentro dos limites do produto, determinados por seu propósito imaginado, o pun ção e a cavidade do molde devem ser moldados conicamente. A conicidade normal mente é de l/3° alo. Selecionando-se o ângulo correto de conicidade, o produto ou permanecerá no corpo do molde, ou será levado com o punção. O produto sempre permanecerá na parte do molde cuja conicidade for menor que 1/3°, desde que a qualidade e a temperatura de ambas as partes do molde sejam idênticas. 1.1.1.5. Projeto de armações-padrão inferior e superior As inserções·padrão são assentadas nas armações-padrão inferior e superior, o que assegura a posição de uma em relação à outra com a ajuda de pinos-guias. Padroni zando-se as armações, as inserções-padrão são substituíveis. Isso reduz o custo de produção do molde, assim como do tempo de operação necessário para a produção. 1.1.1.6. Ejetores Assegurar a remoção dos produtos curados é uma das tarefas mais importantes do projetistá de moldes. A remoção rápida do produto do molde é essencial porque 1) aumentará a quantidade de produção e 2) o produto resfriará rapidamente no molde aberto, e isso poderá causar contração na parte do molde em tal dimensão, que ele acabará rachando ao ser removido. As condições para o resfriamento do produto podem ser resumidas com base no item 2.3.2, como segue: 1. As condições de resfriamento dos produtos são determinadas a partir da relação entre a superfície e o peso, S = A/G. 2. A taxa de resfriamento é a mais rápida imediatamente após o macho do molde ser retirado. O produto perde a maior parte de sua temperatura em um intervalo de tempo pequeno, após ser retirado. 3. A força necessária para desparafusar (levantar/puxar) o produto depende das dimensões do produto e da diferença de temperatura entre o produto e o macho do molde. Em condições adversas, o esforço originado pode causar rachaduras na peça. 4. A qualidade e a condição intata das superfícies dos machos do molde são essen ciais. edesejável sua cromagem. O projeto do ejetor depende do formato do produto. Se suas superfícies decorati vas estiverem abaixo do molde (olhando-o da direção de prensagem), em consideração à eliminação da dificuldade na remoção das crostas, o produto será levantado com a parte do molde que forma a superfície completa. Neste caso, é necessário evitar que o macho do molde que sobe atrite-se em toda a cavidade do molde e na câmara de 34 PLÁSTICOS alimentaç1fo; caso contrário poderão ocorrer contrações. Essa construção é utilizada somente para moldes menores. A espessura do macho móvel deve ser no mínimo metade de seu comprimento. As soluções correta e incorreta são mostradas nas Figs. 1.1.26 e 1.1.27. Se o ejetor não levantar toda a superfície do produto, então poderá ocorrer defor mação na remoção, e isso deve ser evitado. Assim, o produto somente deve ser utili zado para empurrá-lo. A soluçã"o como a da Fig. l.l.28a não é correta, pois o ejetor pode quebrar ou distorcer a parte central do produto. A solução conforme a Fig. 1.1.28b também não é correta, pois nela o ejetor esten de-se pela câmara de alimentação e pode causar contrações. c) Correto Fig. 1.1.26. Fig. 1.1.27. Projetos correto e incorreto de machos ejetor, se a superfície representativa do produto for formada pelo macho. Incorreto o) b) c) Fig. 1.1.28. Projetos coneto e incorreto do macho ejetor. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 35 o modelo ilustrado pela Fig. 1.l.28c é correto quando metade da parede lateral é levantada pelo ejetor. Aqui, o produto pode ser facilmente puxado do macho com uma forquilha adequada. Em certos casos toda a superfície do produto não é levantada. Nesses são utiliza dos pinos ejetares. Seus traços, entretanto, ficam visíveis nos produtos; assim, são utilizados somente se seus traços não prejudicarem a estética da superfície. Marcas e inscrições freqüentemente são gravadas nas superfícies dos pinos ejetores, justifi cando o traço causado pela crosta. eaconselhável rebaixá-los no produto. Para estudar a construção e os cálculos de resistência dos pinos ejetores, é necessá rio levar em consideração o fato de que o pó plástico torna-se deliqüescente no molde quente (estado "8"), e pode ser considerado como um líquido denso. A pressão Iúdrostática surge em todos as direções da cavidade do molde durante a prensagem. Já que há uma folga necessária entre o pino ejetor e sua luva, o material liquefeito fica prensado. Quando o material liquefeito endurece, a pressão Iúdrostática torna-se constante. Se o diâmetro superior do pino ejetor for d(em), a pressão específica de moldagem for p(kp/cm2 ), a largura do colar prensado na lateral do pino for m(cm), e a força que se manifesta for F (Fig. 1.1.29), então, F = d.m.p (kp). Se o coeficiente de atrito for 11, a força necessária para elevação será: Q = F.j1. = d.j1..m.p (kp). Já que, mesmo com moldes novos, cuidadosamente feitos, m será igual a 2 mm e com moldes gastos m = 3 a 5 mm, a pressão específica para material tipo 31 será igual a 300 kp/cm2 • Com uma rugosidade média de superfície (Ra) igual a 1,6 mícron, o atrito estático é de 0,2 a 0,4. Substituindo, Q = (54 - 180).d (kp). Já que o diâmetro dos pinos do ejetor é igual a 5 a 8 mm, a força de ejeção por pino pode variar: Q === 27 - 144 kp, mas poderia mesmo ser muito maior Se o furo ou a superfície do pino ejetor estivesse danificada. Atenção especial deve ser dada à fixação da localização dos pinos ejetores no produto. Não existem regras rigorosas a serem seguidas. Entretanto, é sempre aconse lhável localizar os pinos ejetores: I) na junção das paredes laterais finas; 2) na vizi nhança de nervuras, especialmente se a conicidade estiver abaixo de 3 a 5°; e 3) sob peças metálicas estampadas, que devam ser ejetadas juntamente com o produto. Há uma experiência prática a ser considerada quanto ao princípio básico de ejeção, de acordo com: I) o produto nlIo ter de ser utilizado em puxã'o (mas somente em d Fig. 1.1.29. 36 PLÁSTICOS empurrão) no instante da ejeçlfo; e 2) a ejeç[o n[o seja segura se as paredes laterais do produto tiverem de ser levantadas em ambos os lados de entre peças de molde estacionárias (a peça do molde, como é uma das superfícies laterais, deve ser movida Juntamente com o produto). Existem outras considerações quanto a onde e como os pinos ejetores são locali zados no molde. As barras dos ejetores das máquinas de prensagem estão na parte central da mesa , principalmente no meio do molde. Assim, se os pinos ejetores não forem simetricamente colocados ou tiverem diâmetros diferentes, então, devido à diferença entre as forças deejeção, facilmente poderá ocorrer esforço de flexão sobre o pino ejetor. Como resultado da flexão, o pino fica travado no furo, deforma-se, e possivelmente quebra-se. Se a qualidade da superfície e a precisão de encaixe dos pinos de ejeção forem idênticas, ent[o o ponto médio da barra do ejetor será colocado no centro de gravi dade da seção transversal dos pinos ejetores. Entretanto, essa suposição nem sempre é justificada na prática, especialmente se qualquer das peças for danificada durante a operação. A contração dos pinos ejetores pode ser evitada através de guiamento ade quado. É provável que não ocorra contraç1ro até que (V. Ref. 1) : h e';;;; 2/1 onde, de acordo com a Fig. 1.1.30, e == distância entre a força aplicada e o centro do pino ejetor, em cm; h = comprimento guiado do pino, em cm; /1 == coeficiente de atrito (3!: 0 ,15 a 0,20). Substituindo-se os valores anteriores h ~ (0,3 a 0,4).e é obtido, isto é, o comprimento guiado do pino ejetar deve ser no mínimo um terço da distância medida entre o pino ejetar e a barra do ejetar. Se, por qualquer raz[o , essa regra não puder ser obedecida, entã<.> será essencial Fig. 1.1 .30. Determinação do comprimento guiado dos pinos ejetores. Deve ser maior que um terço da distância e, entre o pino ejetor e a barra ejetora. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 37 o guiamento adequado da placa do ejetor. Isso pode ser conseguido com pinos-guias e buchas. Em vez de utilizar uma barra de ejetor, isso pode ser obtido levantando-se simultaneamente ambos os lados da placa ejetora. Isso pode ser feito de várias manei ras. A utilizada mais freqüentemente é mostrada pela Fig. 1.1.31. Utilizando as desig nações da Fig. 1.1.1, isto é, 2 representa a armaç!Io do retentor da inserç!Io-padrão superior, 10 a placa ejetora e 4 a placa inferior (placa-base). O bico projetado no gancho A, que levanta a placa ejetora, é articulado com rótula no pino D na placa do retentor da inserção-padrão superior. A barra de came B é presa à base do molde. Quando a máquina de prensar é aberta (isto é, quando o punção começa a subir), o bico do gancho carrega e levanta a placa ejetora até que o domo, projetado da barra de carne, empurre o bico para fora de seu ninho com o pino C do gancho. Então, o molde será aberto mais para levantar o produto. O gancho retoma sua posição vertical como resultado da mola E. O processo é invertido quando o molde é fechado. A su perfície superior inclinada do domo da barra de came empurra o gancho, que passa por cima dele, e fica pronto para nova elevação. Em certos casos não é desejável levantar a placa ejetora enquanto o molde está começando a abrir, mas depois. Neste caso, um gancho mais longo deve ser utilizado. Naturalmente, 'em tais casos é necessário evitar batidas do gancho contra a mesa da máquina no estado fechado do molde. Algumas vezes é utilizada uma corrente de roletes, encaixando um eixo roscado, porca e contraporca na extremidade, para ajuste 2 ...-- E O F . , A c\2] 8 oi b l Fig.1.1.31 . Projeto e operação do gancho que levanta a placa ejetora por ambos os lados. 2 = armação do retentor da inserção-padrão superior, 4 =placa inferior,10 =placa ejetora .A =gancho,B =barra de carne, c I di C e D =pinos, E =molas, a) a d) = fases diferentes da abertura do molde. 38 PLÁSTICOS preciso e compensação para uma possível elongação (Fig. 1.1.32). A construçã"o mostrada pela Fig. 1.1.33 também é utilizada para levantar a placa ejetora. A extremidade rosqueada do cano A é aparafusada na placa ejetora 10, e a inserção B é soldada na extremidade superior. Por levantamento da placa porta-punção 2, também o punção é puxado para fora do corpo do molde. Em um estágio poste rior da ejeção, a cabeça do eixo roscado C faz contato com a inserção B; com isso, o tubo A e com ele o disco ejetor 10 também sobem. As molas 8elleville D no eixo roscado C asseguram o assentamento adequado da placa ejetora quando o molde está fechado. Para certos produtos, o levantamento ocorre em duas etapas. Um exemplo é mos trado pela Fig. 1.1.34. A rosca interna pode ser desrosqueada somente quando o colar não estiver assentado no anel do macho do molde. Existem disponíveis vários métodos para tais casos. Por exemplo, o molde pode ser projetado como mostrado pela Fig. 1.1.35. Nessa construção, a barra ejetora A da máquina levanta a placa eje tora D do molde. O bloco C, que é flxado a essa placa, empurra a placa ejetora de tal modo que o pino ejetor E e a luva ejetora F, funcionando ao mesmo tempo, levan tam os produtos do corpo da inserção-padrão 17. Entretanto, durante a elevação da placa ejetora D, os pinos inclinados G empurram para trás as travas H, que são manti das pressionadas pelas molas K. Quando as travas s[o totalmente retraídas, o bloco 1 // / / 2 ' 3 " • -é~• 5 6 Fig.1.1.32. Levantamento da placa ejetora com corrente de roletes (corrente Gall). 1 == placa de sujeição superior , 2 == porta-correia, 3 == corrente Gall, 4 = placa ejetora, 5 = eixo roscado, 6 = placa inferior. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 39 - u _ 4 Fig. 1.1.33. Levantamento com ejetor telescópico. 2 = arm ação do retentor da inserção-padrão superior , 4 = placa inferior, 10 = placa ejetora , A = cano de gás, B =inserção, C = párafu so, D = molas Belleville . C não suporta a placa ejetora D; assim, os pinos ejetores E levan tam os produtos de suas luvas F. Subseqüentemente, os produtos podem ser desrosqueados dos pi nosE. Observa-se que esse método é aplicável a moldes de duas ou, no máximo, quatro cavidades. Em caso de moldes de cavidades múltiplas, os produtos a serem desros queados subseqüentemente encolhem no macho roscado, tornando difícil a remoção e maior o tempo de ciclo. Em ou tros casos, são utilizadas cremalheiras que, em um certo ponto da elevação, desengatam um dos sistemas de elevação. De acordo com a construção mostrada ~. '>:\~ I'. : ~ I I Fig. 1.1.34. Desenho de tampa roscada. Para evitar paredes grossas, foi projetado um rasgo em torno da parte roscada. Esse rasgo poupa bastante material, reduz o tempo de cwa, mas o produto somente pode ser removido em duas etapas. É necessário um mecanismo de ejeção adequado. 40 PLÁSTICOS pela Fig. 1.1.36, a barra ejetora B levanta a placa ejetora A. No início da elevação, o rolete E (entre os braços C e D) gira sobre a superfície lateral da placa F. Elevan do-se a placa ejetora A um pouco mais, o role te E atinge a placa F (sobe nela), os braços C e D nlIo mais atuam para levantar a placa superior do ejetor G, que nlIo sobe mais. Com esse método, é importante que o ponto inferior da rotaçlIo do braço C esteja afastado da trajetória de guia de alguns milímetros mais que o ponto de rota ção do braço superior D, para que a força de elevação tenha também uma componente 75 77 --f-r--T1'Ç 16 E F D C J------+----~-r----I 5 B Fig. 1.1.35. Mecanismo ejetor que funciona em duas etapas, para a tampa mostrada na Fig. 1.1.34. A = barra ejetara, B = placa ejetora inferior, C =bloco, D = placa ejetora superior, E = pino ejetor , F = luva do ejetor, G = pino inclinado, H = trava, K = molas; outras designações conforme Fig. 1.1.1. G E PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 41 horizontal que pressione o role te E para a lateral da placa F, isto é, de forma que se dobrem os braços após sair da trajetória F. O produto da construção demonstrada pela Fig. 1.1.37 tem de ser ejetado em duas etapas, devido ao colar interno. A barra ejetora 21 da máquina de prensar é rosqueada na placa ejetora 10b. A luva do ejetor 22 é presa entre as placas ejetoras 1Dae 10b, cuja espessura é igual à espessura do colar interno do produto. A mola 24 fica entre a luva de cabeça cônica 23 e a placa ejetora IDa. O pino ejetor 11 é solidamente fixado entre as placas inferiores 4a e 4b. Im ~ ----J!-..- ~~~c ~·i • -_ .~~--_.- Fig. 1.1.36. Mecanismo ejetor para a tampa mostrada na Fig. 1.1.34, que funciona em duas etapas. A =placa ejetora inferior, B = barra ejetora da máquina, C e.D = braços, E = rolete, F = placa, G =placa ejetora superior. 42 PLÁSTICOS Quando o acionador ou o cilindro ejetor hidráulico da máquina levanta a barra ejetora 21, não somente as placas ejetoras IDa e IOb começam a mover-se, mas também a luva 23, após o disco 25 ser levantado com a mola 24. Quando, durante a elevação, o disco 25 faz contato com a placa 16, a luva 23 pára. Entretanto, a luva 22 pode continuar a mover-se mais um pouco, devido à mola 24 ficar comprimida e levantar o produto para fora da parte superior da luva 23. Essa posição final é mostrada à esquerda da figura; a seção da direita mostra o molde na condição fechada. Uma folga é visível entre o punção 3 e a placa portadora superior 2. Já que não é praticável desenhar o punção 3 com o diâmetro do corpo inferior 17 (assim o pro cessamento simultâneo das peças 2 e 17 torna-se impossível), é utilizado um proces so em que a parte superior do molde é colocada sobre a inferior. Como resultado, os punções atingirão suas posições precisas. Então as folgas em torno dos punções 3 26 16 23 25 " 2' 21 'o .. Fig. i .i.37. Sistema ejetoI em duas etapas. 2 = armação do retentor da inserção-padrão superior, 3 = punção, 4a e 4b = placa de retenção, iOa e JOb = placas ejetoras, i i = pino ejetor, i6 = placa inferior, i7 = corpo do molde (inser ção-padrão), 2i = barra ejetora, 22 = luva, 23 = luva de cabeça cônica, 24 = mola, 25 =disco de mola, 26 = pino de retomo. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 43 s[o fundidas com um metal de fus[o fácil, por exemplo chumbo de soldar. Com esse processo, o caro processo com o trado de gabaritos pode ser evitado. Em certos casos especiais (quando, por exemplo, somente puderem ser utilizados pinos ejetores de diâmetro muito pequeno, e houver temor que empenem e que brem quando estejam retirando o produ to), s[o utilizados pinos ejetores cônicos (Fig. 1.1.38). Muito menos força é necessária para elevar esses pinos que para levan tar os cilíndricos; assim, praticamente nunca ocorrem contrações. A desvantagem em utilizar esses pinos é que, quando se movem, os furos nos quais o fazem não são lim pos automaticamente, como quando os cilíndricos são utilizados. O molde deve ser cuidadosamente limpo com ar comprimido após cada moldagem, pois qualquer resto poderia facilmente cair no furo do pino cônico quando o produto fosse levantado, evitando que o pino retomasse a seu lugar. Mais tempo é necessário para fazer o pino cônico e seu furo que o pino cilíndrico simples e seu furo ; portanto, sua aplicação deve ser considerada em todos os casos. Em cada caso, o comprimento dos pinos eje tores e a elevação do sistema ejetor devem ser determinados de uma forma tal que o produto seja levantado acima da câmara de alimentação, e haja disponível espaço suficiente para retirar o produto. :g essencial, em todo caso , que os pinos ejetores ou machos sejam retomados a suas posições originais antes da ação da força de compressão; de outra forma o mate· rial poderia escapar através dos furos abertos ou bloqueá-los. A instalação dos chama dos pinos de retomo é necessária. Um exemplo dessa construção é mostrado pela Fig. 1.1.39. Quando se fecha o molde , a armação de retenção da inserção-padrão 2 empurra o disco ejetor 10 para sua posição com o pino A, no qual os pinos ejetores est[o assentados. A posição dos pinos ejetores é assegurada com esta construção quando o molde 15 23 Temperado :~ 17 08 "'!.I '\[ I C: } _", ,,' ., . .. ... " .. ", ,, I .o. .. "'-,, " , 16 ~I l-r--- A 11 Fig. 1.1.38. Pino ejetor Fig. 1.1.39. Pino de retomo. O pino de retorno A cônico. automaticamente empurra a placa ejetora 10 para sua posição, assegurando assim a posição dos pinos ejetores 11. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. 44 PLÁSTICOS é totalmente fechado. As molas Belleville D mostradas pela Fig. 1.1.33 garantem que o disco ejetor 10 e os pinos ejetores retomem a suas posições antes que o molde seja completamente fechado. Em certos casos, a ejeção com ar comprimido é bem praticável. A elevação de produtos em forma de caixa ou recipientes algumas vezes é atrapalhada pelo vácuo entre o molde e o produto. De acordo com a solução mostrada pela Fig. 1.1.40, o ar que flui através do furo A levanta levemente o ejetor de seu furo cônico; então, enquanto penetra, o intervalo separa o produto do molde. Assim, a ejeçã'o é efetuada pelo ar, em vez de por pinos ejetores. Para reduzir o atrito, não é aconselhável utili zar guia justo para o pino ejetor. Se o ar comprimido repentinamente soltar vários pinos ejetores (desde que a pressão do ar seja alta e a superfície do produto seja suficientemente grande), o produto poderá escapar do molde. Esse tipo de constru ção facilita a automação total ou parcial da moldagem, devido à válvula de ar compri mido poder ser facilmente controlada pela barra de came montada na lateral do molde. Fig.1.1.40. Ejeção do produto com ar comprimido. A = duto de ar, B = pino ejetar cônico, C = mola, D = vedação por anel de borracha,E = porca. Uma placa ejetora característica é incluída no sistema armação-padrão-inserção padnío, no qual os pinos ejetares sã'o conectados com sapatas de ejetores. 1.1.1.7. Ex tra tares Durante a moldagem, alguns produtos necessariamente permanecem no punção; o punção levanta o produ to da parte inferior do molde. Esse produto restante deve ser removido do punção, par pinos extratares, ou placas extratoras. Um exemplo é mostrado pela Fig. 1.1.41. A parte inferior e a superior da camisa cilíndrica do produto mostrado pela Fig. 1.1041 sã'o rosqueadas. De acordo com as regras anteriormente descritas para a ejeção, não é suficiente ejetar o produto do corpo do molde 17; a parte rosqueada do colar deve também ser removida do espaço entre a luva 21 e o punção 20. Caso contrário, o produto poderia quebrar-se facilmente ao ser desrosqueado. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 45 Assim, o molde funciona da seguinte maneira: após o endurecimento do produto (no fmal do processo de condensaçã'o), o operador abre a máquina. Com a elevação da placa superior 15, o gancho 22 carrega as placas ejetoras I Oa e 10b, às quais a pin ça ejetora 11 está fIxada. Com isso, o produto é levantado do corpo do molde 17. Quando a placa ejetora 10 faz contato com a placa inferior 16 (o molde ainda está Fig. 1.1041 . Molde com placa extratora. 10a e JOb = placas ejetoras, 11 == pino ejetar, 15 = placa do relentor superior, 16 = placa inferior, 17 == inserção-padrão (corpo de molde), 20 == punção, 21 == luva do punção, 22 == ganho, 23a e 23b = placas porta-punções (neste caso, placa ejetora), 24 == carne, 25 == balanceiro, 26 == macho roscado, 27 == barra ejetara, 28 == pino~ia, 29 == bucha~ia, 30 == pilar de guia superior, 31 = bucha. 46 PLÃSTlCOS abrindo), o gancho 22 empurra para baixo as placas extratoras 23a e 23b, e assim o punção 20 empurra o produto para fora da luva 21. O came 24 e o balanceiro 25 empurram o gancho 22, por meio do qual é possível a maior abertura da parte supe rior do molde. Agora o produto pode ser desrosqueado do punção 20 sem qualquer risco. O macho cônico e rosqueado 26 é desrosqueado do produto, que é retomado ao molde, para reiniciar o ciclo. A barra ejetora 27 evita que aplaca ejetora 10 caia para trás. A placa ejetora 10 é guiada no pino 28 com a bucha 29, e as placas extra toras 23 no pilar-guia 30 com a bucha 31. O macho 26 e o punção 20 levantam-se metade da espessura de parede do produto, assim é aplicado um empurrão (e não um puxão) contra o produto na ejeçã'o e na remoção. Com certos moldes é necessário tomar providências para o retorno das placas extratoras e das placas ejetoras a suas posições antes do ciclo seguinte. Isso pode ser realizado com molas, ou com os chamados pinos de retorno. Tal pino de retomo é mostrado pela Fig. 1.1.39. eaconselhável colocar uma placa temperada, sob a cabe ça do pino de retomo, na outra parte do molde. O uso do pino de retomo é absolu ta mente necessário nesses moldes nos quais os pinos ejetores seriam empurrados para trás pelo punção. 1.1.1.8. Pino-guia e bucha-guia A junção precisa das partes superior e inferior do molde é assegurada pelo pino-guia e sua bucha. Ambos são temperados, elementos de molde retificados padronizados no interesse da produção em série. Existem duas escolhas para os projetistas. A constru çã'o da Fig. 1.1.42 é mais simples, e assim mais barata, que aquela mostrada pela Fig. 1.1.43, devido às superfícies cilÚldricas serem usináveis e retificáveis. Por outro lado, a última tem a vantagem de que todas as peças do molde a serem guiadas s[o presas juntamente. Assim, podem ser furadas e retificadas ao mesmo tempo, assegurando consideravelmente a precisão necessária. Do ponto de vista da produç[o, as escolhas sobre em qual peça do molde o pino guia é inserido e a bucha-guia fica localizada n[o s[o arbitrárias. O aspecto natural, mas freqüentemente não considerado, para essa determinaç[o é a regra de que o pino-guia n[o deve atrapalhar a elevaç[o do produto. Portanto, 'se o produto permane ce na parte inferior da caixa do molde, é aconselhável colocar o pino-guia na parte superior do molde. Mas nesse caso, parte do pó de plástico a ser introduzido na parte inferior do molde inevitavelmente penetrará também na bucha-guia, causando conse qüentemente esforços; com isso são possíveis contrações. O risco é um pouco menor, se houver um furo de limpeza sob as buchas-guias, que podem ser limpas com ar com primido pelo operador, ou com outros meios, de tempos em tempos. A bucha do pino-guia pode ser mantida limpa mais facilmente se estiver localizada Figs. 1.1.42 e 1.1.43. Pino-guia e bucha-guia. A parte desenhada em linhas tracejadas ê utilizada somente em caso de necessidade. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 47 na parte superior do molde. Neste caso, entretanto, o pino-guia freqüentemente atra palha a elevação do produto, ou a alimentação do pó de plástico. Os pinos-guias de vários diâmetros são utilizados em cavidades de molde arranja das simetricamente . Desta fonna, as duas partes do molde podem ser fechadas somente de uma maneira, que é a maneira correta. Naturalmente, o mesmo objetivo pode ser conseguido com pinos-guias colocados assimetricamente, também. Se o pino-guia tiver de ser colocado em qualquer das partes do molde, será essencial em qualquer caso que o comprimento da parte presa tenha, no mínimo, 1,5 vez o diâmetro do pino: Lp ;;;. 1,5 d. Os comprimentos do pino-guia e da bucha são padronizados. De acordo com os cálculos de resistência, a posição Mima para o pino-guia em moldes grandes e angulares (por exemplo, moldes de caixas de rádios, etc.) fica na quarta ou terça par,te do maior lado do molde. Deve ser mencionado - não importa quão natural seja - que os pinos-guias são capazes de efetuar sua tarefa somente se estiverem em contato com a bucha-guia antes do punção fazer o mesmo em relação ao corpo do molde. 1.1.2. Moldes de produtos roscados As peças roscadas ocorrem freqüentemente nos produtos. Representam diferenças fundamentais em relação à construção do molde, quer as roscas estejam na direção da pressão ou afastem-se dela . Se as roscas estiverem na direção da pressão, haverá duas possibilídades : roscas internas (porcas) ou externas (eixo rosca do). 1.1.2.1. Rosca na direção da prensa Se o produto for internamente rosca do (rosca de porca), será fonnado por uma cavilha rosqueada no molde. Essa é uma característica necessária para cada molde desses. Entretanto, pode haver uma diferença em relação ao método de remoção dos produtos do molde, ou da cavilha roscada. No caso mais simples, as cavilhas rosca das A saem do molde com o produto (Fig. 1.1.44 e 1.1.45) e sã'o removidas do produto manualmente, ou, em caso de molde com múltiplas cavidades, com um dispositivo de desrosquear, durante a cura das peças seguintes. Neste caso, vários (um mínimo de dois) conjuntos de cavilhas roscadas sã'o necessários, para assegurar a continuidade da produção. Já que essas cavilhas são facilmente danificadas quando são desrosqueadas - especialmente as pontas rosqueadas que racham facilmente - é aconselhável providenciar cavilhas sobressalen tes adequadas durante a produção do molde. As cavilhas rosca das devem ser facilmente removíveis e substituÍveis no molde; portanto, seus furos sempre sã'o cônicos. Um pino ejetor deve ser projetado sob cada cavilha, levando-se em conta que se movem - quando removidos - ao mesmo tempo que os pinos ejetores instalados em outros lugares do produto. 8 48 PLÂSTICOS .....,---] 16 Ir - Fig. 1.1.44. Moldagem de produto com rosca fêmea, utilizando-se cavilha de inserção. A = cavilha de inserção. Outras designações conforme a Fig. 1.1. I. Seção I -~ A * A A 11 Fig. 1.1.45. Cavilhas de inserção a serem levantadas com o produto, para moldagem de roscas fêmeas. A = cavilhas de inserção, 11 = pino ejetor. 8 A Figs.1.1.46, 1.1.47e 1.1.48. Cavilhas roscadas a serem colocadas na parte superior do molde. Fixadas com mola e esfera_ A = cavilha roscada, B = fio de aço para mola, C = esfera de travação. L PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 49 Se as cavilhas que fonnam as roscas forem colocadas na parte superior do molde, seu aperto deve ser assegurado. Pinos pequenos são fixados à mola de aço (Figs. 1.1.46 e 1.1.47) e maiores e mais pesados, a cavilhas com esferas de travamento (Fig. 1.1.48). Em ambos os casos, é difícil para o operador colocar as cavilhas no molde, já que a parte superior do molde raramente sobe o bastante para que sua super fície inferior fique visível para ele. Por essa razlfo - sempre que possível - os produ tos devem ser colocados no molde de fonna que as cavilhas roscadas fiquem na parte inferior do molde. O número de cavilhas a serem levantadas com o produto pode variar de 4 a 6, de acordo com a experiência do operador, pois ele não tem tempo de remover mais cavilhas durante a cura do produto seguinte, isto é, a remoção de um Fig.1.1.49. Dispositivo de desrosqueamento movido manualmente. 11 = pino eje tor, 21,22 e 23 = rodas de den tes re tos, 24 e 25 = engrenagens cônicas, 26 = engrenagem central , 27 = cabo, 28 = barra ejetora . 50 PLÁSTICOS número maior de cavillias atrasa a produção. Em tais casos, o dispositivo desrosquea dor é construído no molde. Vários métodos têm sido desenvolvidos na prática para esse propósito. Em caso de pequena demanda, o equipamento de desrosqueamento acionado ma nuahnente é o método mais simples (Fig. 1.1.49). A rosca da tampa hexagonal internamente roscada é fonnada por pinos ejetores 11. Nessa base, entre duas linhas de esferas, estão as engrenagens 21, acionadas por rodas de dentes retos 22 e 23 e pelas engrenagens cônicas 24 e 25. A rotação simultânea de todos os produtos é assegurada pela engrenagem central 26. pós o endurecimento do produto, o operador retira a rosca simultaneamente de todas as 4 cavidades pela manivelaacionadora 27, e então levanta os produtos com a barra ejetora 28 da máquina. Deve ser mencionado que esse tipo de molde funciona com segurança somente se o giro do produto puder ser evitado - no caso presente, a cabeça hexagonal do pro duto. Quando se utilizam inserções-padrão, existe a possibilidade de que, variando-se os corpos, uma grande parte do molde poderia ser utilizada para outros produtos similares. Um dos mecanismos de desrosqueamento freqüentemente utillizados pode ser estudado na Fig. 1.1.50. A cavilha que fonna a rosca do produto é desrosqueada por uma rosca larga múltipla A com passo grosso e com uma porca B fIXada à placa ejetora. O ângulo do primitivo da rosca deve ser de no mínimo 40 a 60°; de outra fonna, uma força muito grande seria necessária para girar as cavilhas de fonnação de rosca. A rosca nas extremidades inferiores das cavilhas devem ter o mesmo passo C do produto. Dessa fonna, a cavilha roscada é retirada e puxada do produto do molde com um ejetor D. Com o tipo apresentado de construção, o número de giros da cavilha C deve ser um pouco maior que o número de voltas cortadas no produto, para assegurar o desros queamento completo. Entretanto, já que o passo da cavilha A é de no mínimo 40°, em muitos casos é obtido um molde alto, que a máquina somente é capaz de acomodar com dificuldade, se conseguir. Possivelmente, uma máquina de maior capacidade e que exija maior potência deve ser utilizada. Com isto, sua vantagem de exigir um tempo de produção reduzido é perdida, e assim sua eficiência econômica torna·se questionável. Neste caso, o uso da construção mostrada na Fig. 1.1.51 deve ser con siderado. Com esta construção, a cavilha C que fonna as roscas do produto é gira da pela barra dentada D e pelo sistema de engrenagens B. A barra dentada é movida por um cilindro auxiliar hidráulico, controlado por uma carne fIXado à parte superior do molde da abertura. De acordo com a experiência, se o número de cavidades estiver entre 6 e 8, ou mais, uma grande força será necessária para girar simultaneamente as cavilhas, o que poderia deslocar o molde ftxado à máquina de prensar. Para reduzir os efeitos da força, a inserção roscada F é fIXada à cavilha A, cuja lateral é usinada em um ângulo diferente para cada cavilha. No início da ejeção, o pino retentor G faz contato com o entalhe em um ponto diferente para cada cavilha; conseqüentemente, ó movimento dos giros no produto não ocorre simultaneamente, mas com uma certa defasagem de tempo. O molde apresentado e descrito é semi-automático, pois somen te o material de aríete é nele introduzido ; as peças acabadas não são removidas do macho levantado, mas ejetadas por ar comprimido após a retirada da rosca. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 51 c-- . / ...,... - - 1 "-_ · __ · _ _ ·_ o "O o o'" ~ ::l c"O '" o'" .. ~o. I ~ -~ - A o "'I00", x "ªi00 "'J N c l '" "':u 0'> 1 '" "'L~"C Fig. J. J.50. O pino roscado pode ser automaticamente desrosqueado do produto utilizando-se uma cavilha com uma rosca grossa de múltiplas entradas. A = caviUJa de múltiplas en tradas com passo grosso, B = porca, C = rosca com passo idêntico ao do produto,D = mecanismo ejetar. 52 PLÃSTICOS E Cilindro hidráulico Fig. 1.1 .51. Desrosqueamento do macho roscado com cilindro hidráulico. A = cavilha, B = engrenagem, C = cavilha com passo idêntico ao do produto, D = barra dentada, E = cilindro hidráulico, F =inserção roscada, G = pino detentor , K = placa-guia . Outras designações conforme a Fig. 1.1.1 . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 53 o / G Inserção de bronze í B 15 2 -1 / //1 3 17 H Planta do produto \2!I 1. Fig. 1.1.52. A cavilha roscada é desrosqueada do produto com barras dentadas conectadas a engrenagens. A = cavilha com rosca de sua parte inferior com o mesmo passo do produto, B, C e E = engrenagens, D e G = barras dentadas, F = suporte do rolete, H = inserção roscada, K = pino detentor. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. 8 11 75 2 3 ____ '6 v~ rt-l"-,~I---- 8 do produto 54 PLÃSTICOS De acordo com outro tipo de construção, a barra dentada G é fIxada à parte supe rior do molde, que aciona a engrenagem menor B, que é fIxada à parte inferior do molde. Uma engrenagem grande C é fIxada a seu eixo, que é conectado à barra den tada D, girando as cavilhas roscadas (Fig. 1.1.52). Com esse arranjo não há necessidade do cilindro hidráulico anteriormente mencionado, e o número necessário de rotações pode ser assegurado pela aplicação da modifIcaçã'o adequadamente selecionada. Deve ser mencionado que essa construção pode ser usada somente nas máquinas de molda gem nas quais a força adequada é disponível para abrir o molde, através da atuação dos chamados cilindros de abertura. Nesta solução, o cuidadoso dimensionamento dos elementos do molde é essencial. A barra dentada G é apoiada em roletes F na parte posterior. Se o produto tiver muitas voltas, então uma barra dentada muito longa será colo cada nas duas construções anteriormente descritas, o que pode atrapalhar a acessibi- I ImIm Desenho Fig. 1.1.53. Cavilhas roscadas desrosqueadas do produto por motor elétrico. A == engrenagem central , B = engrenagens pequenas, C = pino roscado , D = eixo do motor elétrico . Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 55 lidade 10 molde, ou a livre movimentação do operador. Neste caso, as cavidades são coloc"das em tomo de uma grande engrenagem central A, movida por um motor elétrico com transmissão adequada. Isso é tratado em detalhes no Capítulo 2.5. A en grenagem central A move as pequenas rodas B, que desrosqueiam os pinos roscados C do produto (Fig. 1.1.53). Os produtos externamente nervurados são levemente levantados com a placa eje tora 10, e os pinos ejetores 11. A chave-limite aciona o motor elétrico, que move a engrenagem central A, que por sua vez move as rodas menores B. O pino ejetor rosca do superior 11, que sai desrosqueado do produto, é fIXado às rodas B. Agora os produ tos podem ser levantados do molde. O diâmetro da rosca interna do produto é maior que aqueles encontrados nos cadinhos ou em peças maiores. Permite-se que a parte da rosca esteja ausente, caso no qual o macho formador da rosca é feito em três partes (Fig. 1.1.54 A e C), das 777 7 7 7 7777777//7/// -j , / / //:1/ / / / / / " , , '" "'" '" . , 'I,,,,,[\~~~>~~<~'~0\"~'\,~ ~">; Fig. 1.1.54. A rosca é formada de duas metades, que se aproximam na ejeção. A rosca não existe em um trecho curto de ambos os lados do produto. A e C = metades roscadas móveis, B = macho roscado estacionário, D = placa ejetora, E = pino ejetor, F = entrada, G = pino-guia. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. 56 PLÁSTICOS quais a parte intermediária B é fIxada à parte inferior do molde, e as duas outras partes movem-se sobre o pino-guia G, inclinado na direção do centro. Não há rosca na parte B, e seu diâmetro externo é igual ao diâmetro externo da rosca. levantan do-se a placa ejetora D e os pinos ejetores E, o disco F levanta as duas meias-peças que são controladas pelos pinos inclinados G, próximos um do outro, liberando assim a rosca cortada nas partes A e C. O produto levantado é removido do molde pelo operador com uma forquilha adequada. O gancho também pode ser utilizado para levantar a placa ejetora D, conforme mostrado pela Fig. 1.1.31. Essa constru ção é preferível, especialmente se a parte roscada for longa no produto e a crosta fina que possivelmente se desenvolverá entre as três partes que formam a rosca não complicar o uso do produto. Se a rosca estiverna camisa do produto, o projetista poderá escolher entre várias construções de moldes. No caso mais simples, quando existirem somente 3 a 4 cavidades no molde e a parte roscada não é muito longa, um anel rosca do externamente cônico A é coloca do no interior do molde, cuja parte interna forma a rosca do produto. Esse anel é levantado do molde juntamente com o produto e retirado dele durante o tempo de cura das peças seguintes. Um mínimo de dois conjuntos de anéis é necessário para a produção contínua, mas é aconselhável providenciar anéis sobressalentes enquanto o molde está sendo fabricado. Também é necessário projetar um mínimo de 3, ou melhor, 4 pinos ejetores sob os anéis. O diâmetro da câmara de alimentação deve ser uns poucos milímetros maior que o diâmetro externo dos anéis temperados, para que os anéis não arranhem a camisa da câmara de alimentaçlro durante a elevação (Fig.1.1.55). De acordo com uma das alternativas desta construção (Fig. 1.1.56), os anéis ros cados C são assentados em uma armação contínua A. A armação é colocada no corpo D da parte inferior do molde durante a moldagem, e o pó de moldagem é derra mado em sua cavidade. Depois da moldagem, a armação é levantada do molde uti lizando-se qualquer um dos mecanismos de ejeção descritos, por meio do qual os produtos também serão levantados. Estes serão desrosqueados durante o tempo de cura das peças seguintes. Um mínimo de duas armações é necessário para a produção contínua. O resfriamento das peças não toma o desrosqueamento mais difícil ; pelo contrário, quanto mais elas resfriam, maior o espaço entre a peça e a parte roscada. A despeito disso, o operador deve tentar desrosquear as peças tão logo seja possível, pois não somente o produto resfria, como também a parte do molde removida, cujo reaquecimento pode aumentar consideravelmente o tempo de cura do produto seguin te. Para reduzir o resfriamento, a armação é colocada numa placa aquecida antes do desrosqueamento das peças. Um tipo de construção bastante harmoniosa, mas cara, pode ser estudada atra vés da Fig. 1.1.57. A rosca externa do produto é formada por duas inserções cônicas truncadas divididas FI e F 2 • Após a cura das peças, o gancho B levanta a placa eje tora C, que com os pinos ejetores 11 levanta o disco ejetor D. As inserções FI e F2 do disco movem-se para cima, ao mesmo tempo em que os pinos-guia inclinados K empurram-nas, separando-as, e a parte roscada do produto fica livre. Se a placa ejetora C fizer contato com o plano superior do cilindro de distância 13, o gancho se desengatará, e o punção poderá subir ainda mais. O produto - retirado do macho E pelo disco ejetor D - pode ser elevado mais um pouco com o pino ejetor central PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 57 ,~-15 2 A c ___ s - - 8 / . / ( i ( / ( / / I I ~///'/ (~ ~ r "') Aplainamento pare desrosqueamento do anel Fig. 1.1.55. A rosca externa do produto é formada por anéis cônicos do exterior. A = anel roscado, B = placa ejetora, C = pinos ejetores. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. 58 PLÃSTlCOS G até que seja facilmente retirado pelo operador. Quando se produz uma quantidade maior, pode ser necessário colocar as cavidades em duas ou mais linhas próximas entre si. Neste caso, as peças do molde que formam a rosca são movidas por dois sistemas de trajetória forçada. Um exemplo é mostrado na Fig. 1.1.58 . . A rosca na parte inferior do produto é formada por moldes divididos 20 e 21. A parte 21 do molde move-se sobre um trilho, e é movida pela trajet6ria forçada 23, e a parte 20 do molde pela parte 22 do molde, em forma de cunha. Na abertura da máquina, a trajetória forçada combinada com o pino-guia 23 empurra a parte 21 do molde móvel para fora da rosca do produto. Na fase posterior da abertura, o gancho Fig. 1.1.56. As roscas externas do produto são formadas por anéis de inserção assentados em uma armação comum. Depois da moldagem, a armação é levantada e retirada do molde com os produtos. A = armação, B = punção, C = anéis de inserção cônicos, D = corpo do molde. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. 24 levanta a placa ejetora 11, o calço 22 empurra para fora a parte 20 do molde que se move sobre o trilho, formando a outra metade da rosca. No fechamento do molde, a trajetória forçada 23 empurra 1 parte do molde 21, e o pino com a extremidade cônica 25 no centro do molde empurra a parte do molde 20 para a sua posição. No projeto do molde, deve-se assegurar que as partes 23, 24 e 25 do molde sejam longas o bastante para que no novo ciclo de operações após o fechamento das partes 20 e 21 o operador tenha espaço suficiente para introduzir o material necessário (principalmente na forma de pelotas pré-comprimidas) nas cavidades. Algumas vezes, as partes inferior e superior do produto são roscadas. Em tais casos, as construções apresentadas, ou equivalentes, devem ser combinadas. Um bom exemplo é mostrado na Fig. 1.1.59. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 59 A parte do produto com o diâmetro maior é provida de roscas internas, e a parte com diâmetro menor, de roscas externas. Um molde foi projetado, no qual a rosca superior é acionada pela manivela 20, colocada no porta-punção, engrenagens cônicas 21 e 22, engrenagem central de dentes retos 23 e as engrenagens 24 ao redor dela. Na parte superior da cavilha formadora de rosca 25 há uma rosca com o mesmo passo que a extremidade do produto. Assim, quando o tempo de ciclo é completado, c-_ ,, ---j--f--i- Fig. 1.1.57. A rosca externa do produto é formada por duas inserções divididas em forma de tronco de cone_ A = punção,B = gancho, C= placa ejetora,D = disco ejetor ,E = macho , F, eF, = inserções divididas em forma de tronco de cone, G = pino ejetor , K = pino-guia , M = caixa do molde. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. o operador primeiro vira ao contrário o braço 20, através do qual é desrosqueada a cavilha formadora de rosca 25 do produto através das engrenagens, e fica rosqueada na porca 26. Quando a máquina é aberta, o produto permanece na parte do molde inferior. Entretanto, quando a placa ejetora 10 é levantada pela barra ejetora da máquina, as partes do molde roscadas superiores 27 aproximam-se uma da outra como resultado da trajetória forçada 28, e então o produto pode ser facilmente removido. 60 PLÃSTICOS 20 23 IOI Desenhol4lIII do produto 21 --W~~~ + + + 23 2 1 2' 11 Fig. 1.1.58. As partes do molde que formam a rosca são movidas por trajetória forçada. 11 = placa ejetora, 20 e 21 = partes do molde que formam rosca, 22 = divisão, 23 =pino-guia (trajetória forçada), 24 = gancho, 25 = pino com extremidade cônica . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 61 21 22 2J 26 ~. Desenho do produto 2< _ 25 28 ___ 2 7 10 Fig. 1.1.59. Molde de produto de roscas duplas. 1 = placa ejetara, 20 = manivela , 21 e 22 = engrenagens cônicas, 23 = engrenagem central de dentes retos, 24 = engrenagem, 25 = cavilha que fOlTI1a rosca, 26 = porca, 27 = parte do molde roscada superior, 28 = trajetória forçada. 62 PLÃSTICOS l.l.2.2. A linha de centro da rosca desvia-se da direção de prensagem (prensagem de roscas inclinadas ou horizontais) Dependendo do comprimento, direção e diâmetro da rosca, e do formato interno e externo do produto, são possíveis vários desenhos de moldes. A mais simples e freqüentemente utilizada solução é mostrada pela Fig. 1.1.60. A rosca do produto é formada pela rosca da extremidade do pino A, que penetra na caixa do molde, e que tem o mesmo passo especificado para o produto. Depois da moldagem e da abertura do punção B, esse pino é desrosqueado, e o produto C é removidodo molde. O encaixe da parte cilíndrica do pino é H8/h8 na parede do molde. E essencial que o pino não seja rosqueado demais; de outra forma, o punção do pino formador de rosca poderia ser deformado. c Fig. 1.1.60. Rosca nonnal à direção da prensagem formada por pino roscado. A == pino, B == armação de retenção do punção, C == produto. O desrosqueamento pode ser automatizado com a engrenagem D fixada no pino roscado e com a barra roscada fixada à parte superior do molde (Fig. 1.1.61). A bar ra dentada é feita de tal forma que a rosca é totalmente rosqueada no fechamento do molde, antes de o material ser comprimido pelo punção. Assim, somente a extre midade inferior da barra tem rosca, e em um trecho determinado pelo número de voltas e pelo número de dentes da engrenagem. O lado sem dentes da barra deve ser apoiado em um rolete F para evitar empenamento. A automação facilita não somente o trabalho do operador, mas também assegura que o pino roscado seja colocado ou retirado na extensão adequada. A solução inicial pode algumas vezes ser realizada somente com dimensões excessi vas de moldes que tiverem cavidades múltiplas. Por essa razão, o pino formador de rosca A é colocado numa inserção separada B, em vez de no próprio molde (Fig. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 63 B F E Fig. 1.1.61. Automação do molde mostrado na Fig. 1.1.60, com engrenagem movida por bana dentada. A = cavilha ro scada, B = porta-punção, C = produto, D = engrenagem , E = barra dentada, F = rolete de suporte. Desenho do produto ~ ~ Fig. 1.1.62. Rosca normal à direção de prensagem formada por inserção separada. A =pino roscado, B =inserção em forma de tronco de cone. 23 6 7 \ + 7 ~ " . i""( ' " ,'I I '"-,~ 24 -2~ 0\ ~ ." r' >r.n ...., Õ O r.n 25 Fig.1.1.63. Parafusos que formam roscas laterais são desrosqueados do produto com rodas de correia giradas manualmente.. 20 =engrenagem cônica central,2i =engrenagem cônica, 22 :: rodas de correia , 23 =correia de roletes , 24 = cavilha loscada, 25 = roda de correia, 26 = segmento ajustável. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 65 1.1.62). Em todo caso, o pino ejetor é colocado sob a inserçã"o que porta o pino rosca do. Com a aplicaçã"o de dois conjuntos de inserções, o pino rosca do pode ser retirado do produto durante o tempo de cura da peça seguinte, ganhando-se assim um tempo considerável. Quando se utilizam moldes de cavidades múltiplas, assegura-se que os pinos que formem FOSCas laterais sejam simultaneamente desrosqueados do produto. Isso foi resolvido pelo projetista do exemplo mostrado na Fig. 1.1.63, da seguinte maneira: a engrenagem cônica central 20 movida manualmente gira as engrenagens cônicas 21, nas extremidades dos eixos aos quais estão fIXadas as rodas de correia 22. A corrente de roletes 23 é conectada a essa roda de correia e move as rodas de correia 25, que estã"o fIxadas nas extremidades das cavilhas formadoras de roscas 24, ao mesmo tempo. As possibilidades de tracionamento e reajuste da correia são asseguradas pelo segmento ajustável 26. Se houver uma rosca externa no produto, desviando-se da direção de prensagem, então um anel roscado - em vez de um pino roscado - deverá ser colocado no molde. 1.1.3. Moldes de produtos rebaixados o produto será "rebaixado" se uma peça do molde - causando uma alteração de seção transversal: - estiver no caminho quando o produto for elevado do molde. Em outras palavras, o produto poderá ser levantado do molde somente se essas peças forem removidas, limpando o caminho. Tais rebaixamentos são, em sua maioria, furos cuja direção desvia·se da direção de prensagem, olhais projetados e internos, cames e peças similares. Devido aos rebaixos do produto, os moldes normalmente tomam-se complicados, já que a mobilidade das peças de molde intervenientes deve ser assegurada. Portanto, antes de projetar o molde é aconselhável considerar se é possível redesenhar o produ to de uma forma tal que os rebaixos, enquanto preservem a utilidade e requisitos estéticos, possam ser evitados. Um bom exemplo é mostrado pela Fig. L1 .64. As aberturas necessárias na lateral do produto são posições típicas dos rebaixos. Se a função e a estética do produto Fig.1 .1.64. As aberturas laterais (rebaixos) do produto geralmente podem ser usinadas com partes móveis do molde. Algumas vezes as partes móveis do molde podem ser eliminadas com certas modificações do produto. 66 PLÃSTICOS pennitirem, então pela leve modificação mostrada pela figura o punção e o macho do molde devem fonnar as aberturas laterais desejadas sem o uso de qualquer peça do molde. Em certos casos, para evitar complicações nos moldes concomitantes com os rebaixos, é praticável dividir o produto em duas partes e colá-Ias. Esse método é jus tificado com uma produç[o de pequena quantidade, já que o aumento de custo pode ria ser bastante significativo como um resultado do molde complicado que fonna o rebaixo. É aconselhável construir ambos os meios-produtos em um único molde, para evitar fazer uma quantidade substancialmente maior de produto a partir de uma das partes. A colagem de materiais termorreativos com um ou dois componentes adesivos hoje n[o acarreta nenhum problema, especialmente se os projetistas do produto tomarem em consideraçã'o os requisitos da colagem correta. Quanto à tecnologia da colagem, há uma literatura extensa para a seleção do adesivo mais adequado; portanto, o assunto n[o será tratado aqui. Se o rebaixo n[o puder ser eliminado alterando-se o produto, então a construção de molde mais adequada deverá ser selecionada numa base econômica com outros aspectos de operaçlfo. Entre as muitas variedades utilizadas na prática, os que seguem sã'o os tipos básicos de construção que OCorrem mais freqüentemente . 1.1.3.1. Moldes divididos Para um exemplo, a tarefa é projetar o molde de um bloco tenninal freqüentemente utilizado na indústria elétrica. O produto é mostrado pela Fig. l.l.65. É fácil veri ficar que a complicação é causada pelo furo transversal. Uma possível variação do molde é mostrada pela Fig. 1.1.66. O molde é dividido, o que significa que o produto consiste de duas metades em fonna de cone truncado, as partes inferiores de molde Fig. 1.1.65. Conector de bloco tenninal. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 67 A e B. Os balanceiros C que formam os furos transversais são assentados em uma das meias-peças (parte A). A inserção compreende as duas metades e é elevada pelos pinos ejetores D (dois pinos para cada meia-inserção). Os produtos também são levan tagos, são puxados para fora ao mesmo tempo que os pinos E. Ap6s a elevação total da placa ejetora F, o operador levanta as duas meias-inserções com uma forquilha (senão encaixadas com contrapinos), abre-as com luvas de asbesto ou com uma ferra menta adequada, e remove os produtos. Então, as meias-inserções são encaixadas novamente, e recolocadas na parte inferior cônica do molde, o processo de moldagem começando novamente. Para poupar tempo, a desmontagem dos produtos ocorre durante o tempo de cura das peças seguintes; neste caso, naturalmente, o uso de dois Fig. 1.1.66. Moldagem do bloco terminal em molde dividido. A e B = par de calços , C = balanceiros , D = pinos ejetores, E = pinos que formam os furos no produto, F = placa ejetora . 68 PLÁSTICOS conjuntos de inserções é necessário. A desmontagem e a montagem das meias-inserções é uma operação que demanda bastante tempo, nll'o mencionando que a retirada de grandes produtos (talvez centenas de vezes por dia) representa um duro trabalho físico. Os dois conjuntos de inserções cônicas aumentam o custo do molde; portanto, em certos casosé projetado um molde onde as inserções cônicas n[o sll'o retiradas do molde durante a retirada do produto. Tal molde é mostrado pela Fig. 1.1.67. O par de cunhas A e B é elevado pelos pinos ejetores D fIXados à placa ejetora C. As duas barras-guias E fIXadas aos dois lados paralelos da inserção em forma de tronco de cone asseguram que abram durante o levantamento, assim as peças projetadas do produto - neste caso o chamado corpo da bobina - não atrapalham a desmontagem do produto do molde. ~ necessário tomar providências para que as inserções assen tem-se adequadamente em suas posições durante a moldagem, e para que na abertura do molde permaneçam imóveis por um instante. Isso pode ser conseguido através da barra de travação F, combinada com a trava do pino-guia que age sobre ela. Certos produtos (principalmente peças cilíndricas ou na forma de disco) são difí ceis de serem levantados do molde se as inserções cônicas consistirem somente de duas peças. Esses podem ser moldados em inserções de tronco de cone que consistam de três a quatro peças, cuja montagem é ainda mais difícil que a dos conjuntos de duas peças. Freqüentemente o projeto de tais moldes é praticável. Eles se abrem após a elevação da placa ejetora, e o operador tem de levantar somente o produto. Um exemplo desse tipo de construç[o de molde é dado pela Fig. 1.1.68. O produto neste caso é uma polia-V de correia A, cuja parte inferior é formada pelo macho C e a superfície superior pelo punção D. O punção compreende o pino K para o furo cen tral. O flange do disco - e o rebaixo com ele - é formado pela inserç[o B em tronco de cone de quatro peças. Existem duas orelhas na base de cada inserçã'o, em cujos furos ovais os pinos F introduzem-se ajustados firmemente nas ramificações inferiores em forma de cruz do macho (Fig. 1.1.68a). A peça moldada é levantada juntamente com as quatro inserções cônicas e os quatro pinos ejetores H usinados na extremidade semicircular. Já que a força de ele vação tem uma componente normal à camisa da inserção-padrão, as quatro inserções serão pressionadas contra a parede da caixa do molde E durante a elevação ; portanto, subirá e abrirá ao mesmo tempo, até que o entalhe usina do faça contato com a guia que limita o pino 1 (Fig. 1.1.68b). Enquanto continua a elevaçffo, os quatro pinos ejetores H são capazes de levantar as inserções B um pouco mais, mas eles giram em torno da extremidade arredondada da cavilha l, separam-se e assim a retirada do produto toma-se possível (Fig. 1.1.68c). O projeto desses moldes requer circunspecção total. ~ aconselhável seguir a opera ção do molde com o projeto de tantas posições quantas forem possíveis, e num caso mais crítico é preparado um modelo do molde - omitindo-se a construção precisa da cavidade. ~ necessãrio um trabalho muito cuidadoso quando as superfícies das peças do molde dividido forem usinadas. As superfícies em contato umas com as outras devem ter um encaixe adequado. As metades s[o encaixadas com a ajuda de contrapinos. O semi-ângulo de conicidade é de no mínimo 120 , mas pode possivelmente ser de 20°. As inserções com conicidade inferior a 12° são difíceis de serem retiradas do molde. Com um ângulo maior, a diferença na espessura das paredes é excessiva entre as partes inferior e superior do molde. Portanto, o limite pode ser excedido somente em casos PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 69 H ~- - --- - ........ ._ - - ...--- . _--"'-E - .- - --'l.._ ._- -v---- Fig. 1.1.67. Versão de molde dividido. Os calços não do retirados do molde após a moldagem. A e B = par de calços, C= placa eje tora , D = pino ejetor,E = barra~ia, F= trava, G= macho fixo. 70 PLÁSTICOS II Vista na direção X II Molde dividido que consiste de quatro partes. Elevando-se a placa ejetora,Fig. 1.1.68. automaticamente abrem-se os segmentos, e o produto pode ser retirado. A = produto (polia de correia-V), B = calço em quadrante , C = macho, D = punção, E = caixa do molde, F = pino , G = placa ejetora, H = pino ejetor arredondado, J = pino (cavilha) limite , K = pino formador de rosca. excepcionais e justificados. Os moldes divididos padronizados podem ser utilizados para produtos menores, que se ajustem bem ao sistema de armação-padrão descrito. 1.1.3.2. Moldes com macho lateral Os chamados machos laterais podem ser freqüente e vantajosamente utilizados para a formação de rebaixas, especialmente nos casos em que eles estiverem somente em PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 71 ~~ Fig. 1.1.69. Corte de molde com macho lateral. O macho lateral é levantado do molde juntamente com o produto. A = inserção lateral em forma de tronco de pirâmide, B = pinos, C e D = pinos ejetores, E = ejetora. . 72 PLÁSTICOS um dos lados do produto. Geralmente, menos encaixes são necessários nesses moldes que nos moldes divididos; assim, sua construção é mais rápida e mlÚS barata. A Fig. 1.1.69 mostra o molde com o macho lateral necessário para a moldagem do já conhe cido bloco terminal (Fig. 1.1.65). Os furos transversais do produto são formados pelos pinos B colocados na inserção lateral A em forma de tronco de pirâmide, guiada no entalhe em suas duas extremidades. O produto é elevado pelo pino ejetor C, a inserção lateral pelo pino ejetor D simultaneamente, após a cura do produto. O pro duto é geralmente ejetado pelo ejetor colocado no centro da mesa da máquina de moldar, ou com um gancho; depois da elevação da placa ejetora, uma forquillia é colocada sob o produto e a placa ejetora E é baixada novamente. Assim, o produto é retirado dos pinos C. A peça é puxada para fora do macho lateral com uma ferra menta adequada. A construção do molde é especialmente econômica com moldes de cavidades múltiplas. Os machos laterais B que formam os furos transversais do mesmo produto mostra do pela Fig. 1.1 .70 são assentados na armação comum F, cujas duas extremidades são encaixadas com os pinos-guias G. Esses pinos-guias deslizam na abertura da traje tória forçada H, que é ftxada à placa de retenção do punção. Durante a abertura do molde, a trajetória forçada automaticamente puxa para fora do produto os machos laterais; assim, os pinos C podem levantar os produtos sem qualquer impedimento. A posição dos machos laterais B durante a moldagem é fIxada pela trava M. No proje to de tais moldes, é necessário assegurar que os machos laterais n[o se curvem ou quebrem como resultado do momento fletor do controle de trajetória forçada. Assim, é aconselhável fazer com que a armação F deslize sobre a guia K. Vários produtos simetricamente posicionados podem ser feitos simultaneamente com as trajetórias forçadas H colocadas em ambos os lados do molde. A inclinação da trajetória forçada não deve exceder 30°; de outra forma, surgirão componentes de força com efeitos adversos. Essa exigência e a altura do molde inequivocamente determinarão o comprimento máximo dos furos laterais, ou o tipo de rebaixos que poderiam ser utilizados pelos moldes. Se os furos (rebaixos) forem maiores que, digamos, 15 a 20 mm, então os machos laterais acionados com engrenagem e barra dentada deverão ser utilizados. O diagrama esquemático do funcionamento desses moldes pode ser estudado na Fig. 1.1.71. A barra dentada A é fIXada à parte superior do molde ou à mesa superior da máqui na de moldagem. Somente a extremidade inferior da barra tem dentes; a extremidade superior é lisa. Essa barra está ligada à engrenagem B, à qual uma outra barra dentada C está ligada, em que o macho lateral está fIXado. Durante a abertura desse molde, o macho lateral é puxado para fora do molde. Para assegurar o acoplamento próprio das barras dentadas e engrenagens, ou as barras são dimensionadas de acordo com a resistência adequada, ou seus lados posterioressão apoiados no role te D ou em outro meio qualquer, nas vizinhanças do acoplamento. A modificação do curso pode ser conseguida com duas engrenagens de vários números de dentes fIXadas a um eixo comum, o que significa que um curso longo pode ser assegurado mesmo para moldes relativamente baixos, também. Em certos casos, 2 a 3 dentes da engrenagem B e o primeiro dente da barra dentada são usinados abaixo do círculo primitivo, e a barra A é colocada de forma que a parte superior lisa esteja em contato com a base de dentes restante. Com este método, a barra C e o macho lateral podem ser travados. O molde, que modela a tampa da caixa de junção do medidor de Corrente mos PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 73 8 f Fig. 1.1.70. Molde com inserção lateral. O macho lateral é puxado para fora do molde pela trajetória forçada. A = produto (conector de bloco terminal), B = machos laterais, C = pino ejetor, D = pino-guia, E = placa ejetora , F = armação porta-pino, G = pino-guia da armação , H = trajetória forçada, K = guia,M= trava . 74 PLÃSTICOS c o Fig. 1.1.71. Movimento automático dos machos laterais com engrenagens ligadas a barras dentadas. A == barra den tada fixada ao porta-punção, 8 == engrenagem ligada a mancais na parte inferior do molde, C == barra dentada fixada ao macho lateral, D == ralete de escora. - - --, I ___ -1 ---I I ___ -1 t:itW Fig. 1.1.72. Esboço da caixa de junção do medidor de corrente. - /./ K , L ~H - ç -G C A -'I ~ 8 5 o o I Ib><~~'~'-0,'-0,' -0,~ E E ~E T p '"" O " a O <Zl o tT1 3:: O r' o tT1 <Zl tT1 3:: :. ..., " N tT1 <Zl o tT1 s: O r' o :. CJ tT1 s: :. !O Fig. 1.1. 73. Acionamento do macho lateral com engrenagens ligadas à bana dentada. c tT1 A =produto, B = cavidade, C = punção, D = pino ejetor,E = placa ejetora, F e G =partes inferior e superior do molde, H = annação do retentor Z do punção, I =placa de sujeição, K = pino-guia e trava ao mesmo tempo , L = macho lateral,M = caixa de mancaI, N =engrenagem, O =bana ..., tT1 de montagem, P = barra dentada fixada à armação de retentor de punção, R =barra dentada fixada ao macho lateral, S = eixo da engrenagem, -..)T = furos de aquecimento, U = furo de limpeza. Vl 76 PLÁSTICOS trado pela Fig. 1.1.72, opera de acordo com o princípio anterionnente descrito (Fig. 1.1.73). Os furos de fixação do produto A são formados pelos pinos D, que ao mesmo tempo servem como pinos ejetores. Estes são elevados pela placa ejetora E. Os furos laterais para as inserções de metal quadrangulares s[o formados pelos machos laterais L, conectados entre si pela barra O. A barra dentada R é encontrada em ambos os lados da barra O conectada à engrenagem N. Durante a abertura do molde, essa engre nagem é movida pela barra dentada P, fIXada à parte superior do molde, deslizando no entalhe feito na parte inferior do molde. Somente a parte inferior da barra é den tada, de forma que a retirada dos machos laterais L começa somente quando a guia K e o ontrapino, fIXado à parte superior do molde, emergem do furo do macho lateral L. A parte inferior da trava K deve ser cônica, de forma que, no caso de necessidade, poderia guiar os ainda não adequadamente assentados machos laterais L à posição necessária. Uma das engrenagens N encontradas em ambos os lados do molde deve ser fIXada com um calço ao eixo S, e a outra com um cone de autoftxação, de forma que o movimento simultâneo da barra dentada bilateral P e das inserções laterais possa ser ajustado. Com esse método - pelo arranjo simétrico dos produtos - um molde de cavidades múltiplas também pode ser produzido. 1.1.3.3. Outros tipos de moldes para a formação de rebaixos Existem várias construções de moldes possíveis para a fon_ação de rebaixos. e tarefa do ferramenteiro projetar um molde eficiente que seja adequado para o propósito e que demande tempos mínimos de peças. Após exame adequado e completa conside ração, o projetista terá liberdade para sua imaginação. Um exemplo é dado pela Fig. 1.1.74. Nos dois lados opostos do produto A (caixa de instrumento), um flange de assentamento é necessário para causar um rebaixo durante a moldagem. A parte inferior do molde é formada a partir de três peças, cuja parte intermediá ria B tem a forma de tronco de pirâmide, cortada de ambos os lados. A inserção C desliza em um sulco prismático nesses lados inclinados fIXos à placa ejetora E com barras D. Após a abertura do molde, a barra ejetora da máquina de moldagem levanta a placa ejetora E, e a barra D também levanta as inserções C, o que parcialmente eleva o produto A e parcialmente as aproxima deslizando no entalhe inclinado G. Com o contato da placa E, as inserções C puxam os rebaixos do produto; assim, ele pode ser elevado do molde sem qualquer dificuldade pelo uso de uma forquilha. A placa ejetora E é puxada para sua posição básica pelo sistema ejetor hidráulico da máquina de moldagem. Onde não existir um sistema hidráulico, o pino de retorno H empurra-a de volta a seu lugar e fica pronta para a moldagem do produto seguinte. Naturalmente, é necessário proporcionar um pino-guia e uma bucha adequados K. O molde deve ser cuidadosamente limpo com ar comprimido após a remoção de qualquer produto, para que qualquer rebarba ou outra impureza, que possa ter caído em seu interior, nã'o atrapalhe o encaixe preciso das peças do molde. Um tipo alternativo de construção pode ser estudado pela Fig. 1.1.75, onde o encaixe relativamente complicado dos sulcos prismáticos é substituído pelas inser ções C guiadas pelas placas A e B. As peças inferiores das inserções C encaixam o sulco em T da placa ejetora E. Assim, não podem mover-se numa direção lateral no PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 77 curso da ejeção ou na volta. É essencial que a parte superior E que forma o sulco em T da placa ejetora seja rosqueada separadamente na placa D. Isso é parcialmente devido à montabilidade e parcialmente devido à possibilidade de construção da placa temperada F para evitar encolhimento. Quando não houver cilindro ejetor Iúdráulico, o pino de retomo G empurra para trás a placa ejetora, para sua posição original. A vantagem deste molde em relação àquele apresentado na figura anterior é que não há sulcos prismáticos nas inserções C. Conseqüentemente, nenhuma impureza penetrará nas partes (no plano de divisão), cuja remoção exige grande cuidado e atenção. A tarefa é muito mais difícil se o produto precisar de um flange para fixação ou para outra razão qualquer, não somente nos dois lados opostos, mas em todos os quatro lados. Neste caso, o molde deve ser projetado (Fig. 1.1.76) para que o macho, que fonua a cavidade interna do produto, seja removível das peças. A parte interna D, provida de uma guia prismática em cada um dos quatro lados, é fixada à contra parte do molde. Duas inserções A deslizam sobre a guia prismática à frente e atrás, e duas inserções B à direita e à esquerda da mesma. A última tem uma guia prismática de cada lado, em que as inserções C deslizam (quatro, ao todo). Antes da moldagem, _-c K G . I · I· ,./ '~/~ ~it1])dC I / / 0 '). B -D l~1 l~""''11 IN L'\\·~-""''''''''''' 'i H ~E Fig, 1,1.74, O rebaixo no produto é formado por um macho que consiste de três partes. As partes deslizam em ambos os lados do macho cônico intermediário, aproximando-se umas das outras durante a elevação, liberando o rebaixo do produto. A == produto, B == macho fixo (intermediário), C == inserções laterais que deslizam em uma guia prismática, D == barra de impulsão, E == placa ejetara, F e G == guia e sulco prismáticos, H == pino de retorno,K == bucha-guia. 78 PLÁSTICOS o operador monta as partes do molde mencionadas. Primeiro, as partes A do molde são deslizadas pela guia, seguidas pelas duas peças B e quatro peças C. Após a cura do plástico admitido, os dois pinos ejetores F fIxados à placa ejetora E levantam todo o produto, puxando-o para fora da parte intermediária fIXa D. Entretanto, o produto ainda inclui as inserções A, B e C. Com um dispositivo adequado - funcio nando como uma bem-conhecida morsa - as peças A sa'o aproximadas, e após faze rem contato são removidas. Desta forma, é criado espaço para o movimento das peças B. As peças B são similarmente puxadas uma em direção à outra pelo aparelho, [Ir 6 7 _.. A B 5 -- F D Fig. 1.1.75. Alternativa para a Fig. 1.1.74. A e B == placas de aquecimento inferiores, C == inserções quc formam rebaixos, D e E == placa ejetora (duas partes), F =placa temperada, G =pino de retomo. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 79 A c ii ~~8 , , - t L 10 4 -,- <rIL. __ _ ' -- Imr;41<l 1 11 O t V( I! " ----------.__ o F E B c o A c 8 c Permanece estacionário F Fig. 1.1.76. Moldagem de produto rebaixado dos quatro lados. A , B e C = inserções prismáticas, D = peça intermediária fixa, E = placa ejetora, F =pino ejetor. até fazerem contato - puxadas para fora do rebaixo - quando então podem ser re movidas. Então não há nada que evite que a guia prismática levante as peças C, libe rando o produto. Na prática, as partes puxadas para fora do produto na desmontagem são colocadas de volta no molde imediatamente; assim, após desmontar totalmente o produto, o molde estã pronto para a moldagem da peça seguinte. Pode ser verifica do pela descrição que a produção de tais produtos é bem lenta. O molde exige usina gem muito cuidadosa, ajuste preciso, têmpera e retificação. Assim, se possível, é acon selhável reconstruir o produto em cooperação com o projetista do produto. 1.1.4. Inserções de metal em peças plásticas As inserções de metal ocorrem freqüentemente nas peças de plãstico, especialmente se servirem a propósitos técnicos. Portanto, as questões que surgem em conjunto com a 80 PLÁSTICOS Tabela 1.1.3. Coeftcíente de expansiio térmica dos plásticos e metais mais importantes Tipo de material Metais Alumínio 23.8 Aço II "Electron" (liga de magnésio) 2S Latão 18-19 Cobre 17 Plásticos Acetato de celulose 80-160 Resina epóxi, fundida 45-65 Resina fenol-formaldeído + serragem 30-50 Resina de uréia + celulose 25-50 Poliamida 45-150 Pléxi 50-90 PVC macio 70-250 PVC duro 50-180 prensagem das peças de metal devem ser estudadas Sabe-se que o coeficiente de térmica dos é consideravelmente maior que o dos metais. Os valores dos coeficientes de térmica dos e metais mais ",,,rto,,f&.C sa'o mostrados na Tabela 1.1 diferença entre coeficientes de expans:Io térmica segue surgirão tensões em torno de cada peça de metal A extensa'o tensões pode ser através da fórmula descrita a seguir. A parte metálica colocada no molde atinge a de prensagem t2 dentro de um intervalo de tempo muito pequeno. Assim, se a dimensão (comprimento, da peça de metal na temperatura do ar ambiente tI for e quando aque , teremos: L'=L[1+O:m(t1 ti)] sendo Qm coeficiente de expansão térmica do metal e coeficiente de térmica do plástico. Essa peça de metal de dimensão L' será circundada t2 por todos os lados durante a prensagem, e a prensagem resfriam tI' En tretan to, nesse meio a dimensão do L" = L'[1 - ti)] o metal resfriar e atingir novamente sua dimens[o original L, a diferença de dimensões entre o plástico e o metal serâ: M = L- deve alongar-se da quantidade M nas do metal como se sabe - pode ser o resultado de uma s6 tens[o de Lei de Hooke: EM 0= L PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 81 Após efetuar as operações, e desprezando o que é pennitido, é obtida a seguinte fónnula: a=E(ap -amXt2 - ti). Como nos fenoplásticos, E = 7 - 9 X 104 , t 2 = 180°C, e ti = 20°C Quando uma peça de latão é prensada: a = 210-240 kpfcm2 Quando alumínio é prensado: a = 67-220 kpfcm2 E quando se prensam peças de aço: a = 275-300 kpfcm2 ocasionam-se tensões internas no plástico. Essas tensões surgem diretamente nas vizinhanças da peça de metal, diminuindo com o aumento da distância até ela. Assim, estabelece-se uma distribuição desigual de tensões na peça de plástico, reduzindo a capacidade de carga dos fenoplásticos rígidos. As tensões calculadas são bastante significativas: 1) o uso de inserções de alumínio ou metal é aconselhável; 2) cantos vivos e outras variações de seção transversal que causem concentração de tensões devem ser evitados nas vizinhanças das peças de metal; 3) os metais devem sempre ser circundados por uma camada de plástico, cuja espessura ajuste-se â dos metais. l.1.4.1. Inserções de metal na direção da prensagem As inserções de metal mais freqüentes são as rosqueadas: porcas e parafusos. Se a porca for prensada no produto, deve ser rosqueada em uma cavilha roscada e colocada dessa fonna no molde. Se a cavilha rosca da penetrar totahnente a porca, então o material inevitavelmente será prensado entre as espiras da porca e da cavilha durante o processo de prensagem. Isso é inconveniente não somente porque atrapalha a remoção da cavilha, mas enche as roscas da porca, causando dificuldades na monta ~ Fig. 1.1.77. Porca de metal a ser prensada em uma peça plástica. 82 PLÁSTICOS rf'nnf'\('llf'\ subseqüente do material prensado é uma operação que consome e que deve ser evitada. A rosca da porca deve ser mantida limpa se um de seus lados coberto (porca encastelada - 1.1 com à de produç:ro, a das roscas feitas em um furo cego é mais difícil que se a rosca fosse no furo da porca. Isso é devido ao cortador de roscas freqüentemente, o que é custoso e acarreta de tempo. Os sitos contraditórios podem ser conciliados cortando-se a rosca ã direita através a I• <W b) cl• Fig. 1.1.78. Porcas de meta! a serem prensadas em uma peça plástica a) placa de cobertura fixada pelo flange mais fino da porca, b) hexagonal coberta com placa de tampa, c) porca recartilhada coberta com de tampa. mas cobrindo-a com uma placa delgada posteriormente. Na Fig. 1.1 o adelgaçado da é dobrado para dentro concentricamente, ou somente em certos lugares. fixando a de cobertura, na Fig. Ll.78b é como uma na extrenúdade da de metal. Se a inserção de não for exposta à tens[o excessiva do então em vez de barras hexagonais as porcas poderão ser feitas a de cilíndricas utilizando-se recartilhamento transversal em sua central. A rosca é com uma tampa contra a do material, mesmo nesse caso (Fig. Se forem colocadas cavilhas roscadas no molde, vários métodos serão dUl.lL"Ha,. deles é quando uma superfície plana maior ou menor é usinada nos dois opostos da cavilha (Fig. 1.1.79a). Esse processo, entretanto, pode ser usado somente no caso de tensões já (ao lado da do plástico) é fixado somente pela plástica nas superfícies usinadas. A construção mostrada 1.1 não é muito segura, mas tem a vantagem de o recartilhamento ser feito em um torno automático durante a da peça, não como a lateral referente ã 1.1.79a. método de fixação mostrado pela Fig. l.l.79c também é uti lizado: aqui a canúsa cilíndrica da peça de metal é aplainada com uma ferramenta deformada através de algum outro meio. Com relação à é com cavilhas feitas de uma barra de metal hexagonal O giro dessas de metal é evitado pelo hexágono, e sua extra- recesso cilíndrico. Ul<1U'-<lVC' assentar as peças de metal no molde com sobrefecho, caso no qual a PROJETOS DE MOLDES E MATRIZESDE MOLDAGEM A QUENTE 83 pressão de compressão facilita o fechamento do intervalo entre o furo que admite a parte de metal e a própria. Assim, a peça de metal assenta seguramente em seu lugar; o material que flui a levanta de seu lugar com mais dificuldade. O sobre fecho natural mente significa que a parte roscada da inserção de metal pode começar somente de 1 a 1,5 mm acima do corpo de plástico (Fig. 1.1.79a/d). Se isso nlIo for possível, entã'o também poderão ser utilizadas peças de metal bilateralmente deformadas e -$- $- (t} aI bl c) i ~ $ di el 11 Fig. 1.1.79. Cavilhas roscadas prensadas em peças de plástico a) cavilha fixada por fresagem bilateral, b) fixação com recartilhamento lateral, c) pino fixado com deformação, d) pino feito de material hexagonal, e) parafuso de fixação com recesso, f) pino cilíndrico com recesso. totalmente roscadas, caso em que o preenchimento de algumas roscas com material plástico nas vizinhanças do plástico deve ser levado em conta (Fig. 1.1. 7ge). Se a cavilha nlIo for roscada, então com o encaixe adequado a parte do metal que se proje tar do plástico deverá permanecer limpa. Embora, de acordo com a experiência, o furo que admite a peça de metal logo fique gasto. Inicialmente fica menor e mais tarde ocorre maior rebarbação (Fig. 1.1.790. Ou a porca ou a cavilha é prensada no plástico, e seu assentamento seguro no molde deve ser assegurado. Portanto, as partes de metal têm de ser assentadas no molde com uma profundidade mínima, como o seu diâmetro. O colar de assentamen to é ajustado à cavidade com uma tolerância H8/h7. Embora esse encaixe vede a 84 PLÁSTICOS trajet6ria de fonnação do colar de plástico, a colocaç[o das peças de metal em t[o justa folga não é tarefa fácil. Se, após uso contínuo do molde, a folga aumentar, a parte de metal poderá ser deslocada pelo fluxo de material plástico eretirada de seu furo. Conseqüentemente, não somente será obtida uma peça defeituosa, como também o próprio molde poderá ser danificado. Em certos casos mais delicados, é aconselhável proteger as peças metálicas com nervuras projetadas, ou um colar contra o fluxo do material, ou elas deveriam ser colocadas em olhais que se projetem do material plásti co (Fig. 1.1.80). Essas precauções evitarã'o o fluxo de material, e far[o os materiais serem comprimidos nesses locais, em vez de fluírem. A 17 " '6 c '3 11 1~ c '3 01 bl Fig.1.1.81 . A inserção de Fig.1.1.80. Prensagem de inserções de metal. metal é subseqüentemente a) inserção de metal colocada nos olhais que se prensada no plástico amolecido projetam do produto; neste caso, a inserção de metal é por um pino. protegida contra o fluxo do material, b) a inserção de A == produto, B == inserção de metal é circundada no molde pelo colar projetado, metal, C == molas BeUeville. protegendo·a contra o fluxo de material. Outras designações conforme a Fig. 1.1.1. Se nenhum dos métodos recomendados for adequado devido às características do produto, então será feito um molde no qual o pino porta-inserção de metal é prensado no material plástico amolecido e mais ou menos assentado. O esboço de tal molde é mostrado na Fig. 1.1 .81. A inserção de metal B a ser prensada no material plástico A assenta-se sobre o pino 11 moldado como um pino ejetor ao mesmo tempo. A tampa do molde 17 e a caixa do molde 1 são presas à placa de aquecimento inferior 16. Todas elas são mantidas pelas molas Belleville C à distân cia do pilar 13, de fonna adequada à altura da peça de metal. No início da prensagem, uma forquilha de espessura adequada é empurrada na folga entre as peças 16 e 13, PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 85 e o material é comprimido. Quando o material já estiver liquefeito, o molde será aberto e ventilado, a forquilha será puxada, e então o molde será fechado novamente. Durante esta última operação, a peça de metal é prensada pelo cabo ejetor 11 no material mais ou menos assentado mas ainda mole; assim, a peça de metal não é des locada de sua posição. Para prensar porcas, pinos e outras peças de metal mais longas, com ou sem rosca, que se projetem do produto, são freqüentemente utilizadas inserções em duas metades de tronco de cone. São colocadas na cavidade apro priada do molde juntamente com a peça de metal (Fig. 1 J .82). Dessa forma, as demoradas operações de rosqueamento e desrosqueamento podem ser consideravelmente abreviadas. E aconselhável colocar os pinos ejetores sob a inserç:ro, em cada um dos A"'-- l"" " " 1 I I _ G casos. Ocorre freqüentemente que as peças de metal assentem-se profundamente no molde; o opera- c K " < < < < (, F o ;tE / o c-t] o- Fig. 1.1.8.2. Peças de metal Fig. 1.1.83. Molde consistindo de três partes para prensagem de maiores são colocadas numa inserções de metal assentadas profundamente. A parte inserçio que consiste de duas intermediária pode ser fixada à parte inferior ou superior do metades de um cone, que são molde quando necessário. retiradas com o produto. A = retentor de punção superior, B = orelha dupla, C = apoio de garfo, D =placa de aquecimento inferior, E =parte inferior do molde, na qual são colocadas as inserções de metal, F = parte intermediária do molde, G = braço, H = calço de trava. 86 PLÁSTICOS dor nlo vI'! sua cavidade, e as peças de metal slo colocadas em suas posições com difi· culdade. Em tais casos - se por razlo as de metal nlo ser colocadas nos ejetores que emergem do molde - praticável dividir o molde em três partes. A intermediária deve ser fixada ao punça"o de metal for colocada, e a inferior quando da introduçlrO do material e durante a prensagem. Na 1.1.83, a (terceira) intermediária do molde F é fixada à infe rior do molde D durante a e prensagem do pó de plástico, com o H forçado no furo oval do braço G. levantar o o molde é fechado nova mente e o calço H é puxado de sua cavidade inferior. Após a mudança adequada do braço G, este é forçado em seu furo superior, similarmente oval. Na abertura seguinte do molde, a placa porta-punção A levanta a intermediária do molde assim o pode facilmente colocar as peças de metal em seuS lugares. O molde é fecha com o braço G fixado à base, e, com a introdução do pó de plástico, op,eraCO<lS pode ser 1.1.4.2. Inserções de metal colocadas obliquamente à de prensagem Deve-se tomar um cuidado vo..,"v'~ em relação à de peças de metal coloca das obliquamente ã direção prensagem, para evitar seu deslocamento com pressão. A porca roscada deve ser em uma cavilha e colocada no molde. Na pren sagem, as cavilhas são expostas a tensões de cisalhamento. A de cisalhamento em F=Pc DL e a tensão de cisalhamento introduzida 4Pc DL 1: = (0,8d)2 n onde Pc = de compressão (kpfcm2 . D = diâmetro externo da porca (em); d = diâmetro externo da cavilha (em); o 0,8 é a relação entre o diâmetro do macho e o diâmetro externo. Utilizando-se 7 = 800 kpfcm2 como tensão de cisalhamento admissível, 300 a 1000 kpfcm2 como de e a relação = 2, obtém-se: L ~(O,2 a 0,6)d dependendo da de compressão \OO~'''''Ju"a. Existe um coeficiente de segurança no cálculo já que a de com- surge somente com o fechamento completo do molde, quando a porca é plástico mesmo o que está debaixo dela. Por outro lado, a dedução aes:or(,za a força atrito que surge durante o fluxo do material amolecido, mas denso. Na prática, o resultado fmal da dedução anterior também é justificado, isto somente porcas muito curtas de diâmetro relativamente podem ser nas peças plásticas normais à direção de prensagem, sem risco de quebra PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 87 1.1.4.3. Inserções de metal tipo placa As inserções de metal tipo placa s[o prensadas em peças plásticas com menos freqüência que porcas e pinos. As dúvidas que surgem na formação dos moldes necessários são in teiramen te diferen teso Uma das diferenças mais importantes encontradas é a da resistência dos dois tipos de inserção de metal. Enquanto as partes de porcas e pinos que se projetam do molde suportam a press[o de compressão sem qualquer deformação, as placas ir[o fletir , possivelmente tanto que sairão do corpo plástico em alguns lugares. Na maioria dos casos essas projeções não são admissíveis. Entretanto, isso pode ser evitado se a seç[o da placa que atinge a cavidade do molde for apoiada em um ou mais pontos pelo pino ejetor, ou por alguma outra parte do molde . A placa prensada, entretanto, n[o será coberta pelo material plástico no ponto de apoio; assim, esse método raramente é utilizado. Não há traço deixado pelo suporte, se - em vez de pinos ejetores - pelotas ou peças moldadas de plástico pré-comprimido forem colocadas sob a placa, para suportá-Ia. Entretanto, devido à pressão de compressão e ao fluxo de calor do molde, o plástico liquefaz-se e funde·se completamente com o material plástico prensado acima da placa. Porém, para a preparaç[o de pelotas ou peças moldadas pré-compri· midas, são necessários tempos de máquina e de operaç[o (gastos) na análise fmal . Um molde adequado para a prensagem do cabo plástico da faca de sobremesa é mostrado pela Fig. 1.1.84. As lâminas A são colocadas na parte inferior do molde B, e apertando-se a porca E do parafuso D em torno do pino C, fixa-se a inserção F. Essa inserção também forma o quarto lado da câmara de alimentação da parte inferior do molde B. A extremidade dividida, ou perfurada, da lâmina atinge a cavidade do molde , sob a qual uma pelota pré-comprimida é colocada, correspondendo ao formato do cabo ,plástico, antes da colocação das lâminas. Após fixar adequadamente a inser ção F, o pó de plástico pré-medido necessário é introduzido na câmara de alimentação comum, e a moldagem pode começar. ~ aconselhável projetar o parafuso D confor me mostrado pela figura. Assim, após afrouxar a porca E, a rosca pode ser torcida, e a inserção F retirada, ou recolocada rapidamente. ~ aconselhável construir as cavi dades do molde separadamente, mas uma seguida à outra, conforme mostrado pela figura. Esse arranjo toma possível a produção fácil e rápida de cavidades por fresa· gem (V. item 3.2.1.3). f bastante econômico fazer os moldes com "bases basculantes". Então, a alimenta ção das lâminas e a desmontagem dos produtos acabados pode ser realizada durante o ciclo de prensagem seguinte . A parte das lâminas a ser embebida no material plástico deve ser perfurada , e os cantos arredondados. O material plástico que flui através dos furos fixa as inserções de metal. Os cantos arredondados reduzem a formação de áreas de concentração de tensões e suas conseqüências. Se a placa for tão estreita que a perfuraç[o reduza perigosamente sua seção transversal efetiva, podem-se também utilizar amarrações semicirculares em ambos os lados da placa (Fig. 1.1 .85). Certas peças plásticas utilizadas na indústria elétrica, por exemplo transmissores telefônicos manuais, exigem a prensagem de fios. Os fios devem ficar soltos no molde, para evitar ruptura durante a prensagem. No exemplo, dois ou mais fios são prensados nos cabos de transmissores manuais de telefones e em muitas peças plásticas elétricas que n[o devem fazer contato entre si. Isso é conseguido colocando-se uma pelota no 88 PLÁSTICOS D C8 II -0 t A D --é ;---1--- ::+ :~-- j -- 8 E Fig. 1.1.84. Molde de prensagem de faca de sobremesa. A = lâminas, B = parte inferior do molde, C = pino, D = parafuso giratório, E = porca, F = inserção, G = contrapino. J oi Fig.1.1 .85. Projeto de inserções em placas. a) fixa com furos, b) fixa com perfuração lateral. I PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 89 :_vnr-8 A o E F G K ~~~~~f~~~~ ~ -{~ .. Fig. 1.1.86. Molde para a fabricaçio de um receptor telefônico (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A = punção, B e C = cavidades do receptor e microfone, D e E = anéis roscados , F e G = contrapinos, H = inserção,I = placa ejetora, K = pino ejetor . )---- . - ---~ :: 4= $--I!> ~Cê - II 90 PLÂSTICOS molde, no qual são feitos sulcos adequados para os fios. A Fig. 1.1.86 mostra o molde de um cabo de transmissor manual de telefone, e a Fig. 1.1.87 mostra a pelota pré comprinúda (consiste de duas peças) para a retenç[o dos fios. A Fig. 1.1.86 mostra um molde de duas cavidades, cujo punção A forma a parte "representativa" superior do produto. As inserções formam as cavidades B e C para a retenção das partes elétricas. Os anéis D e E formam as roscas. As peças de metal e fios a serem prensados slro colocados na parte inferior do molde. Suas posições precisas são asseguradas pelos contrapinos F e G. As pelotas são colocadas na inser ção H, sob os fios. Depois da prensagem, o produto é levantado pela placa ejetora I, ou pelos pinos ejetores K. O operador remove o produto com as inserções B e C in cluindo os anéis D e E, utilizando luvas. São colocadas inserções de mudança no mol de, e o ciclo de prensagem recomeça. A remoção dos anéis roscados D e E, seguida da retirada das inserções B e C do molde, pode ser efetuada durante o tempo de cura da peça seguinte. Deve ser mencionado que as inserções de metal são prensadas em peças plásticas com propósitos decorativos. Assim, inscrições extremamente decorativas, por exem plo emblemas, podem ser preparadas através da aplicação da inscrição quimicamente gravada, ou outro elemento decorativo no produto durante a ventilação do molde. Na prensagem, a resina do material plástico é prensada na superfície e cobre a placa de metal com uma camada fma e transparente. Assim, as peças aminoplásticas são feitas especialmente para as indústrias de cosméticos e automóveis (Fig. 1.1.88). oE I Fig. 1.1.87. Pelota para receptor de telefone. I == pelota inferior, /I == pelota superior, 1// == fios de latão; outras designações conforme a Fig. 1.1.86. Fig. 1.1.88. Produtos com metaI embutido. Uma placa de metal fina quimicamente gravada ou prensada é colocada no material plástico em estado viscoso durante a ventilação do molde. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 91 1.1.4.4. Uso de metais instalados em vez de prensados Dos capítulos anteriores pode ser verificado que a prensagem de peças de metal em peças de plástico aumenta consideravelmente a duração do ciclo de operações, tor nando o molde mais caro, e na análise final aumenta o preço. e muito mais simples quando as peças de metal não são prensadas no produto, e são nele instaladas. Alguns exemplos são mostrados nas Figs. 1.1.89 a 1.1.94. fi ~ Fig. 1.1 .89. Fig. 1.1.90. o eixo do parafuso da Fig. 1.1.89 é usinado como a borda de corte das tarraxas . Somente um furo sem roscas deve ser moldado no produto; as roscas serã'o feitas pelo próprio eixo do parafuso quando ele for colocado. A porca recartilhada mostrada na Fig. 1.1.90 é fendida em ambos os lados, e sua rosca é levemente estreitada para baixo, da mesma forma que as extrellÚdades das tarraxas utilizadas devem ser moldadas. Se essa porca for colocada no furo cilín drico da peça plástica, a cavilha roscada a ser rosqueada separará os lados da porca na montagem, e o recartilhamento fixará a porca no furo: Na Fig. 1.1.91, o furo da porca é cheio por uma placa de aço da espessura ade quada, brocado com furo passante na parte central e fendido em ambos os lados. As asas da placa fendida apóiam-se nas roscas da cavilha, e fixam as peças plásticas a serem conectadas. A Fig. 1.l.92 mostra a mesma soluçã'o numa construçã'oadequada para a forma çã'o de uma cantoneira de 90°. I?!J © Fig. 1.1.91. Fig. 1.1.92. 92 PLÁSTICOS Na porca - feita em sua maior parte de lat[o - da Fig. 1.1.93, é visível uma exten são cônica. Se tal porca for colocada em um furo cilíndrico de uma peça plástica, e for cuidadosamente prensada de cima, a extensa-o cônica forçará a parte recartílhada inferior da porca a se separar, e a pressionará contra a parede do furo, fixando assim a inserç[o de metal . Fig. 1.1.93. Fig.l .l .94. A extremidade roscada da inserç[o de metal mostrada pela Fig. 1.1.94 é conec tada ao colar superior por duas asas delgadas . Se tal peça de metal for colocada no furo do produto, a cavilha roscada empenará; assim , fixa-se a porca conforme mostrado na Fig. 1.1.94. Estes somente são alguns exemplos das várias soluções possíveis, mas provam defi nitivamente que uma peça de metal projetada para a produçifu em massa reduzirá consideravelmente o custo de fabricação. 1.1.5. Construções especiais de moldes Existem muitas peças de plástico que , durante o processamento, não podem utilizar adequadamente a produtividade da máquina de moldar. Conseqüentemente, o custo inicial das peças é alto. . Esse é o caso da bandeja de plástico triangular que, devido a seu tamanho, pode ser feita na máquina de moldar numa pressão mínima de 600 MPa, mesmo com um molde de uma s6 cavidade. Entretanto, o custo de operação por hora dessa máquina é tão alto que, a menos que o número de cavidades possa ser aumentado por algum tipo de construção de molde, as peças seriam invendáveis devido ao alto preço. Em outro caso - como por exemplo em certos cabos - o produto é tão espesso que é necessário um tempo de cura muito longo. Isso é verdade especialmente para evitar bolhas, com as quais as peças de paredes grossas podem ser prensadas numa temperatura inferior à costumeiramente utilizada. O longo tempo de ciclo envolve ao mesmo tempo alto custo inicial. Em tais casos, o uso de moldes especialmente construídos, de múltiplos níveis, giratórios ou basculantes, toma-se praticável. PROJETOS DE MOLDES E MATRJZES DE MOLDAGEM A QUENTE 93 1.1.5.1. Moldes de múltiplos níveis Os moldes de múltiplos níveis - confonne indicado pelo nome - contêm cavidades que não estão arranjadas lado a lado, confonne o usual, mas uma acima da outra. A pressão de compresslfo é transmitida pela cavidade superior àquela abaixo dela, e assim por diante. Com esse arranjo, uma única prensagem é suficiente para produzir quatro peças simultaneamente. A instalação do sistema ejetor nesse molde geralmente é difícil ; portanto, é utilizado com vantagens especialmente com produtos que nlIo exijam um sistema ejetor. O projetista deve tomar providências para organizar a abertura do molde de acordo com a seqüência desejada, e para que os estãgios intennediãrios pennaneçam na posi ção horizontal após serem separados. A seqüência de abertura é assegurada com o jã mencionado gancho, e a posição horizontal com o mecanismo de sanfona mostra do na Fig. 1.1.95. A Fig. 1.1.96 mostra o esboço de um molde de três níveis para a produção de uma bandeja. Nesta planta do molde o projetista mantém o nível intennediãrio na posição horizontal com o uso de dois pinos-guias direcionais em vez do mecanismo Molde aberto ·tl ·.. 1 -~ I -+ +-_. + I -+ j I Fig. 1.1.95. Sistema de sanfona para moldes de múltiplos níveis. As sanfonas montadas de ambos os lados dos moldes de múltiplos níveis asseguram que também os níveis intermediários permaneçam na horizontal quando o molde for aberto. -- -- - --- - ---- - - --- -- ----- 94 PLÁSTICOS pantográfico. Essa construção não teve sucesso na prática, pois foram verificadas inclinações consideráveis. Assim, o molde foi remodelado após as primeiras tentati· vas, utilizando-se dois pantógrafos de cada lado. A Fig. 1.1.97 mostra um molde para a parte inferior de um medidor de corrente elétrica, onde o mecanismo pantográfico é substituído por braços de tração. Existem quatro deles em cada um dos lados opostos: dois braços A e B fixos à parte superior e dois C e D fixos à parte inferior do molde. Nos furos longitudinais estão detentores de corrediça E projetando-se dos níveis, nos quais o nível permanece suspenso em uma posição horizontal, após a abertura do molde. A seqüência de abertura é con trolada pelos ganchos F montados na lateral do molde. L ----~----- =.:....=-- ;::... -=J~ ==-= -=-=-- - - - =1=--- -- _ . - -- - - - - - - - Fig. 1.1.96. Molde em três níveis de bandeja triangular. Para manter os níveis intermediários em posição, imaginou·se a solução com sanfona e dois pinos-guias diIecíonais de cada lado. Isso não deu resultado na prática, sendo verificadas excentricidades perigosas. O molde tem de ser equipado com dois sistemas de sanfonas de cada lado (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A = partes inferiores do molde, B = punções, C = pinos-guias, D =sanfonas. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 95 h requisito fundamental na operação dos moldes de mútiplo nível, para introduzir a quantidade necessária de material em cada nível, e o material deve transmitir a preso sA'o de compressA'o ao nível inferior seguinte. Se qualquer um dos níveis intermediários permanecer vago, ou o material introduzido for insuficiente, a pressão de compressão será transmitida por um flange de presslro relativamente estreita, com a conseqüência de que o flange de pressllo do molde poderá ficar deformado. c o E 'i II II I, I I E o i bl Fig.l.l.97. Molde de dois níveis com braços de traçio. O nível intermediário é mantido em posição por quatro braços de tração de cada lado. Vantagem: os pinos rotativos necessários para as sanfonas do omitidos (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e Isoladores elétricos). A e B =braços de tração superiores, C e D =braços de tração inferiores , E = paradores, F = gancho. 96 PLÁSTICOS 1.1.5.2. Moldes com placa giratória Se, devido à espessura da parede do produto, o tempo de cura for longo e o produto permanecer na parte inferior do molde, ent[o poderão ser utilizados os moldes com placa giratória (Fig. 1.1.98). Normalmente há quatro ou seis cavilhas nesse tipo de molde, fixo à placa B, girando sobre a base A. A base A é fixa à mesa inferior da máquina de prensar. Um prisma circular C é montado na mesa superior da máquina, no qual - se o corpo do molde D girar em tomo do eixo E - a cavilha G fixa o punção F, de,sliza para dentro e para fora. Na posição intermediãria, a forquilha H fixa a cavi lha G ao prisma C. Placas K são providas de furos em ambos os lados e fixadas ao corpo do molde D, em cujos furos a forquilha L, em forma de calço, pode ser intro duzida. Seção I-I. II E L Q I bl Fig. 1.1_98. Molde com placa giratória. a) seções transversais do molde, b) fixação do molde na máquina de prensar. A = placa í!lferior, B = p~aca giratóri.a, C = prisma ~cular, D = tampa do molde, E =. eiXO, F = punçao, G =caV1lha, H =forquilha, K =placas laterais, L =forquilha em forma de calço, M = pino ejetar, N =lingüeta em fonna d'e calço, P e R = aquecedores. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 97 Operaç!Io do molde: a cavilha G, que é fIXada ao punç!Io da cavidade do molde e é girada no eixo central da máquina, corre no prisma C, que é fIXado à placa de press!Io superior da máquina. O operador empurra a forquilha H e retira a forquilha L; ele então abre o molde, introduz uma nova carga e fecha o molde. Quando a pres são plena da máquina é aplicada ao produto, a press[o é estabilizada, introduzindo-se a forquilha L e girando-se a placa B um pouco mais na placa inferior A. Então,com um novo produto, o processo descrito é repetido. Entretanto, no meio-tempo o pó de plástico prensado anteriormente alimentado cura-se um pouco mais no corpo do molde. O número de cavidades e a temperatura de prensagem s[o ajustados de uma tal maneira que a cura deve ocorrer durante o tempo de duraç!Io de uma rotação com pleta. Se uma lingüeta em fonna de calço N for montada na mesa superior de prensagem da máquina, ent!Io a borda inferior inclinada da lingüeta N empurrará a forquilha L, facilitando assim sua retirada quando o operador baixar a mesa da máquina. Já que a máquina de prensagem sempre fecha somente um corpo de molde, uma máquina de prensagem muito menor será necessária em relaç!Io àquela para comprimir todas as cavidades ao mesmo tempo. Portanto, a mesma produç!Io pode ser atingida com uma máquina muito menor, muito mais rápida e muito mais barata, em relaç!Io ao custo de operaçã'o , que com o uso do molde convencional. Naturalmente, outros corpos de moldes também podem ser montados sobre as mesmas placa de molde e placa giratória. 1.1.5.3. Moldes com cabeça basculante e carro basculante Os tempos de prensagem das peças podem ser substancialmente reduzidos desmon tando-se os produtos do molde durante o ciclo de prensagem seguinte. Isso pode ser conseguido se duas partes do molde forem feitas a partir daquela na qual o produto pennaneça após a cura cuidando para que as outras partes do molde em tudo o mais idênticas tomem parte na produç!Io alternativamente. A parte do molde a ser desmon tada é girada ou empurrada de maneira conveniente à frente ou para o lado daquela que está em processo de operaç!Io. Dependendo de a parte do molde superior ou a inferior estar em movimento, pode ser tomada a decisão quanto a utilizar um molde com uma cabeça basculante ou com um carro basculante. Moldes com cabeça basculante. S~ o produto for carregado com o punção, será utilizado um molde com uma cabe~~a basculante (Fig. 1.1.99). Esse molde tem dois conjuntos de punções, A e B. Os pUll~~ões podem ser girados em tomo do eixo C. O punç!Io levanta os produtos da parte inferior do molde após estarem curados. Então os punções são girados de 90° e a nova peça é prensada com um outro con junto de punções. Durante o tempo de cura, os primeiros produtos s!Io reparados do punção (p. ex., se o produto for uma rosca fêmea, é desrosqueado); assim, o con junto de punções pode ser novamente utilizal.\o para a prensagem, após a retirada dos produtos curados no intervalo. Quando se projeta o molde, deve-se levar em wnta que a press[o de compress[o 98 PLÁSTICOS c Fig. 1.1.99. Molde com punção basculante. A e B = conjunto de punções, C = eixo. deve ser tomada pela superfície usinada da cabeça basculante , em vez de pelo eixo C. Naturalmente , pinos-guias adequados têm de ser providenciados, aqui também. Após a recolocação dos punções e do corpo do molde , a cabeça basculante pode ser utilizada para a prensagem de outros produtos similares também. O desenho do molde com um corpo basculante é mostrado pela Fig. 1.l.lOOa. Roletes ou esferas são utilizados para facilitar a atuação. Entretanto, é necessário assegurar que a pressão não seja resistida pelos roletes ou pelas esferas durante a prensagem, mas pela maior superfície do molde possível (Fig. l.l.lOOb e c). As esfe ras A assentam na parte B do molde, e seu escape é evitado pela placa C. As esferas são adequadamente colocadas em recessos na placa inferior D na posição de pren sagem na qual as esferas neles se inserem. Assim, nessa posição o molde fica total mente assentado na placa inferior. Se o operador puxa o molde com o cabo com isolamento ténnico , as esferas emergem de seus recessos para retomarem a seus luga res na outra posição extrema. Para assegurar o encaixe preciso das partes inferior e superior do molde, devem ser utilizados pinos-guias de diâmetro adequado. Em caso de moldes maiores, a parte do molde é acionada por cilindros hidráulicos. Se o produto for removível do molde somente com um mecanismo ejetor, então será necessário proporcionar um ejetor adequado em ambas as posições extremas. 1.1.6. Moldes de produtos de paredes delgadas, altos ou grandes Os moldes de produtos de grande tamanho devem satisfazer a exigências específicas. Com o fim de poupar material, o corpo desses moldes é feito de aço forjado ou de PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 99 F 01 r+" I . Seção I-I B C O• c) Fig.1.1.100. Molde com caixa basculante. O molde pode ser empurrado para a frente ou para trás (para a direita ou para a e~uerda). a) localização do molde na máquina, b) e c) formação das superflcies de deslizamento do molde, A = esferas ou roletes, B = parte inferior do molde, C = contraplaca, D = placa inferior, E = placa de retenção do punção, F = descanso, G = placa inferior, H = armação de ferro de cantoneira. peças fundidas de aço, e somente as superfícies em contato direto com o produto são revestidas com placas de aço cromado de liga, temperadas e bem duras. Quando se desenham tais moldes, os seguintes itens devem ser considerados: 1. As partes do molde encaixam com sobreposição. 2. Apóiam-se uma na outra. 3. O assentamento é cônico (1: 10) e sem folgas no corpo do molde. 4. O número de elementos de fIxação (parafusos) tem de ser reduzido a um mí nimo. 100 PLÁSTICOS 5. São arranjados de tal forma que, após o aquecimento do molde, devem ser acessíveis e apertáveis. Os pinos-guias de tamanho usual geralmente não servem a seus propósitos com esses moldes: o encaixe das partes do molde deve ser assegurado por algum outro meio, p.ex., pelo uso de barras-guias temperadas. O esboço do molde projetado de acordo com esses princípios é mostrado pela Fig. 1.1.101. A caixa do molde A internamente córnca é fixada à base B. Os calços C e D, que formam os lados, são assentados nela. Todo o molde pode ser reforçado A 8 E F o c c Fig.l.l.101 . Produtos grandes em corpo de aço fundido ou forjado são prensados em moldes revestidos com placas de inserção temperadas. A = caixa do molde, B = placa inferior, C e D = placas de inserção temperadas (calços), E =inserção , F = parafuso de ajuste. introduzindo-se a inserção E. A pressão de compressão atua na direção do parafuso de aperto F; assim, a rigidez do molde é aumentada durante a operação. A remoção dos produtos do molde freqüentemente causa problemas. Entretanto, o produto não pode ser levantado, na maioria dos casos, mais alto que um terço da folga de abertura da mesa da máquina. Se essa condição não puder ser mantida, deve rã ser utilizado algum tipo de artifício de construção de molde. Um exemplo de tal artifício é mostrado pela Fig. 1.1.102. A tarefa é projetar o molde de prensagem de um elemento de bateria de 380 mm de altura. (O fato de a bateria ser feita de borracha dura em vez de plástico não faz diferença em relação à construção do molde.) Para reduzir o desvio da mesa da máquina de prensar, o proje tista coloca o produto "invertido" no molde. Dessa forma, somente um punção pe queno A é necessário, isto é, da profundidade da câmara de alimentação necessária para alimentar o material. A remoção do produto da parte inferior do molde é resol vida tornando removíveis os dois lados opostos B do produto de tal forma que as guias prismáticas são aplicadas na parte superior do molde C e na inserção lateral removí vel B, na qual a inserção prismática D é introduzida. Quando o molde abre, essa inser- ZONA LES1E..~Cl="''T'ot''! iECNOLOGICO DA PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 101 o A r ,/ I Fig. 1.1.102. Molde de produtos aitos (bateria) feito pela VSZM (Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A = punção, B = inserçõeslaterais, C = guia prismática, D =inserção prismática, E =inserção fixa, F = entrada temperada, G = placa ejetora,H = pino ejetor com cabeça cônica, através da qual o ar flui entre o produto e o molde, K =furos de aquecimento. 102 PLÁSTICOS ção levanta os dois lados B, que por sua vez levantam o produto. Quando a superfí cie inferior do produto surge acima da borda superior da parte inferior do molde já que as inserções podem ser abertas em tomo de sua superfície superior levemente convexa F - o produto toma-se removível. Sabe-se por experiência prática que o vácuo desenvolvido entre o produto e o macho do molde pode causar uma grande quantidade de problemas na remoção. Por essa razão, o projetista colocou o pino H no centro do macho do molde, assentado em um recesso cônico com sua cabeça, que é movida para cima pela placa ejetora de curso curto G, facilitan- C L cdo a remoção. A B o Detalhe L, escala 2 : 1 A B o Fig.1.1.103. Sistema de ventilação para moldes "reversos", A =inserções fixadas à placa de retenção superior, B =punção em forma de sino, C = parafusos limitadores de curso, D =dutos de ar. 8 PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 103 A montagem "reversa" demonstrada é preferida para caixas maiores, p.ex., caixas de rádios, porque a pelota colocada no macho interno flui na mesma direção, para baixo, que o punção em fonna de sino, enchendo a cavidade do molde. Isso é dife rente da moldagem no molde "para cima", onde o pooção que se move para baixo força o material para cima. Esse contramovimento envolve atrito substancial, assim, envolve calor. Portanto, especialmente no caso de produtos de paredes finas, o mate rial se solidifica de tal fonna que n[o mais preenche a parte superior do produto (principalmente aqueles reforçados com nervuras, que exigem uma quantidade relati· vamente grande de material). Esses moldes, entretanto, têm um defeito maior: os gases - mesmo no caso de materiais pré-aquecidos - que se desenvolvem durante a moldagem, são capazes de escapar, independente da ventilação feita pelo operador. Assim, o produto terá bolhas e porosidade em alguns lugares. Isso pode ser eliminado pela construç[o de molde mostrada pela Fig. 1.1.103. A essência da idéia é que a parte superior do molde em fonna de sino é composta de duas ou três partes. As par tes A são fIxadas à placa superior do molde. Uma possibilidade de um movimento vertical de alguns milímetros (8 a 10) é assegurada com os parafusos de limitação C para as peças B que fonnam as laterais do sino. Os canais D são fresados entre as partes fixa e mÓvel, começando a 2 ou 3 milímetros das superfícies de operação. Quando o molde é fechado , o material não pode fluir por esses canais. No início da molda gem, essas duas partes do molde devem ser fIxadas em posição. Uma vez que o molde se tenha fechado, o operador executa a ventilação de acordo com as especificações tecnológicas. A camisa externa afasta-se das inserções fixas A por seu próprio peso. Os canais ficam livres, e os gases desenvolvidos podem deixar o molde. Se os machos fixos A não garantirem o guiamento adequado da camisa móvel B (punção), então deverão ser providenciados pinos-guias separados - ou se o peso da camisa não for suficiente para pennanecer atrás da abertura - para separar o mecanismo de abertura. 1.1. 7. Moldes semi-automáticos e automáticos A moderna fabricação de plásticos evolui para a automação ou no mínimo para a semi-automação (a semi-automação é o processo através do qual a máquina pára pOF si mesma após a complementação do ciclo, e começa novamente quando o opera do pressiona um botão). A automação completa requer equipamento complicado; assim, somente é justifi cada em casos de produção em massa. A aplicação da automação de moldagem seria ideal para esse propósito (Fig. 1.1.1 04), mas o investimento inicial seria muito alto. A produção semi-automática pode ser efetuada também com máquinas de molda gem convencionais. Seu equipamento é bem simples, e após a padronização adequada, os elementos de controle e sensores podem ser utilizados para vários moldes. ~ verdade que o desenho da atuação do molde algumas vezes é uma tarefa bastante complicada, mas desde que o operador seja capaz de atender a 2 ou 3 - ou possivel mente mais máquinas - o custo inicial das peças será consideravelmente reduzido. A Fig. 1.1.1 OS mostra o arranjo de uma máquina de moldagem convencional modi ficada para a operaç[o semi-automática. A Fig. 1.1.1 06 mostra seu diagrama de influ ência. A Fig. 1.1.107 mostra o de tempos. A parte inferior do molde A não é fixada diretamente à mesa B da máquina de moi dagem, mas à sua mesa auxiliar C, estendendo-se por ambos os lados da máquina. 104 PLÁSTICOS A parte inferior do molde pode ser movida nessa mesa auxiliar - como sobre um trilho-guia - para a direita ou para a esquerda. O tanque D fica localizado em um dos lados da peça que se projeta com uma grande quantidade de pó para moldagem dentro dele. A base do tanque é fechada pela placa E que se move no trilho, mantendo-se retraída pela mola F em ambos os lados, até que a parte inferior do molde móvel A empurre-a para fora de sua posição. Na parte que se projeta no outro lado (diretamente acima do nível superior do Fig. 1.1.104. Máquina d.e moldagem automática. molde móvel), fica localizada uma placa em forma de forquilha G, que pode ser girada em torno de um eixo horizontal. Quando a parte inferior do molde é puxada pelo motor M, a engrenagem K e a corrente L sob o tanque D que contém o pó de moldagem, ela empurra a placa de trava E do tanque em frente a ela. Depois disso, o pó de moldagem cai na cavidade do molde, o motor M puxa a parte A do molde na posição intermediária, então o dispositivo sinalizador de controle do programa PrM aciona o motor propulsor da bomba da máquina de prensar. O punção fecha a cavidade, e se inicia a cura do pro duto. No tempo especificado pela tecnologia, a máquina abre ao sinal do controle do programa, e o motor M é novamente acionado; puxa o molde para a outra posição extrema (à direita). Entretanto, o molde é construído de tal forma que dois pinos U projetam-se para ambos os lados da placa ejetora na trajetória forçada T da mesa auxiliar, fIxada à mesa da máquina. Quando o molde passa para a posição extrema, a trajetória forçada já terá levantado a placa ejetora, e os produtos levantados desli zarão pela forquilha G. Neste estágio, o sensor X do controle de posição gira a for quilha G em tomo do eixo de um cilindro rotativo hidráulico Q de meia volta, reti / A K J B I :4 , - - ---j--, 1 1 I I I Ir_L __ _ _ _ ___ .J., " ~ I o c u N 5 A da forquilha G. Trajetória forçada em ambos os lados do molde, que levanta a placa ejetora através do pino U quando o molde é puxado para a frente, de forma que a "'I:l borda superior do produto fique acima ~ .... ~ til O tT1 r::: O t""' O tT1 til trl r::: ~ C! N tT1 til O tT1 r::: O t""' O fi trl r::: > tO c: tT1 A = a parte inferior do molde move-se em trilhos, B = máqUIna de moldagem, C = mesa auxiliar ,D = tanque d.e armazenamento de plástico,E = ~ = placa de travação, F = mola de travação, G =forquilha de elevação, H = placa do labirinto semideflet~.':! , K = engrenagem, L =correia, M = - Fig. 1.1.105. ~uina de moldagem hidriulica automática. = motor elétrico, N = balança, P = cilindro hidráulico da máquina de moldagem, PrM = motor programado para o controle de moldagem, R = contrapeso, Q = cilindro hidráulico que aciona a forquilha ejetora, S = carrinho, T == trlijetória forçada, U =pino que se projeta na lateral ~ do molde, Z = magneto de retardamento, I =chave de partidamanual, II =microchave de movimento de avanço, 111 = sensor de posição da extremidade posterior, IV =dispositivo de controle com o motor programado, V =sensor de posição da extremidade superior, VI =microchave , VU = relê de movimento reverso, VIU = sensor ·de posição da forquilha de elevação, IX = chave de controle de peso, X =chave do sensor de posição frontal. z Magneto de I ' Iretardamento - I I [[J -- - -- - t-F---=--= ==---~ I c:: ' ISensor deI I . poso da ex ' I . tremidade I Prl-l -1. ~superior b G I ~'7' ,I ê--A(; ~ . I I + Iv / + ~ ISi nal ização r.---''--j--'-"" do programL __ _ ,---- .~ , <1Fev~ ~a -~ U"---~ "L __L )~~~~I~af 1 x " ; i v 1° b lsens. de poso dl ___1 _ - L _ ._1'0fxtr~m. frontal /.1 Sinaliz. do , ' I ! •• - - _1._ E -\. 1,1' a..va~~_o movo de ~~ j . . rç 1 Slnallz. I • y . - Reversão manual: ra-:: I ~ Sensor de poso da ex tremidade posterior Fig. 1.1.106. Máquina de moldagem hidráulica automatizada. ~ """t"";... ~ ('i O Vl Inatividade 11: elevação da I forqu i.lha Inatividade VI: mantém para trás aforc,luilha no circuito ...:::\~I:elê de =~ controle --- depeso '901'1'1 a sorn 's8!d slIfad 0plIJJsow 0plIZ"!JlIwoJnll aplow op sodwaJ ap lIWlI.úl1I'!O 'i Or r l '8].!l o ~.("") c.DJc. _. o., n o!l 'C~ ., oir ., eD õ 0c.3 5' O> _. !;leD ::J Q. O> 'Cc. ~ 9. eD o '!;l,ÕQ. o oi 'C., ~' "!~~Mn. -----J o*! ri~NY.\'V' I 0'''::1&\1 aj~/\~~ O('l=>.a'i:i ~~d l?~~HJd ?q o I x,o ~ ? XI ,~a I ~ p I ~ ~ I71t1 I~ q I o II, o O lIt1, O, I II: 9q I o I? q ~ ? o ~ ~ JJ[I ( q O oI I ,I I~ II 9q I I ~ o ~ ~ m 6 B l 9 S 7 E °loqLU!S I sOluod Sop odLUB.l LOI 3LN3f1b v rm9VO'lOW 30 S3ZIlI.lVW 3 S30'lOW:3:0 SO.l3'IOlId 108 PLÁSTICOS rando os produtos do molde e fazendo-os cair no labirinto H. Os produtos escorregam de uma das placas do labirinto para outra, e caem na bandeja N da balança com um choque suave. O contrapeso R, móvel no outro braço da balança, é ajustado de fonna que a balança se incline apenas quando todos os produtos estiverem sobre a bandeja. Nesse caso, as peças caem no carrinho S colocado sob o labirinto. Entretanto, se os produtos, ou parte deles, não forem ejetados do molde, a balança não se inclinará, a automação não receberá o sinal esperado da balança, e a máquina parará. Quando todos os produtos tiverem passado para o prato da balança e ela se incli· nar, o controle de peso ligará as chaves IX para a automação novamente, e todo o ciclo começará novamente do princípio. Quando o material escapar do tanque, conti nuará ocorrendo um ciclo, mas a balança - sentindo o peso deficiente - automatica mente parará a máquina. Deve ser observado que, quando se utiliza um corpo de molde-padrão inferior, o equipamento pode ser utilizado para a produção de vários tipos similares de produ tos substituindo-se os copos que contêm inserções e os punções, assim o investimento logo terá retorno. A Fig. l.1.106 mostra o diagrama de influência da automaça-o des crita. As unidades são mostradas com símbolos idênticos no diagrama. Ugando-se o conjunto manual I, o motor M começa a girar, e move a parte inferior do molde A para a posiçtro intennediária. Depois de um movimento de cerca de 1 a 2 mm, a parte inferior do molde fecha a microchave li; conseqüentemente, o motor leva-a um pouco mais adiante, a despeito de o operador disparar a chave de partida J. Entretan.to, quando a borda posterior do molde alcançar o sensor de posição li, o circuito é aberto, e o motor e o molde têm uma parada em posição intermediária. Ao mesmo tempo, a borda inferior do molde fecha a micro chave VI. Essa coloca a chave da máquina de moldagem em operação, ligando primeiro o registro de gaveta de controle magnético do cilindro de presslfo da máquina de moldar, e a moldagem começa. O dispositivo de programação IV, após o intervalo de tempo ajustado anteriormente de acordo com a espessura das paredes do produto, move a válvula de gaveta para a outra posi çlfo. Com isso, a mesa da máquina começa a subir, com o punçlfo montado sobre ela. O movimento da mesa é parado pelo senso r de posição V, abrindo o circuito. Ao mes mo tempo, liga o motor, o que coloca a parte inferior do molde novamente em movi mento, até que o sensor de posição X abra o circuito. Entretanto, o sensor de posi ção X simultaneamente liga o contator do cilindro operador Q, que executa uma rotação da forquilha G. Quando a forquilha toca o sensor de posição VIII em sua rotaçlfo, o movimento dela é invertido em sua direç:ro. Por outro lado, liga o motor em "reversão", pois a bobina magnética do relê de reversão VII recebe corrente até que o molde em reversão atinja o sensor de posição traseiro IIl. Isso abre o circuito do motor, e o molde pára. Se o peso dos produtos retirados igualar ao peso ajustado pelo peso tensor R da balança, exercerá press:ro sobre a chave de controle de peso IX, já que o circuito do magneto de retardamento da balança já está aberto pelo sensor de posição III. Entretanto, o dispositivo sinalizador liga a chave IX do motor M para "forward", e o ciclo de operações recomeça. A operaçã'o de automação anteriormente descrita é bem explicada na Fig. 1.1.107, um diagrama de tempos no qual a fooça-o das unidades de controle e acionamento é claramente compreensível. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 109 1.1.8. Auxiliares de moldagem Quando se constroem moldes, freqüentemente é necessário considerar as peças auxilia res que não constituem peças integrais do molde , embora seja indispensável para a produção contínua. Essas auxiliares podem ser utilizadas para alimentação, pré-molda gem (tabletagem), remoção, abertura, etc. Portanto, para elas é fornecida uma breve descrição. 1.1. 8.1. Equipamento de alimentação A quantidade de plástico a ser introduzido no molde é medida em balanças automáti cas nas fábricas modernas. Essa balança mede automaticamente o peso necessário. Embora a mediyão dos lotes através do peso seja indubitavelmente o mais preciso, e ao mesmo tempo o mais econômico método, freqüentemente pode ocorrer, especial mente no caso de moldes de cavidades múltiplas, que o operador não tenha tempo suficiente para a medição e a alimentação. Isso é devido ao fato de que, no momento em que o último lote é introduzido, o primeiro perde parte de sua deliqüescência; assim ocorre desgaste. Com moldes de cavidades múltiplas, o material deve ser medido pelo volume, em vez de pelo peso. Mesmo os moldes de poucas cavidades devem ser medidos pelo volume. ~~~ n:=>&ê7ê7 Fig. 1.1.108. Dispositivo de medição volumétrica em forma simples_ Fig. 1.1.109. Dispositivo de medição volumétrica para moldes de cavidades múltiplas. o dispositivo de medição é um béquer, uma placa de aço em um caso simples. Com moldes de cavidades múltiplas, vários béqueres slro colocados a distâncias apro priadas entre si. O operador mergulha-os numa caixa que contém o p6 de plástico. O excedente que passa da superfície do béquer é rasado acima do vasilhame, para que o material supérfluo caia de volta na caixa. Os béqueres são então esvaziados no molde no momento adequado (Fig. 1.1.108). O aparelho de alimentaça'o mostrado pela Fig. 1.1.109 serve ao mesmo propósi to. Os béqueres medidores, distribuídos de acordo com as cavidades do molde, são 110 PLÂSTlCOS colocados entre duas placas, das quais a inferior é removível. O operador enche os béqueres com uma colher, o pó supérfluo é varrido do aparelho, e é colocado em cima do molde aberto, utilizando-se seu pino-guia ou bucha para assegurar sua posi ção. Então a placa de cobertura da abertura inferior é puxada, e o pó cai na cavidade do molde. 1.1.8.2.Moldes de pré-moldagem (tabletagem) As pelotas freqüentemente são utilizadas para acelerar a alimentação com tabletes pré-comprimidos. Esses tabletes tomam muito menos espaço que o pó plástico solto, especialmente se seu material de carregamento for papel cortado ou fibras têxteis (tipos 51 e 71), e então uma câmara de alimentação muito mais baixa será suficiente. Os lotes pré-comprimidos são utilizados em tal caso e quando o fluxo de plástico no molde não for desejável, p.ex., quando houver risco de as peças de metal do molde serem carregadas com o pó. Quando as pelotas são usadas para poupar o operador de medir os lotes, s[o utiliza dos tabletes mecanicamente comprimidos, geralmente cilíndricos. Entretanto, se a tarefa for evitar (reduzir) o fluxo de material, então as pelotas são preparadas como uma função separada, em um molde pré-aquecido a um máximo de 60 a 80°C. Existem máquinas de vários tipos e capacidades disponíveis para a tabletagem. Sua pressão específica fica entre 600 a 100 kp/cm2 • O princípio de operação de um molde construído em um sistema de automatização de tabletagem horizontal ru dráulico (feito pela English BIP) de 70 Mp de pressão pode ser estudado pela Fig. 1.1.110. O porta-ejetor A, porta-punçã'o C e túnel de alimentação C, no qual o sistema de lâminas de mistura de material gira, sã'o acessórios permanentes da máquina. A caixa do molde B, ejetor D, punção E e tampa F são acessórios do molde substituíveis de acordo com as exigências existentes. O material a ser transformado em pelotas é colocado no espaço indicado pela linha ç-------j \ -;---G ) ( I cA IL ___ -.I Fig. 1.1.110. Desenho de molde embutido em aparelho de tabletagem de curso horizontal. A = porta-ejetor, B = caixa de molde, C = porta-punção. D = ejetor, E = punção, F =placa de cobertura . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 111 tracejada, onde o ejetor D de curso ajustável introduz a quantidade de material corres pondente à quantidade ajustável. O punção hidraulicamente operado E do arranjo horizontal o comprime; então, após o ciclo de afastamento, o ejetor D retira o tablete acabado, que cai no canal de coleta. O ejetor empurra um novo lote para a caixa moldadora B. Entífo o processo é repetido. O tablete pré-comprimido deve ser menor que a cavidade do molde uns poucos milímetros de cada lado, para que possa ser facilmente inserido na cavidade do molde. A preparação de tabletes de tamanho muito grande nífo é recomendada, já que que bram facilmente e esfarelam, podendo assim ocorrer alimentação deficiente. Entre tanto, quando necessário, não há nada que impeça" o uso de tabletes que tenham o mesmo tamanho da cavidade. 1.1.8.3. Dispositivos de remoção Com bastante freqüência existem roscas internas ou externas nas peças de plástico. Os moldes necessários para a produção dessas ·peças foram descritos nos capítulos anteriores. As peças do molde que formam as roscas também foram descritas, sendo removidas, pelo operador, do produto principalmente durante o tempo de cura do produto seguinte. Várias peças auxiliares são conhecidas para a remoção dos produtos. Pequenos motores elétricos são utilizados para a remoção em fábricas modernas, cuja velocidade é reduzida para 120 a 200 rpm pela aplicaçífo de uma transmissão por engrenagens intercambiáveis. Esses motores são mantidos em uma mola helicoidal. O operador coloca o produto em um aparelho sob tal motor, desrosqueando a parte do molde formadora da rosca com o motor. Se houver tempo suficiente para remover as peças do molde, então o aparelho movido manua1mente mostrado na Fig. 1.1.111 poderá ser utilizado. Enquanto o plástico-ainda adere à peça de metal, o operador empurra a manivela do aparelho para -D Fig. 1.1.111. Aparellio movido manualmente pua desrosquear a parte formadora da rosca da peça. A =suporte, B e C =engrenagens, D =manivela, transferível para o eixo de ambas as engrenagens, E =eixo de conexão adequado para fixar a cabeça de desrosqueamento. 112 PLÁSTICOS o pino da engrenagem menor superior. Assim, a rosca é movida com um grande torque. Quando a adesão cessa, a manivela é transferida para o pino da engrenagem maior inferior; com isso, com transmissão de engrenagens por aceleração, roscas relativa mente longas também podem ser desrosqueadas em um tempo muito curto. 1.1.8.4. Modelos de resfriamento As peças de plástico comprimido ainda são diretamente defonnáveis após a remoção do molde. Essa propriedade pode ser usada para confonnação subseqüente do molde. Se a dimensão especificada do furo ( cavidade) tiver de ser mantida com precisão, ou se, como resultado do resfriamento desigual - especialmente em produtos angulares - tiver de ser evitado o empenamento, é aconselhável utilizar um modelo de resfria mento. Este essencialmente é uma peça de aço ou outro metal adequadamente mol dada colocada sobre o produto ainda quente, ainda' a ser resfriado. Entretanto, na'o deve ser esquecido que o material plástico encolhe no modelo de resfriamento duran te este, e um mecanismo de compressa'o adequado deve ser providenciado em cada caso. O mecanismo de compressão utilizado com mais freqüência é mostrado pela Fig. 1.1.l12. Os modelos de resfriamento são usados especialmente quando peças de plástico são encaixadas umas às outras, por exemplo, caixas, tampas e peças similares. A Fig.l.l.112 . Modelo de resfriamento. Fig. 1.1.113. Calço adequado A = produto, B = modelo de resfriamento, para abrir fendas menores. C = parafus.o de compressão. A = armação montada em mesa,B = calço. 1.1.8.5. Dispositivos de abertura Quando se utilizam moldes divididos, é necessário tomar providências para a rápida abertura das duas metades. Em inserções simples, menores, é suficiente montar um calço na mesa de operaçlfo, prensando a base das inserções contra ele (Fig. 1.1.113). Em caso de peças maiores, a inserçã'o é colocada numa "morsa de abrir", confonne mostrado pela Fig. 1.1.114, e girando-se sua cavilha roscada, as metades se abrem. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 113 A D E Fig. 1.1.114. Dispositivo de abertura de molde dividido. A e B == metades do molde, C = contrapinos,D == cavilha roscada, E == trilho de guia prismática fixável à mesa de operação. BffiLIOGRAFIA 00 CAPITULO 1.1 1. Pattantyús, P. H. G., Glpész-ls vü!amosmlrnoktJk klzikonyve (Manual para engenheiros me· cânicos e elem'cistos), Müszaki Kõnyvkiad6, Budapest (1961). 1.2. Moldes de transferência (Usz16 Sors) 1.2.1. Tecnologia da moldagem de transferência, partes principais do molde 1.2.1.1. Vantagens e desvantagens da moldagem de transferência A característica comum dos moldes de plástico discutidos até aqui é que o pó de pren sagem é colocado numa cavidade de molde aberta, isto é, fechada pelo punção na prensagem. Entretanto, a experiência tem mostrado que essa tecnologia tem certas conseqüências indesejáveis em certos casos. Por exemplo, a conseqüência inevitável deste processo é que o tamanho do produto na direçiIo da prensagem somente pode ser mantido em limites bem grandes. Isso por que a dimensiIo - independentemente da aplicação de canais de extravasamento depende muito da quantidade de material admitido. A outra conseqüência necessária da prensagem é a de que o pó de moldagem não somente é comprimido de acordo com o fonnato do produto, mas também flui de um lugar para outro. Se existirem peças de molde finas ou inserções de metal na cavidade do molde, o fluxo do material tentará carregá-las ou deformá-las. Isso freqüentemente envolve conseqüencias não-admissíveis. 114 PLÁSTICOS o pÓ de moldagem, como todos os materiais plásticos, é mau condutor de calor. Assim, as partículas em contato com as paredes da cavidade do moldeassumem a temperatura do molde e iniciam o processo de cura muito mais rapidamente que as peças mais afastadas das paredes do molde. Esta é a razão pela qual os produtos, cuja espessura de parede é variável demais, podem ser prensadas com artifícios especiais; de outra forma, inclusões porosas não-curadas permanecerão no meio das peças gros sas, as paredes delgadas irão queimar-se, ou bolhas serão desenvolvidas como resultado da cura demorada em relação ao tamanho. Essas dificuldades geralmente são evitadas com a moldagem de transferência. Com ela, o material (amolecido no corpo do molde como resultado do calor) é prensado pelo aríete através do jito na cavidade do molde, que então é fechado por todos os lados. O jato fino de material afluente cerca as partes de metal por todos os lados, e quase ao mesmo tempo; assim, deformam-se menos que na prensagem. Finalmente, o material que flui através do canal estreito em alta velocidade, devido ao atrito gerado e ao aquecimento concomitante envolvido, aquece bem e uniformemente todas as peças; com isso, não somente o tempo de cura é reduzido, mas a estrutura do material do produto é mais uniforme, e seu isolamento elétrico será melhorado. Dados informativos a respeito da redução do tempo de cura podem ser encontrados na Fig. 1.2.1. .. B :J c: 'E 10 ", ~ ., u 'tJ 58. E ., I 10 20 -30 mm Espessura das paredes em mm Fig. 1.2.1. Tempo de cura para a moldagem de compressão e para a moldagem de transferência, em função da espessura das paredes. A produção é muito mais rápida se o material estiver em um estado pré-aquecido _ especialmente se for pré-aquecido em aparelhos de alta freqüência - pois entrará no corpo do molde (Fig. 1.2.2). ~ moldagem de transferência tem desvantagens que equilibram suas vantagens. ASSIm, por exemplo, o produto será levemente coberto na direção do fluxo. Especial mente em casos nos quais a direção é normal ao fluxo do material e após as partes do molde que formam roscas ou furos, ou após grandes inserções de metal onde o mate rial separado reúne-se novamente. Não funde tão adequadamente como' se o material fosse comprimido; assim, sua resistência será reduzida nesses lugares. Esse problema é melhor explicado através da análise das barras de teste. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 115 Resistência à flexão de barras de teste, de acordo com Weigel ' em barras de teste-com teor de serragem 10 a 30% em barras de teste com papel ou fibras têxteis 18 a 43% Resistência à flexão - choques em barras de teste com teor de serragem 18 a 40% em barras de teste com papel ou fibras têxteis menos de 40 a 70% da de barras de teste à compressão Redução da resistência à flexão - choques de barras de teste entalhadas em barras de teste com teor de serragem 40 a 60% em barras de teste com papel ou fibras têxteis 60 a 70% Geralmente, é necessário mais material para a moldagem de transferência que para a moldagem de compressão, pois em cada carregamento o material que permanece no jito e na parte inferior do corpo é perdido . Os dados informativos referentes ao mate rial em excesso são encontrados na F ig. 1.2.3. "E u li .>t LOGO E '" o' 3000 c. o u 2000 o c:: ~ 1000 ~ Q.. 10 20 30 lO 50 60 70 80 90 1005 Tempo necessárío para a moldagem de transferAncía de 100 9 Fig.1.2.2. Tempo necessário para a moldagem de transferência de 100 g de fenoplast, em funçao da pressio e do pré-aquecimento. A = garganta de entrada de 6 mm de diâmetro sem pré-aquecimento;B = = g~ganta de entrada de 6 mm de diâmetro com p~-aquecimento por co~ vecçao; D = garganta de entrada de 3 mm de diametro sem pré-aqueCI mento; E = garganta de entrada de 3 mm de diâmetro com pré-aqueci mento por convecção; F = garganta de entrada de 3 mm de diâmetro com pré-aquecimento a 130 De em aparelho de alta freqüência; G =garganta de entrada de 6 mm de diâmetro com pré-aquecimentCJ a 130 De em aparelho de alta freqüência. lII< ] 20 1,0 60 80 100 Peso do produto, líbras Fig. 1.2.3. Excesso de material necessário para a moldagem de transferência em função do produto (dados informativos). ! 100 "'E 80 CIl 60"C ~ 1,0 ~ 20 >< w 116 PLÁSTICOS Uma desvantagem da moldagem por transferência é que somente materiais com boas qualidades de fluência com alto teor de resina podem ser utilizados eficientemente. Pelo que foi dito, é evidente que o projetista de molde deve considerar cuidadosa mente as características do produto, com base nas quais poderá decidir entre um mol de de compressão e um de transferência como o mais adequado. 1.2.1 .2. Principais partes dos moldes de transferência o corpo funciona admitindo o pó de moldagem. Assim, é natural que seu volume seja determinado pelo volume do produto e pelo fator volumétrico de prensagem, exata mente como na câmara de alimentação dos moldes de compressão. Entretanto, a diferença é que, enquanto o volume da cavidade do molde pode ser considerado para utilização em moldes de compressão - já que parte do lote cai dentro dela durante a alimentação - com os moldes de transferência a cavidade do molde fica completa mente separada do corpo; assim, seu volume não pode ser considerado. Quando se calcula o volume do corpo, a qualidade do material restante no jito e na base do corpo em cada carregamento deve ser desprezada (V. Fig. 1.2.3). É desejável um corpo cilíndrico, porque sua construção e o encaixe preciso do aríete é o mais simples e o projeto mais barato. Entretanto, em casos excepcionais em que a aplicação de dois ou mais jitos parece ser conveniente, poderá surgir o projeto de um corpo alongado. Embora sua construção freqüentemente exija um considerável tempo de trabalho, ainda é menor que o tempo perdido durante a opera ção medindo-se o pó de moldagem em vários lotes. Depois da determinação dos volumes de corpo necessários, é essencial decidir a respeito do diâmetro d e da altura h do corpo. Bnecessário considerar que, na molda gem de transferência, no caso de serragem ser utilizada como pó de moldagem, atua uma pressã'o de 1 200 a 1 500 kp/cm2 , e no caso de material têxtil ou papel, atua uma pressão de 2000 a 2 500 kp/cm2 . Assim, no caso de um corpo de grande diâmetro, uma máquina de grande capacidade é necessária. Um corpo com uma capacidade muito grande também não é desejável, porque nesse caso a altura do molde aumenta, possivelmente de forma indesejável. De acordo com a experiência prática comprovada, h=(1,5a3)d proporciona o valor mais favorável. Para a determinação do diâmetro do corpo, a seguinte relação simples é freqüentemente utilizada: d = (1 a 1,2N'G onde d = diâmetro do corpo em cm, G = peso do plástico prensado por um único carregamento, em libras. O diâmetro do pote assim determinado deve ser verificado em cada caso com rela ção à capacidade da máquina de moldagem. Com base no que foi dito, demonstra-se que d < (0,7 a 1}/F onde d = diâmetro do corpo em em, F = força de compressão da máquina de molda gem,em MPa. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 117 Com base no diâmetro do corpo e no volwne do lote do material, a altura necessá ria do corpo pode ser detenninada precisamente. É aconselhável projetar o corpo com uma altura de 15 a 20% maior, para que o pó de moldagem admitido não ocupe todo o corpo, pois neste caso o aríete facilmente poderá jogar fora dele parte do material. O ariete prensa o plástico (amolecido e liquefeito como resultado do calor) através do canal de saüta do corpo da cavidade do molde. Isso pode ser conseguido se a folga entre o aríete e o corpo for pequena. Entretanto, na prática essa folga pequena tem causado muitas complicações. Se o aríete for ajustadoao tamanho do corpo frio, en tão - já que o aríete pennanece quase frio, mesmo durante a operação, e o corpo tem de ser suficientemente aquecido - seria desenvolvida wna folga tão grande entre eles que, antes que o aríete pudesse desenvolver a pressão necessária para a moldagem de transferência, o material escaparia. Por outro lado, se o aríete fosse ajustado ao tama nho do corpo quente e expandido, seria impossível introduzi·lo no corpo frio; assim, haveria dificuldades para se guardar o molde e montá-lo na máquina. Além disso, pode acontecer de, durante a fixação do molde, o aríete seja forçado no corpo, e como resultado quebre ou emperre. Esse problema tem sido superado utilizando-se o ajuste variável do aríete às dimen sões do corpo, com sulcos feitos no aríete. Quando se coloca o aríete em operação, após as primeiras prensagens esses sulcos enchem-se de plástico, que quando solidifi cado fonna wn colar adequado ao tamanho do corpo quente. Assim, não há folga grande através da qual o material possa escapar, durante a fabricação. Após parar o molde, .o colar é retirado do punção com um cinzel de cobre, tomando-se cuidado para que o punção não seja danificado . Assim, o aríete pode ser mantido no corpo durante a imobilidade do molde e em sua próxima fixação. A espessura de superfície tanto do aríete como do corpo deve ser de no mínimo Ra =0,8 a l,61lffi. A construção da superfície de travação do aríete depende bastante do tipo de mol de. Com certos tipos de moldes é desejável que o aríete remova a borra restante do canal de saída. Nesse caso, a rosca cônica é feita na superfície de travação (Fig. 1.2.4), ou sulcos prismáticos que se estreitam para wn dos lados (Fig. 1.2.5). Em ambos os casos, o material restante na superfície de travação do aríete retira o resíduo também do canal. Então o operador o remove da rosca, ou o raspa dos sulcos pIismáticos. A construção do aríete para moldes com aríete mais baixo pode ser vista na Fig. 1.2.6. O jito e a garganta são as peças mais delicadas dos moldes de transferência. Em caso de molde de uma s6 cavidade, o jito leva à cavidade do molde. Em moldes de cavidades múltiplas, os canais de saída unem o corpo às cavidades do molde radial mente. A garganta fica ao fim dos canais de saída, imediatamente antes da cavidade do molde, sua seção transversal tendo um terço da seção transversal do canal de saída; assim, o fluxo de material nela é mais rápido . Ao mesmo tempo, a energia cinética do material é transfonnada em calor; assim, o material nesse ponto é mais aquecido. O dimensionamento do jito é praticamente impossível, devido a requisitos adversos e quantidades não-calculáveis. Ainda é incontestável que é necessário deixar o canal de saída tão curto e sua super fície tão fina quanto possível. Mas, com relação à sua seção transversal, os requisitos são opostos. No interesse do fluxo adequado do material e da redução de pressão de transferência, é preferível a maior seção transversal; entretanto, já que o material per 118 PLÁSTICOS manece nos canais de saída após cada carregamento, com o fIm de reduzir a perda de material, é desejável uma seção transversal a menor possível. Do ponto de vista da mecânica dos fluidos, são preferíveis os canais de saída de seção transversal circular mas, para facilitar a construção do molde , freqüentemente é necessária uma concessão, e são utilizados canais angulares circulares ou planos. A Fig. 1.2.7 mostra uma luva de entrada facilmente substituível, que liga o corpo com os canais de distribuição. Fig. 1.2.4. Aríete terminando em rosca cônica. O resíduo do canal permanece no aríete, mas é facilmente removível. Fig. 1.2.5. Sulco prismático estreitando-se em uma direção é usinado na superfície inferior do aríete. O resíduo do canal é removido do pistio com. uma pancadinha. Fig. 1.2.6. Formação do aríete nos moldes com aríete inferior. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 119 Tabela 1.2.1. Dimensões do /Ito e da garganta, em mm Tipo de pó de moldagem I Dml" I R E Cm1a K Fenoplástico misturado com serragem Fenoplástico misturado com fibras têxteis 4 5-6 1/2(D+5) 1/2(D+5) 2,5 3 0 ,8 1,2 0,28--{),30 0,32--{),36 Fenoplástico com peças têxteis 6-7 1/2(D+7) 4 1,6 O, 37-{),42 A seção transversal da garganta entre o jito e a cavidade do molde também é deter minada como a ótima entre requisitos contrários. No interesse do aquecimento unifor· me do material e da removibilidade do resíduo dos canais de saída do produto sem qualquer traço, é desejável a menor seção transversal possível. A pressão e o tempo necessários para a prensagem de todo o material aumentam rapidamente com a redu ção da seção transversal; portanto, o estreitamento da seção transversal é limitado. De acordo com a experiência prática, a formação do canal de saída mostrada pela Fig. 1.2 .8 tem sido a mais aceitável. As dimensões mostradas na figura estão dispostas na Tabela 1.2.l. A seção transversal mais estreita do jito, ou a soma das seções trans versais das gargantas dos moldes de cavidades múltiplas, pode ser determinada através de A=GK onde A = seção transversal mais estreita do jito, ou a soma das seções transversais das 2gargantas em mm ; G = peso dos produtos produzidos por uma única prensagem em libras; e K = valor mostrado pela Tabela 1.2.1. 6 ~~ De acordo com o tamanho da parte do mold. FIg. 1.2.7. .fito para molde de transferência de uma 8Ó cavidade. ,. ~\">1 "'j r»k;X~ FIg. 1.2.8. Fonnaçãõ do jito, canal de distribuição e garganta. C =profundidade da garganta, Dmín = menor diâmetro do jito, E = comprimento da garganta. 120 PLÃSTICOS Em moldes de uma só cavidade, onde a seção transversal mais estreita do jito faz o papel da garganta - especialmente no caso dos pós de moldagem tipos 51,54,71 e 74 - é aconselhável colocar um came de transiç[o entre o produto e o jito; caso contrário, quando se retirar o resíduo nos canais, alguns fragmentos também poderão quebrar o produto. A formação desse came é mostrado pela Fig. 1.2 .9. Fig. 1.2.9. Formação do carne de transição entre o jito e o produto. Os jitos, se possível, devem ser arranjados de forma que o material flua diretamente para o produto, sem mudança de direção. No caso de moldes de cavidades múltiplas, são projetados canais de saída radiais partindo do corpo, pois dessa forma evita·se a mudança de direção do material. Sempre que possível, o jito deve ficar na parte mais espessa do produto. É bastante vantajoso que o material preencha a cavidade do moI· de, deslocando o ar quente e desenvolvendo gases à sua frente. Naturalmente, é neces sário assegurar a saída de ar acumulado na parte mais alta do produto através de uma divisão conveniente dos moldes, ou através da solução também imaginada de .canais de saída com uma profundidade máxima de 0,1 mm. As experiências relativas à aplicação de vários jitos não são favoráveis. Se os mate . riais afluentes fluírem em oposição - especialmente quando houver uma diferença de temperaturas entre eles - a fusão nem sempre será perfeita, e serão desenvolvidos pon tos mais fracos, de acordo com sua resistência. Se o produto for grande o bastante para que o material não possa ser prensado através de um único jito na cavidade do molde em 40 segundos (máximo de 90 segundos) correspondentes a uma boa média, entã:o poderá ser praticável a utilização de dois jitos. Buchas de jitos substituíveis são embuti das no molde; com isso, determinam-se as dimensões mais adequadas dos canais de saída. Freqüentemente, um material de cor diferente é introduzido acima de cada canal de saída nas experiências. Assim, os pontos de fusão ficam bem visíveis no produto acabado, e sua resistência pode ser testada. Se não for satisfatório, variando-sea seção transversal do canal de saída, o experimento é repetido até que a peça torne-se defei tuosa. Material multicolorido pode ser utilizado favoravelmente para a produção das primeiras peças-modelo, mesmo se existirem grandes furos no produto , ou se grandes inserções de metal tiverem de ser moldadas, pois desta forma os pontos críticos pode rão ser facilmente reconhecidos. 1.2.2. Tipos de moldes de transferência Uma das características fundamentais da tecnologia da moldagem de transferência é que o material flui para a cavidade do molde, que é fechada por todos os lados . A peça curada, entretanto, pode com total naturalidade ser retirada por elevação do molde, mas somente se este puder ser aberto. A divisão do plano das partes do molde pode ser feita na direção do movimento do aríete, ou normalmente a essa direção. O molde dividido na direção do movimento do PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 121 aríete pode ter uma inserção vertical ou uma inserção horizontal. Os moldes divididos na direção nonnal ao movimento do aríete podem ter um aríete superior ou um inferior. Uma das vantagens principais dos moldes com divisões verticais (Fig. 1.2.10) está em poderem ser utilizados em máquinas de moldagem convencionais (isto é, como moldagem de compressão), movidas hidráulica ou mecanicamente . As partes do molde dentro de um invólucro cônico são comprimidas; assim, se as superfícies em contato não forem danificadas, somente uma rebarba muito fma e facilmente removível será desenvolvida. A ma,ssa que pennanece no corpo pode ser facilmente retirada com o produto. Para a remoção do produto, a inserção deve ser retirada por elevação da caixa do molde. Na maioria dos casos, isso requer um trabalho físico substancial. Alguns produtos são mordados de fonna que as inserções possam ser abertas sem sua retirada da caixa do molde. Com uma divisão horizontal (Fig. 1.2.11), a inserção é introduzida em uma caixa de W--:=: ccE--- A o B ~B~~ O 8 / ai bJ Fig. 1.2.10. Molde de transferência com inserção vertical. a) inserções divididas em um invólucro cônico, b) as inserções são prensadas por cilindros hidráulicos. A =corpo , B =cavidade do molde, C =aríete, D = canal de saída. I c li /) B L- Fig. 1.2.11. Molde de transferência com inserção horizontal. Designações conforme a Fig. 1.2 .10. 122 PLÁSTICOS molde em forma de cavalete pela lateral. Esses moldes são usados principalmente para produtos altos (longos)" pois o aríete não fica na trajetória de remoção da peça. Um cilindro hidráulico freqüentemente é utilizado para prensar e puxar as inserções. A massa que permanece no corpo e o resíduo no canal de saída são retirados do corpo pelo aríete; assim, seu plano inferior deve ser formado conforme descrito pelo item 1.2.1.2. Esses moldes também podem ser montados em máquinas de moldagem con vencionais. A vantagem de um molde dividido em um plano normal ao movimento do aríete (Fig. 1.2.12) - além de ser utilizável numa máquina de moldagem convencional - é o fj Fig.12.12. Molde de transferência Fig.12.13. Molde de transferência com aríete jnferior. dividido no piano normal ao movimento Designações conforme a Fig . 1.2 .10 . do aríete. Designações conforme a Fig. 1.2 .10. que a remoção de produto pode ser mecanizada com uma construção adequada. Assim, o trabalho difícil associado à remoção dos moldes divididos é eliminado. Um molde com um aríete inferior somente pode ser utilizado (Fig. 1.2.13) com uma máquina de moldagem projetada para tal funespecífico - uma máquina extre mamente produtiva e moderna. Essa máquina tem dois cilindros: o superior comprime as partes do molde, o inferior aciona o aríete. Com uma construçã'o correta do molde, pode ser assegurada boa ventilação, melhorando a compacticidade do produto e suas propriedades elétricas. Do que foi dito, é evidente que cada um dos tipos de moldes desenvolvidos tem vantagens e desvantagens. g problema do projetista do molde selecionar o tipo de moI· de mais adequado para o produto dado. 1.2.3. Partes metálicas nos produtos moldados por transferêncio 1.2.3 .1. Produ tos com peças de metal que se projetam de ambos os lados g uma tarefa difícil projetar um molde para um produto no qual as partes de metal sejam prensadas em ressaltos de ambos os lados. Se o projetista quiser colocar as peças de metal no molde na direçãO de prensagem (para cima), de forma que sua extremida PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 123 de superior permaneça descoberta , a parte de metal deverá deslizar no furo do punção. Assegurar isso é muito complicado, mesmo no caso de uma única peça de metal, e mesmo se a peça de metal for longa o bastante para aflorar sobre o pó de moldagem. No caso de várias peças de metal curtas isso é impossível. Por outro lado, o projetista poderia querer colocar as peças deitadas, mas a pressão necessária poderia deformar e até mesmo quebrar as peças de metal. Nesse caso, o processo correto é a moldagem de transferência e a utilização de um molde de transferência. Por exemplo, as peças de metal poderiam ser colocadas em um molde dividido de forma que uma de suas extre midades fique numa das metades da inserção, e a outra extremidade na outra metade. O material que afluir do corpo não deformará as peças de metal nem mesmo no caso 4Uí' 1II i--' -- · - --- - - - -----1 I ~~+++++ I ~~+++++ : i ~~+++++++++++ f L __ _ " _ _ . ___ _ __ _ _ .J Fig. 1.2.14. Esboço de um acoplamento em série de 26 almas. C = inserção de metal. de estas serem delgadas. Se, por exemplo, a tarefa for construir um produto (um acoplamento de cabos de 26 almas), como o mostrado pela Fig. 1.2.l4, deverá ser utilizado para esse propósito o molde mostrado pela Fig. 1.2.15. O molde consiste de dois meios-cones A e B cuidadosamente encaixados um ao outro. O operador coloca as peças de metal em uma das meias-peças, e então o con junto é encaixado à outra meia-peça. As peças de metal são levadas para as suas posi ções através de furos cônicos. O encaixe preciso das duas partes do molde é assegurado pelos contrapinos D. Então a inserção é colocada no invólucro E. O pó de moldagem é prensado pelo aríete K a partir do corpo F e através do jito G na cavidade do molde H. A junção entre K e F é assegurada pelos contrapinos ajustados à luva-guia L. Após a cura dos produtos, o operador gira o pino de travação P, que até então garantia a posi ção da inserção, e ao mesmo tempo evitava que o aríete levantasse a inserção. Então a placa ejetora M a levanta, e a coloca no mecanismo de abertura preso à mesa de opera ção. Esse mecanismo, com o auxílio de pinos que penetram os furos N, uma cavilha e uma porca (semelhante ao aparelho mostrado pela Fig. 1.1.114), abre a inserção. O meio-cone no qual o produto permanece é colocado sobre uma placa com fresas que pré-perfuram os furos para admissão das peças de metal . Assim , o produto torna-se removível do molde. Uma das extremidades das peças de metal que se projeta do produto acabado é armado com fresagem; assim, é tomada adequada para a soldagem. Roscas e furos pas santes são feitos na outra extremidade para fixarem as extremidades dos cabos. 124 PLÁSTICOS L A N F N B D Fig.1 .2.15. Molde de transferência para a moldagem do produto visto na Fig. 1.2.14. A e B == inserções em forma de tronco de cone para a admissão de peças de metal C; D == con tra pino; E == caixa do molde; F == corpo; G == jito ; H =cavidade do molde; K =aríete ; L =luva-guia; M =placa ejetora;N == furos necessários para a abertura ;P =pino de travação. 1.2.3.2. Tubos e fios nos produtos moldados por transferência Também para esses produtos os moldes divididos são os mais praticáveis. A Fig. 1.2.16 mostrao molde de transferência para um receptor de telefone. Um tubo de metal de paredes muito fmas é prensado no receptor, através do qual os fios que ligam o recep tor com o microfone são passados. Esse tubo também reduz consideravehnente o peso do receptor de mão. Devido ao comprimento do receptor de mão, foi conveniente projetar um molde dividido horizontal . A cavidade do molde A é usinada nas meias·peças B e C. Uma das extremidades do tubo de metal é assentada no macho que forma o recesso do micro fone, e a outra é assentada no macho que forma a cavidade para a membrana. As duas meias-peças são puxadas para debaixo do cavalete D pelo cilindro Wdráulico G. O ma terial é espalhado no corpo E, de onde o aríete F o prensa na cavidade do molde. Natu ralmente, o cilindro hidráulico também é utilizado para comprimir a inserção. Após prensar a inserção , é retirado do gancho L e então uma inserção de reposição é empur rada para debaixo do cavalete pelo. cilindro. O produto é desmontado durante a molda gem por transferência da peça seguinte. Com essa solução, a elevação dos calços tomou-se desnecessária. H G c --HH:IH--1 -~- - - - - - '" e trl Cl VJ o trl ;s: o t" o trl c;n trl ;s: ~ ~ N trl VJ o trl ;s: o t" o >Ç) trl;s: > .o c ~ c;jFig.1.2.16. Molde de tnmsrerência pua receptor de telefone; um tubo de paredes delgadas é prensado no receptor (feito pela VSZM -- Fábrica de plásticos e illDladores elétricos). A =cavidade do molde, B e C =metades do molde, D =cavalete, E =corpo, F = aríete, G = cilindro hidráulico, H =furos de . aquecimento, K =isolamento térmico, L =gancho. N VI 126 PLÁSTICOS 1.2.4. Moldes de transferência para produtos longos, ocos e de paredes delgadas A moldagem por transferência de produtos ocos de paredes delgadas também é prati cável, especialmente se forem de 2 a 3 vezes mais compridas que sua dimensão trans versal. Tais moldes de transferência podem ser projetados de várias maneiras. A Fig. 1.2.17 mostra a seção transversal de um molde utilizado para a moldagem por transferência de um cabo com ferro. Ambos os lados do cabo são mais largos que uma parte central; assim, para a cavidade interna, o projetista utiliza duas fresas incli nadas G dentadas na base, e movidas pelas engrenagens F. Essas fresas mantêm-se numa posição estendida. As engrenagens são giradas pelos cilindros hidráulicos N. Esses cilin dros são controlados pela trajetória forçada K fixada à placa do retentor. A cavidade do molde A é colocada nas inserções em forma de tronco de pirâmide B e C nas quais o material é prensado através de dois canais de saída do corpo D pelo aríete E. Depois da cura, para o controle de trajetória forçada K fixada à parte superior do molde, os cilindros hidráulicos empurram a fresa G para fora da cavidade, e então o pino ejetor L levanta as metades A e B. Estas deslizam no duto P, cuja inclinação concorre com o ângulo de sustentação dos calços B e C e assim não somente sobem, mas são abertas ao mesmo tempo; assim, o operador pode facilmente retirar o produto. Moldes com aríetes inferiores podem ser utilizados para a moldagem de transferên cia de peças ocas, de paredes delgadas, esbeltas. Um exemplo disso é mostrado pela Fig.1.2.18. A cavidade do molde A é introduzida nas inserções B, que se assentam na caixa C. O material é derramado no corpo D, de onde o aríete E o prensa através dos canais de saída F na cavidade do molde A. O produto curado é empurrado para fora do ma cho que forma a cavidade interna, pela placa ejetora G ou pelos pinos ejetores H. A construção de molde apresentada permite a formação de dutos de ar na parte do molde que forma o plano superior do produto, através dos quais o ar e o gás podem deixar a cavidade do molde no momento da injeção. 1.2.5. Moldes de transferência para produtos de paredes grossas, ou com espessura de parede não-uniforme :g aconselhável produzir os produtos de paredes grossas através da moldagem por trans ferência porque, como resultado do aquecimento mais uniforme do material, o ciclo de operações é substancialmente reduzido. A cavidade do molde mostrado pela Fig. 1.2.19 é introduzida parcialmente na parte inferior A e parcialmente na parte superior B do molde, removível pela parte inferior A. As duas são conectadas com ganchos D. A extremidade mais afastada do ponto arti culado é muito mais grossa, sendo mais pesada que a extremidade que tem ganchos; portanto, seu peso assegura o engate automático dos ganchos. A extremidade inferior da barra F, fixada à placa de fixação do aríete E, recebe uma pOrca, que levanta o braço externo e os ganchos D, assim desengatando e levantando a parte superior B. O produto move-se para cima com a ajuda dos pinos K fixados à placa ejetora H. A placa ejetora é levantada através do mecanismo ejetor da máquina de moldagem, mas pode ser facilmente mecanizada com correntes de roletes L flXadas à parte superior B. Isso é mostrado pela Fig. 1.2.19. E 8 c ~~~b'; H---" ~ ~ O ~ ti> O 1'1 ;s:: O r O 1'1 ti> trl ;s:: > -l ~ N tTl CIl O tTl ;s:: O r O >Cl 1'1;s:: > !O c:::: 1'1 ZFig. 1.2.17. Molde de transferência de produtos de paredes delgadas ocos (porta-ferro, p.ex.) -l (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). trl A = cavidade do molde , B e C = inserções em forma de tronco dc pirâmide, D = corpo , E = aríete , F =engrenagem, G = fresa dentada que forma a cavidade intema,H =trava de segurança de posição, K =trajetória forçada , L =pino ejetor,M = placa !:j ejetora, N = cilindro hidráuliCü, P =sulco-guia. K" G -9 ~.tL .~ 4 -~ p D A + .' B ./ p/"" CJ o o 9 n D n C1 J v ' 77717;;;7;' - c o 128 PLÁSTICOS A B __~IíW'~~!IjI,l C- O ______________ E--~- H __~I-H-AI<I G Fig.1.2.18. Molde de transferência com aríete inferior (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores plásticos). A = cavidade do molde, B =inserção, C = caixa, D = corpo, E = aríete, F = canal de distribuição, G = placa ejetora, H = pino ejetor. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 129 o F G A IIr { {((c/////er A ( //4 I Duas correntes de roletes (soltas) e ganchos de elevação de cada lado Fig. 1.2.19. Molde de transferência dividido no plano normal à direção do movimento do aríete, como, por exemplo, para a moldagem de peças de paredes grossas. A = parte inferior do molde, B = parte superior do molde, C = corpo, D = gancho, E = aríete, F = haste de liberação do gancho, G = porca, H =placa ejetora, K = pino ejetor, L = corrente de roletes. 1.2.6. Automatização dos moldes de transferência A possibilidade de automatização dos moldes de transferência é aqui discutida, embora indubitavelmente envolva um custo adicional significativo. Assim, a praticabilidade da automatizaçã'o sempre deve ser considerada em cálculos econômicos cuidadosos. Quan do se preparam esses cálculos, nunca deve ser esquecido que certos elementos da auto matização podem ser utilizados novamente em muitas ocasiões após algum tipo de padronização; portanto, as usinas devem fazer um sacrifício, especialmente no início, para adquirirem os elementos de automatização, e para automatizar a produção num campo tio amplo quanto possível. O diagrama do circuito do molde semi-automati zado do porta-ferro da Fig. 1.2.17 é mostrado pela Fig. 1.2 .20, e o diagrama horário pela Fig. 1.2.21. A operação dos moldes automatizados é facilmente entendida com base no diagrama horário. A posição básica é a seguinte: molde aberto, mesa da máquina no ponto morto superior; a ejeção da peça acabada começa e o operador aciona a chave manual I. Acorrente passa através dos contatos fechados dos relês 11 e V, e aciona o contator da válvula de gaveta A. O óleo passa para os cilindros ZI e Z'l' passando para a direção negativa (a haste do aríete entra no cilindro), puxando para fora as partes do molde que fonnam a cavidade do produto. Após isso ser tenninado, os contatos a e b dos 130 PLÁSTICOS L T ---=--=- -=-r I IL ____ ~ ·-----1 ~~==*9====i='=l F=l='!===t=~;§=l L!.J Fig. 1.2.20. Diagrama de circuito do molde semi-automatizado para cabo de ferro. 1 = chave principal, II a VilI e X e Xl = relês, IX = chave de partida manual, Z" Z, e Z, = cilin dros hidráulicos, A e B = válvulas de gaveta de 4/3, F = válvula de mistura, M = motor ejetor, P =bomba, V =válvula de retenção. relês /lI e IV fecham. No fechamento de Illb e IVb, o relê V abre, a válvula de gaveta A assume urna posição intermediária e os cilindros Z I e Z2 fazem urna pausa. Ao mes mo tempo, com o fechamento dos contatos Illa e IVa, o contator da válvula de gargan ta B se move, e o óleo flui para o cilindro Z3, que levanta o ejetor AI do molde (v. Fig. 1.2.17). No ponto morto superior do ejetor o relê V/l (chave-limite) fecha-se; conse qüentemente, o relê VilI abre-se, e o circuito do contator da válvula de gaveta B é aberto. A válvula de gaveta passa para a posição intermediária e o cilindro Z3 pára. Então o operador levanta os produtos, retirados do molde manualmente. A chave de partida manual IX é prensada. Como resultado, o relê X abre-se; a corrente flui através dos contatos fechados do relê XI para o contator do outro lado da válvula de gaveta B; e o óleo começa a mover o cilindro Z3 na direçlIo negativa, e os cilindros Z I e Z'l movem-se no sentido positivo (o ejetor retoma a sua posiçlIo inferior os machos que PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 131 Diagrama horário para a moldagem do cabo de ferro o I .. 3 " ~ 6 7 i ,-- .......... f - - -O - -- - I .'Jl O -- I tl O 1- , ilI I) O 1 C O i o O - I jV l b O 1 c O li I O I VI O V1l \ O 'Im j , I X n 1 X o XI ~ Z, Z2 - ZJ o Tudo desligado, mesa da máquina antes do ponto morto superior. 1 O operador liga a máquina, que deve estar no ponto morto superior, 05 cilindros de movimentação do macho começam a mover-se. 2 O cilindro de movimentação do macho está na posição final, o cilindro do ejetor é acionado. 3 Cilindro do ejetor no ponto morto superior, o equipamento pára (o produto é removidol. 4 O operador liga, os machos laterais e os cilindros do ejetor começam a retornar. 5 Cilindros na posição final, o equipamento pára. 6 O operador introduz o pó de moldagem no molde, a mesa da máquina fecha. O tempo do ciclo é controlado pelo equipamento de automatização embutido na máquina, que assim é aberta ao instante adequado. Fig. 1.2.21. Diagrama horário do diagrama de inlluência mostrado pela Fig. 1.2.20. 132 PLÃSTlCOS fonnam os furos fechados). Quando isso é tenninado, a corrente passa pelos relês XI, VI,llle e IVc. O relê XI abre os contatores da válvula de gaveta A e D, que ficam sem corrente. As válvulas de gaveta retornarão à posição intennediária, e o movimento dos cilindros pára. Em seguida, o operador introduz material fresco no molde. Aciona a chave de tem po da máquina de moldagem, e o ciclo seguinte se inicia. A automatização algumas vezes é estendida à alimentação. A partir desse problema, surgiram os moldes de transferência com alimentação à rosca-sem-fun e com aríetes inferiores (v. Fig. 1.2.22). Uma rosca-sem-fIm B com uma extremidade cega empurra para a frente e pré·aque ce o lote do ciclo seguinte do tanque A. Após a abertura do aríete C, durante a ejeção do produto acabado, a rosca·sem-fun empurra o lote para o interior do corpo, de onde o aríete o injeta na cavidade do molde durante o ciclo seguinte. O lote pode ser variado ajustando-se o curso da rosca de acordo com os requisitos apresentados. A máquina é bastante produtiva, pois a medição e o pré-aquecimento do material não requerem tempo extra, e pode servir também vários moldes. Quando se utiliza um aríete simples ao invés de uma rosca-sem-fun, com um cilin dro de pressão hidráulica, equipamento similar ao descrito pode ser facilmente proje tado, vinculável a vários tipos de moldes de transferência. Neste caso, entretanto, o controle de temperatura dos canais de transferência - e possivelmente seu resfria mento - não devem ser esquecidos. Fig. 1.2.22. Esboço do aparelho de alimentação do molde de traruferincla com alimentação à rosca-sem-fim e aríete inferior. A = tanque de alimentação, B = IOsca-sem-fun, C = aríete. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 133 BmUOGRAFIA DO CAPITULO 1.2 1. WeigeI, w., Festigkeit und Struktur v. gepressten u. spitzpressten ArtikeI. CuI Hanser VerIag MÜfichen (1947). LEITURA ADICIONAL KarnJnsld, A., Messen u. Berecltnen von EntformungskráJten an geometrisch einfachen Form teilen. KUnltltoffe, No. 4, p. 208 (1976). Greiner, H., Erweíterte Grenzen bei Metalleinbettungen an Duroplast-Formteilen. PIaste Kautsch., No.4,pp. 178 -180 (1975). Aylieff, R., Large molds - technology and economics.Europlast., No. 12, pp. 45 - 48 (1973). 1.3. Moldes de injeção (László Soes e István Radnóti) 1.3.1. Moldes de injeção em geral A moldagem por injeção é um método de processamento de plásticos que cresce conti nuamente. O material é prensado na cavidade do molde pelo aríete da máquina de injeção com pressão muito alta. A máquina alimenta-se automaticamente - com a utilização de uma ferramenta adequada. Os produtos saem da máquina prontos para uso. Assim, na maioria dos casos, o custo de produção é menor que o dos produtos feitos por compressão. A economia, entretanto, é parcialmente superada pelas matérias-primas mais caras necessárias em muitos casos. A moldagem de injeção geralmente é utilizada para o processamento de materiais termopLásticos, mas há não muito tempo atrás foram colocadas em operação, com sucesso, máquinas de moldagem de injeção de plástico termoflxo. As fases da moldagem de injeção dos materiais termo plásticos são as seguintes (Fig. 1.3. la, v. Bibl., 1): 1. O operador enche o tanque da máquina com material plástico granular e aciona a máquina. 2. O material admitido pelo alimentador é comprimido pelo aríete da máquina. 3. O material força o material na seção aquecida, onde se funde. 4. O dispositivo de travação da máquina prensa a metade do molde móvel na parte do molde estacionária, e o molde é fechado. S. O material fundido é injetado pelo aríete através do bocal da máquina, através do jito e do sistema de canais de distribuição do molde, na cavidade do molde, empur rando o ar à frente do material na cavidade. 6. O material em contato com as paredes laterais do molde frio resfria-se e então solidifica-se. 7. A máquina abre o molde, permitindo a remoção do produto de entre as duas partes. 8. Finalmente, o mecanismo ejetor da máquina levanta o produto acabado da cavidade do molde. Deve ser observado que, nas máquinas modernas do tipo de rosca-sem-flm, o impu! sionamento do material é separado da injeção (Fig. 1.3.lb) de tal maneira que o mate rial é avançado no sentido do bocal através da rotação de uma cavilha roscada. Quando 134 PLÁSTICOS N c f.I L f.I L M 01 Fig.1.3.1. Tecnologia da moldagem por injeção (diagrama esquemático). Fig.1.3.10. Esboço de uma máquina de moldagem convencional. Corte superior: A e B = partes do molde fechadas. O material C cai do tanque D para o sistema de canais. Corte no centro: a quantidade de material é empurrada para a frente pelo aríete E e prensada pelo aríete F através da garganta G damáquina, para dentro do molde. Corte inferior: o cilindro hidráulico H com hastes K puxa a parte móvel A do molde para trás, a barra ejetora L choca-se contra o amortecedor M da máquina, e os pinos ejetores N ejetam o produto do molde. A máquina fecha as partes A e B e o ciclo pode en tão recomeçar. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 135 ~ <~ ~~"'-""*i Fig. l.3.1b. Esboço de máquina de moldagem de injeção do tipo de rosca-sem-fun. O material é empurrado para a frente pela rosca-sem-fim F ao girar (eixo com rosca grossa)jdesta forma, o aquecimento do material é mais uniforme e a pressão é maior_ c) Fig. 1.3.1c. A fusão do material (pré-plastifieação) é efetuada por uma rosca-sem-fim separada, em certas máquinas de moldagem de injeção modernas. O aríete F prensa o material fundido através do bocal, para o molde. a quantidade necessária de material fundido for acumulada, a cavilha roscada funciona rá como um aríete, prensando o material na cavidade do molde. No interesse do aumento de produção, é utilizado aparelho de "pré-plastificação" com certos tipos de máquinas (Fig. 1.3.1c)_ Aqui o material é fundido em um cilindro separado, onde é avançado por uma rosca-sem-fun para o espaço em frente ao bocal. O material, acumulado em quantidade suficiente, é prensado por um outro aríete na cavidade do molde. A fase tecnológica anterior, característica de todas as máquinas de moldagem por injeção, é variavelmente assegurada por máquinas muito diferentes entre si com rela 136 PLÁSTICOS ção à marca, capacidade, força de fechamento do molde e grau de automatização. As máquinas de poucas gramas de capacidade movidas por força humana ainda podem ser encontradas em indústrias de pequeno porte, mas já existem várias máquinas de 5000 g ou mais de capacidade com controle hidrelétrico e sistema totalmente auto mático. As máquinas mais modernas, controladas eletronicamente, surgiram no merca do há não muito tempo atrás, com sensores de pressão e temperatura embutidos con trolando automaticamente o aquecimento e a pressão da máquina. Deve ser mencionado que o uso de tais sensores embutidos é desejável e útil mesmo nas máquinas convencionais, pois podem ser utilizados para medir a temperatura e a pressão, diretamente na cavidade do molde. Quando necessário, são desejáveis para modificar o ajuste da máquina. O arranjo das máquinas geralmente é horizontal (isto é, o material flui horizontal mente no molde dividido verticalmente), mas essas são máquinas estacionárias de arranjo vertical. Nessas últimas, o molde é dividido em um plano horizontal e assim essas máquinas - com uma adequada mesa circular giratória - são predominante mente convenientes para a produção de peças com inserções de metal. Após a descrição resumida da tecnologia da moldagem de injeção, é necessário expor as definições precisas de alguns conceitos básicos: Pressão externa: pressão induzida pelo aríete no cilindro de pressão da máquina (kp/cm2 ). Pressão interna: a pressão que resta em relação à pressão externa, na cavidade do molde, após o estrangulamento dos canais de saída e da garganta (kp/cm2 ). Pressão posterior: para evitar absorções, como resultado do resfriamento e contra ção do material, o material ainda é prensado por um instante após o material injetado, e a pressão necessária para isso é chamada pressão posterior (kp/crn2 ). Pressão residual interna: a pressão interna cai como resultado do resfriamento e contração do material. A pressão que atua no produto após a solidificação completa é chamada pressão residual interna. Pressão de vedação: o endurecimento do material em toda a seção transversal ocor re principalmente no canal de distribuição, ou na garganta formada diretamente à frente do produto. Isso ao mesmo tempo significa que o material não pode mais ser reprensado na cavidade do molde. A pressão que atua no produto nesse instante é chamada pressão de vedação. A variação de pressão no produto, como um ciclo completo, pode ser estudada na Fig.1.3.2. Durante o trecho a mostrado nesse diagrama, o aríete, ao avançar, enche a cavidade do molde, mas a pressão se desenvolve somente no trecho b, após o preenchimento. Após ser atingida a pressão interna total (no ponto mais alto do diagrama), o fluxo de material ainda é assegurado pela pressão posterior. Enquanto o material resfria, con trai-se, e assim sua pressão interna é diminuída (trecho d). A cavidade do molde logo é vedada (trecho e) e em seguida a pressão - sem acréscimo posterior - rapidamente cai (trecho f) até que se anula completamente na abertura do molde. Entretanto, no mo mento da abertura há uma pressão (posterior) residual g persistindo na cavidade do molde. Um processo extremamente complicado que reage com outros ocorre durante o ciclo de moldagem de injeção, que determina a duração do ciclo e também a qualidade do produto. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 137 De acordo com a experiência, se a pressão residual interna for alta (isto é, se uma pressão alta ainda prevalecer na cavidade do molde imediatamente antes da abertura do molde), tensões internas serão desenvolvidas no produto, causando fissuras mais cedo ou mais tarde. Por outro lado, se a pressão residual for baixa, o material enco lherá durante o resfriamento, e possivelmente serão desenvolvidas embebições. Portan to , uma determinada pressão interna tem de ser atingida, para que a contração que ocorre durante o resfriamento do produto seja compensada. A pressão interna também "E i ~ li .E 1 ~ Fig. 1.3.2. Diagrama pressão-tempo pua a moldagem de injeção. a = cavidade do molde cheia com o material; b =a pressão se desen volve na cavidade do molde cheia, c = a pressão na cavidade do molde atinge o valor de pico, d = o material começa a esfriar e a contrair'ie, e =o sistema de distribuição fica vedado na menor seção transversal (na garganta).{= a peça esfria e contrai'ie um pouco mais, g = a pressão residual cessa repentinamente na abertura do molde. Molde fechado Molde aberto o ar(ete se move Para a frente Para trá. I:» Tempo e "E iODO ] A 8 ~ Q. Q.~ 75C ~ lU' I: ~- 600 ! 500 'I .= li 400 ?50. 1200 ~ o / ' , -~ ~ ,. 500 800 l Gt;O 120G 1loOO ~ Pressão interna, kp/cm' S 10 15 20 2S s, Tempo Fig. 1.3.3. Corre1açio entre aa Fig. 1.3.4. Variaçio da pressio interna em funçio preSllÕea interna e externa em funçio da prealo externa em caao de temperatuza de da temperatuza do material moldaaem de injeçio idêntica e tempo de preado (diagrama eBquemátioo). posterior, idem. A = em caso de pressão externa de 2 400 kp/cm' , B =em caso de pressão externa de 1 500 kp/cm' , C = em caso de pressão externa de 860 kp/cm' . 138 PLÁSTICOS depende da pressão externa e da temperatura do material prensado na cavidade. A Fig. 1.3.3 demonstra os resultados de tal série experimental. Embora as curvas somente sejam numericamente válidas para o material e o molde utilizados no experimento, podem ser consideradas como regra geral, já que em caso de material em temperatura mais alta, à mesma pressão, a pressão interna também será mais alta. Entretanto, numa A BE ã " .>l 600 tu E 2l 1.00 c I~ 200 .. a: '" 300 kp Icm 2 219 kp/cm 2 5 10 15 20 25 s,Tempo Fig. 1.3.5. Variação da pressão interna em função da temperatura e do tempo de atuação da pressão posterior. A = moldagem de injeção numa temperatura de 221°C, B = moldagem de injeção numa temperatura de 207°C. ~ E ~ ~ 750 .; ce 500 c 280 k p l cm~ .g 250 ::I f a.. S 10 15 20 25 30 3S 5, Tempo Fig.1.3.6. Variação da pressão interna em função do tempo de atuação da pressão posterior em pressão externa e temperatura demoldagem de injeção idênticas. A =cavidade do molde cheia, pressão posterior por 7 segundos e nenhuma pressão residual, B = idem, com pressão posterior de 10 segillldos e nenhuma pressão residual, C = idem, com pressão posterior por 14 segundos, pressão residual de 280 kpJcm2 • preSSl10 interna maior, o tempo de resfriamento e, com ele, a duraçl10 do ciclo também serl10 aumentadas (v. as Figs. 1.3.4 e 1.3.5). A pressão residual é consideravelmente influenciada pela duração de atuação da pressão posterior. Na mencionada série experimental (Fig. 1.3.6), não se desenvolveu pressão residual com pressões posteriores de 7 e 10 segundos. A pressão residual não foi significativa até uma pressão posterior de 14 segundos. . Os tempos de resfriamento e do ciclo S110 também consideravelmente influenciados pela temperatura do molde. Em um molde frio, o material resfria mais rapidamen te; por outro lado, em um molde mais quente a pressão de vedação será menor, o que é concomitante com a redução da pressão residual (Fig. 1.3.7). O processo também é consideravelmente influenciado pela "garganta" utilizada à . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 139 frente da cavidade do molde e pela viscosidade associada à temperatura do material. Essa relação é mostrada pela Fig. 1.3.8. Recapitulando, pode ser afirmado, de acordo com a experiência geral, que: 1. O projetista do molde deve trabalhar em estreita cooperação com o tecnólogo de produção no projeto de novos moldes, com o fun de utilizar a experiência de pro dução. 2. Um novo molde deve ser posto em operação com a prática adequada, se necessá rio com a alteração metódica dos parâmetros técnicos (pressão, temperatura, etc.). Existem alguns moldes que dão início à operação continuamente, sem alteração de pressão, temperatura, ou modificações tecnológicas ou estruturais secundárias. 3. É aconselhável registrar as experiências na produção no arquivo do molde, para que a cada acionamento repetido a produção se inicie com o mínimo desperdício e perda de tempo possíveis. .2 .e j g ~. 10 :g ~ 2 ~ kplcm / / 280 330 kP / Crr>2 .~ Ci kp / cm 2 > ~ '/~ O oi , 240 kp /cmc e soa .= 'a :>50 e Q.. ~ 30 0 o ':; íG '15 20 25 5, Tempo Fig. 1.3.7. Variação da pressão interna em Fig. 1.3.8. Variação da viscosidade de alguns função da temperatura do molde, para pressão materiais termoplásticos em função da externa, tempo de atuação de pressão temperatura (em tensão de cisalhamento posterior e temperatura de moldagem de constante). Como pode ser visto pela figura, injeção constantes. uma queda de temperatura de 30 a 50°C A =a temperatura do molde é 50 °C, B =a aumenta em dez vezes a viscosidade de temperatura do molde é 40°C, C = a certos materiais. temperatura do molde é 30 °C. I --- -r-- 200 Temperatura,OC 140 PLÃSTICOS 1.3.2. Partes dos moldes de injeção 1.3.2.1. Jito o material fundido flui no jito do bocal da máquina para o produto (no caso de mol des de uma só cavidade) e para os canais de distribuição (no caso de moldes de cavi dades múltiplas). O jito tem a forma de tronco de cone, para que o chamado resíduo do canal restante seja facilmente removível da bucha do canal (Figs. 1.3.9a e b). o) o o m 20 - 40 b) Fig. 1.3.9. Jito simples (a) e jito combinado com garganta de ponta (b). PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 141 Se houver reserva (capacidade e pressão) suficiente na máquina, seu diâmetro mínimo poderá ser determinado a partir da seguinte tabela experimental: Peso total do produto (libras) 0--10 10-20 20-40 40-150 150-300 300--500 500-1000 Diâmetro mínimo do jito (mm) 2,5- 3.5 3,5--4,5 4,0-5,0 4,5-6,0 5,0-7,5 5,0-8,0 5,5-8,5 Os valores tabelados são somente valores-guias; os valores-limites inferiores devem ser usados em caso de materiais de boa fluidez, e os valores-limites superiores, em caso de materiais mais densos. O diâmetro do canal deve ser aumentado se as características de produto do canal registrarem um comprimento incomum (mais de 20 a 30 vezes seu diâmetro) ou se o produto for muito delgado. Já que é duvidoso que o projetista tenha projetado o canal com a dimensão ótima de início (para a primeira aplicação), o que somente será descoberto no teste do molde (em funcionamento), é aconselhável utilizar um jito padronizado domesticamente, pois desta forma será dada uma oportu nidade para a troca da bucha do jito, se houver necessidade (Fig. 1.3.10). f essencial que a abertura do bocal da máquina de moldagem de ignição tenha diâmetro menor que o furo adjacente da bucha do jito. Esta é a única forma de evitar o extravasamento de parte do material externo ao furo, causado pelo leve "jogo" do bocal (v. Fig. 1.3.11). 1; 25 Fig.l.3.10. Bucha dejito. Fig. l.3.11. Encaixe correto do bocal ela máquina de moldasem de injeção e a bucha do jlto do molde. 142 PLÃSTICOS 1.3.2.2. Canais de distribuição Os canais de distribuição têm de ser construídos depois do jito no molde de múltiplas cavidades para o avanço do material para a cavidade do molde. ~ evidente que as lições tiradas da fórmula de dimensionamento mencionada no Capítulo 2.2 são valiosas para esses canais também, de acordo com: 1. Os canais de distribuição devem ter, se possível, seção circular. O uso de seções transversais semicirculares ou trapezoidais é admissível somente na moldagem de inje ção de materiais delgados (viscosos), desde que a força de compressão da máquina seja muito maior que aquela teoricamente necessária . 2. Os canais de distribuição devem ser o mais curtos possível, conduzindo o mate rial para a cavidade do molde com mudanças de direção mínimas. 3. A soma das áreas das seções transversais iniciais dos canais de distribuição deve ser tão grande quanto a área de seção transversal fmal do jito. 4. O comprimento do canal de distribuição deve, se possível, ser igual ao do pro duto. O material deve atingir todas as gargantas ao mesmo tempo. 5 . O preenchimento das cavidades do molde e sua vedação devem ocorrer ao mes mo tempo. 6. Canais longos não devem fluir diretamente para a cavidade do molde, mas para uma lente . Freqüentemente esta é colocada em oposição ao jito. A lente é necessária, especialmente em caso de ciclos de maior duração, para evitar que o material descolo rido superaquecido no bocal da máquina penetre no produto. A lente também pode ser utilizada para a injeção do produto . Essa lente não representa perda de material, pois sabe-se que o resíduo do canal adequadamente granulado pode ser misturado numa pequena quantidade com o material fresco; assim, é reutilizável. a I *~c 1 e; bl dI 91 f i Fig. 1.3.12. Conformações de canais de distribuição. a) e b) = comprimento variável dos canais, c) = há desnecessariamente muitos canais, d) e g) = conformação correta . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 143 Em vista do acima exposto, as Figs. I.3.12a e b não são corretas. A distribuição mostrada pela Fig. I.3.12c é melhor mas ainda não é perfeita, pois os canais de distri buição são muito longos. A distribuição mostrada pelas Figs. 1.3 .12d a g é correta. A direção a partir da qual o material enche a cavidade do molde é uma questão essencial. O ponto de entrada mais natural e mais favorável fica no centro do produto (Fig. 1.3.13a). Nesse caso, o material deve atingir uma distância igual em qualquer direção na cavidade do molde. Isso deve ser conseguido mesmo em caso de moldes de múlti plas cavidades, e se possível o fluxo lateral deve ser evitado (Fig. 1.3.13b). Para pro dutos anulares ou cilíndricos, a entrada em forma de guarda·chuva é mais eficiente, estreitando·se nas vizinhanças do produto. Assim, é fácil suaremoção do produto (Fig. 1.3.13c). A entrada mostrada pelas Figs. 1.3.13d e e não é favorável, pois o mate rial fluindo a partir de dois pontos não funde adequadamente na junção (nesse ponto estará a seção transversal mais fraca do produto). Pela mesma razão, os arranjos mos trados pelas Figs. 1.3.13f, g e h não são interessantes. O material resfriado na Fig. I.3.13i é coletado pela lente colocada diametralmente oposta ao ponto de entrada; assim, a resistência do produto será mais uniforme. De acordo com a experiência, o melhor resultado é obtido com a entrada mostrada pela Fig. 1.3.13j, quando partes do material um pouco resfriadas prensadas no início da entrada encontram-se com partes delgadas prensadas no final; assim, a fusão será quase perfeita. Com produtos planos é utilizada a eritrada em fita da Fig. 1.3.13k. ~,_ 4~'" .~ ~a8~OO o I bl c) d) e) ~ ~.. .-n.. .... • b------, eeOOO€H-H t) g) h) r) J) k) Fig.1.3.13. Variações de entrada do material. Para a explicação das figuras, veja o texto. Na detenninação da localização e do formato da entrada, deve ser considerado que o material enche a cavidade do molde, primeiro nas vizinhanças do canal de entrada (de distribuição). Então segue com velocidade aproximadamente uniforme até encon trar algum tipo de obstáculo, como, por exemplo, uma inserç[o que forme um furo, ou seja, compelido a mudar de direção. O enchimento da cavidade do molde do recipiente mostrado pela Fig. 1.3.14 é demonstrado pela Fig. 1.3.15 (v. Bibl., 2). Se esses obstá culos não forem simétricos no produto, então é aconselhável colocar a seção transversal de entrada assimetricamente, n[o ao centro da peça, mas levemente deslocada em dire ça'o ao obstáculo. (As Figs. 1.3.14 e 1.3.1 5 s[o encontradas no Apêndice). 144 PLÃSTICOS 1.3 .2.3. Garganta Se o jito ou o canal de distribuição fluírem diretamente para o produto, seria muito difícil removê-lo sem deixar um traço do produto. Para evitar isso, é aconselhável estreitar a seção transversal de entrada em frente ao produto com a formação da cha mada garganta. A garganta não somente assegura a removibilidade do resíduo, mas, também, o fluxo do material é acelerado devido à seção transversal estreita e como resultado do atrito aquece-se novamente; com isso torna-se mais deliqüescente. Fig. 1.3.16. Construção de umaguganta de fita. em molde de simples (a) ou dupla (b) cavidade. São conhecidos três tipos de gargantas:"gargantas de fita, de ponta e de runel. Garganta de fita: é uma passagem em forma de tronco de pirâmide entre o canal de distribuição e o produto (Fig. 1.3.16). Quando determinar suas dimensões, o pro jetista deverá considerar vários aspectos contraditórios. Como mencionado anterior mente, seria desejável uma seção transversal o mais estreita possível, pois a remoção do produto do resíduo do canal seria mais fácil neste caso, e seria feita sem qualquer traço. Por outro lado, em caso de uma seção transversal muito estreita, a queda de pressão seria excessiva - às custas da pressão interna - e o material poderia ficar superaquecido, descolorido ou queimado. Assim, suas dimensões dependem do material, do volume do produto e da queda de pressão admissível. De acordo com o procedimento prático, as dimensões são estabelecidas no projeto do molde e então são verificadas com cálculos e modificadas quando necessário . No caso de produtos com volume médio (la a 20 cm3 por peça), com 2 a 3 mm de comprimento em suas partes mais fmas e 0,3 a 0,6 mm de profundidade, uma tira de 1 a 3 mm de largura seria fixada. Naturalmente, as dimensões serão aumentadas para peças maiores . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 145 Em um caso mais simples, quando os cálculos não parecerem ser absolutamente necessários, é conveniente especificar primeiro que a seção transversal mais estreita nas plantas do molde seja alargada - se necessário no acionamento do molde. Se os produtos forem colocados um em seguida ao outro, em uma fila, por alguma razão, a garganta do produto seguinte ao jito deve ter uma seção transversal menor que a do mais distante dele. As diferenças entre as dimensões podem ser determinadas a1través de cálculos . I :~Jt cD [t~ c I b I o I bJ Fig. 1.3.17. Fonnação de garganta de fita. Fig. 1.3.18. Efeito da construção da garganta a) com entrada convergente, b) com entrada divergente . na moldagem. a) em caso de entrada convergente, na retirada do resíduo de canal pode quebrar-se uma pe quena parte da moldagem ; b) em caso de entra da divergente, pode permanecer uma pequena lente na moldagem, cuja remoyão na maioria dos casos é desnecessaria . Dois tipos de fonnaç6es são utilizados: fmal convergente e divergente (Fig. 1.3.17). O final convergente dificilmente deixa qualquer traço no produto, mas acarreta o risco de que o produto defonne-se quando se quebra o resíduo do canal. O perfil divergente deixa poucos traços no produto, que poderiam não ser removíveis (Fig. 1.3.18). Garganta de ponta: é utilizada de preferência com produtos de paredes fmas - se o número de prensagens for de no mínimo 3 ou 4 por minuto. Dirige-se do jito (Fig. 1.3.19) para o produto ou, numa construça-o de molde com canal aquecido (veja adiante) do corpo do bocal embutido no molde para o produto (Fig. 1.3.20). Seu dimensionamento pode ser efetuado confonne o Capítulo 2.2. Em um caso mais simples - através de métodos experimentais - desenvolveu-se o uso das dimen sões seguintes : Peso dos produtos (libras) 0-10 10-20 20-40 40-150 150-300 300- 500 Diâmetro da ponta (d, nun) 0,6-ü,8 0,8- 1,2 1,0-1,8 1,2-2,5 1,5-2,6 1,8- 2,8 Garganta de túnel: freqüentemente é utilizada em moldes de cavidades múltiplas (Fig. 1.3.21). -e diferente da garganta "aberta" anteriormente descrita na medida em que um furo inclinado da seção transversal convergente leva da extremidade do canal de distribuição para a cavidade do molde. O produto é prensado e retirado do molde com pinos ejetores, enquanto as peças têm raspado o resíduo de canal neste ponto. 146 PLÁSTICOS o jito central e os canais de distribuição são levantados do molde com outros elemen tos do molde, tomando providências para a remoção do material que permanece no túnel. Assim, o resíduo de canal não tem de ser removido dos produtos assim prepa rados por uma operação separada. 50° Fig. 1.3.20. Garganta de ponta Fig. 1.3.19. Formaçãousual combinada com corpo. da gupnta de ponta. d= éC,7-2,5 Fig. 1.3.21. Formação usual da garganta de túnel. 1.3.2.4. Sistemas de jito A produtividade da moldagem de injeção pode ser aumentada com uma construção de molde na qual n[o reste material nos canais de distribuição. Assim, a capacidade da máquina é melhor utilizada, e o tempo de fluxo é reduzido. Para esse fun, vários siste mas, construções de jitos foram desenvolvidas. ~ problema do projetista selecionar o sistema mais adequado e mais econômico para o caso em questão. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 147 o sistema mais freqüentemente utilizado é o jito com copo . A idéia é que o bocal, que quase atinge a parede do produto - seja ele o bocal da máquina ou, no caso de moldes de múltiplas cavidades, um bocal embutido no molde - não faça contato com a bucha, mas haja um espaço de uns poucos milímetros entre ambos. No momento da primeira prensagem, o material plástico flui para esse espaço e permanece no bocal. A tampa protege o bocal contra o resfriamento e, se a distância entre o bocal e as pare des da peça de plástico for suficientemente pequena (1 a 2 mm), na prensagem seguin te o material, ao escoar, abrirá caminho e passará para a cavidade do molde. Embora a tampa do bocal fique queimada, seu propósito é realizado. A Fig . 1.3.22 mostra o jito com copo,combinado com uma garganta de ponta. O resfriamento do material prensado no copo será mais lento se o contato da bucha do copo com o molde resfriado ficar restrito a urna superfície pequena. Se o número de prensagens por minuto for menor que três ou quatro , haverá o risco de que o material resfrie no copo tanto que a prensagem seguinte não possa penetrá-lo, e a produção se tomará vagarosa . Nesse caso, é utilizado o chamado jito de "copo quente" (Figs . 1.3.23 e 1.3.24). Aplica-se calor ã camisa do bocal, como mostrado pela Fig. 1.3.23, ou sob a forma de um cartucho de aquecimento roscado no bocal, como mostrado pela Fig. 1.3 .24. A-8:a~ " ~ 8 ~ , ~ o o- o'" ~!S8~ / I 25~ 3~2~ 15o f;;- , ---~ -4 1 ;00~ ,I/Z{,;/'''%w' - ---tt Vl N " , N U1-1 ~~~)JS3.~ ~l c B o Fig. J.3.22. Garganta de ponta combinada com corpo e bucha de jito móvel. A :; bocal da máquina, B :; mola, C = bucha de jito, D = folga de bocal. As dimensões (em mm) são denotadas com letras, como segue: I 15-403-6 6-15 4G-I$O librasPeso do material 8-10 6-7 4-~ 2-3Número de prensagens por minuto - 8,8 lO 11 .2 13,7D 0,8-1,0 1,5-2,51,G-I,2 1,2-1,6d 4r 3,5 4,5 5,5 q 0,5 0,6 0,7 0,8 I I 148 PLÁSTICOS 6 Fig.1.3.23. Entrada através de pote aquecido; o aquecimento é feito sobre a camisa do bocal. 1 = canal de distribuição, 2 = espaçadOI, 3 = aquecedor, 4 = bocal de cobre e benlio,5 = tampa plástica no corpo, 6 =bucha, 7 =parafuso de travação. Fig. 1.3.24. Entrada através de corpo aquecido. O aquecimento é feito no bocal. 1 =canal de distribuição, 2 = bocal de benlio e cobre, 3 = cartucho de aqueci mento roscado, 4 = tampa plástica no corpo, 5 =bucha, 6 = parafuso de travação. 8 F o E Fig. 1.3.25. Entrada através de corpo aquecido. O aquecimento é feito através de uma placa separada. A = bucha de jito, B = projeção da bucha, C = = placa aquecida,D = anel de vedação, E = aquece dor, F =orifício para água de refrigeração. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 149 E aconselhável fazer o bocal de bronze-ao-berílio, pois este - após tratamento térmico adequado - é um material tenaz com a resistência adequada, e cuja condu ti vidade ténnica é melhor que a do aço. Assim, pode-se con~guir ~ue o bocal fique mais quente de 4 a 5 °c ou, com uso de isolamento térmico de 10 C, que um bocal que tenha sido feito de aço. A construçã"o mostrada pela Fig. 1.3.25 também é usual. O material do copo é aquecido através dos aquecedores E colocados numa placa separada C. Nos moldes de múltiplas cavidades, não é o bocal, mas a placa que consiste do canal de distribuição, que é aquecida. Estes são moldes com canais aquecidos (Fig. 1.3.26). Para moldes com corpos e canais aquecidos, é necessário assegurar o sensoreamento do temperamento dos materiais e o controle dos aquecedores, para evitar o superaque cimento ou a queima do material. Certos materiais termoplásticos, como, por exemplo, as poliamidas, amolecem sob efeito do calor, e fluem para fora do pequeno orifício do bocal mesmo sem a aplica ção de qualquer pressão. Por essa razão, são utilizados bocais controlados. Com esses, Sensor térmico Aquecedor - I L;;jJ 1±2 Fig. 1.3.26. Entrada com canal quente. O aquecedor fica na placa que inclui os bocais e os canais de distribuição. 150 PLÁSTICOS a saída abre somente no instante adequado. A Fig. 1.3.27 mostra um corte de um mol de desses, com copo aquecido. O furo do bocal A é fechado pela válvula de agulha B. Se o material fluir para o molde com pressão alta, então a parte posterior cilíndrica mais grossa da válvula de agulha C também receberá pressão. Assim, independente mente da pressão da mola D, abrirá o orifício do bocal A e o material fluirá para o molde. Se a pressão cair, a mola fechará a abertura ou tra vez. O furo F, perfurado na placa de distribuição E, leva a um recesso, através do qual o material - prensado du rante o movimento do cabo C - poderá sair sem encontrar qualquer obstáculo. Experiências têm sido efetuadas por alguns anos com moldes que funcionam com o c F B E Fig. 1.3.27. Bocal com válvula de agulha. A = bocal, B = válvula de agulha, C = parte posterior mais grossa da válvula de agulha,D = mola, E = placa aquecida, F = saída. o chamado sistema de jito de canal quente . Este difere do sistema de jito de canal aquecido já que a solidificação do material restante no canal de distribuição não é evi tada pelo aquecimento, porém são feitos canais com grandes seções transversais, nos quais, entre duas prensagens, o materíal não se solidifica, ou ao menos permanece líquido um núcleo interno (Fig. 1.3.28). De acordo com a experiência, é necessário PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 151 um car.a..l com no mlfllffiO 16 mm de diâmetro para a produção contínua. Em tal canal, a dimensão do intervalo mostrado com uma linha tracejada no diagrama per manece existindo, já que a camada isolante térmica externa a protege do resfria mento. Naturalmente, em caso de ruptura séria, ou quando se reaciona o molde, deve ser desmontado , e o resíduo do canal que permanecer da produção anterior deverá ser removido. O sistema de jito com canal quente - conforme mostrado - é o mais simples de todos os sistemas descritos. Fig. 1.3.28. Sistema de entrada com canal quente. Se o canal de distribuição for suficientemente largo, permanecerá um núcleo líquido ao centro da seção transversal do canal. 1.3.2 .5 . Sistemas eje tores Várias soluções construtivas têm sido desenvolvidas na prática para a remoção do pro duto solidificado do molde de injeção. A mais adequada deve ser selecionada, conside rando-se os formatos externo e interno do produto , sua posição no molde, o jito e o sistema de garganta. No caso mais simples, são utilizados pinos ejetores para a remoção de produtos pia· nos, em forma de disco (Fig. 1.3.29). O lado A do molde , voltado para o bocal, é fixa do à parte estacionária ; o painel da outra extremidade, B, é fixado à parte móvel da máquina . Após a solidificação do produto, a parte móvel B do molde afasta-se da parte estacionária até que a barra ejetora C faça contato com o amortecedor da máquina . Nesse caso, a barra ejetora pára, e a placa ejetora D move-se para cima na parte móvel B. Os pinos ejetores E - que levantam os produtos da cavidade - são fixados a esta placa. É problema do ferramenteiro assegurar a remoção do resíduo de jito da bucha. Isso pode ser conseguido com um pino ejetor em guia prismática colocada oposta ao jito. Simultaneamente à remoção dos produtos, esse pino ejetor empurra o resíduo do canal para fora do molde, e os produtos em grupo, juntamente com o resíduo do 152 PLÁSTICOS canal, caem devido ao seu próprio peso. A extensão da garganta de entrada n!o somen te facilita a remoçã'o, como também assegura que o resíduo do canal permaneça no produto e que o material descolorido e queimado que peunanece no bocal depois do ciclo de trabalho anterior seja nela depositado, ao invés de atingir o produto. . Se o produto tiver founa cilíndrica, e houver risco de que a borda lateral do produ to não seja removida eficientemente pelo pino ejetor simples, será utilizada uma luva ejetora (Fig. 1.3.30). A parte do molde B, flXada à parte móvel da máquina, afasta-se da parte A na abertura do molde, e a barra ejetora C faz contato com o amortecedor estacionário da máquina. Entretanto, a placa ejetora D prensa as buchas E, que puxam E Fig. 1.3.29. Remoção de produtos com pinos ejetores. A = parte estacionária do molde,B = parte mówl do molde, C = barra ejetora, D = placa ejetora, E = pinos ejetares, F = res(duo de canal (pino ejetor pára), G =mola. PROJETOS DE MOLDES EMATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 1~3 G o Fig. 1.3.30. Remoção de produtos com luva ejetora. A =parte estacionária, B =parte móvel, C =barra ejetora, D = placa ejetara, E =bucha ejetora, F = núcleo, G =pino para retirada. F G Detalhe X ~ Fig.1.3.31. Remoção de produtos com placa extratora. A =parte estacionária, B =parte móvel, C =barra ejetora, D =placa extratora, E =núcleo, F =bucha de jita mantida em mola, G =mola. 154 PLÁSTICOS Seção O-E A F G c H K e Desenho do produto Fig. 1.3.32. Remoção do produto em duas etapas_ A = placa de sujeição da parte estacionária, B == placa de sujeição da parte móvel, C == pino de formação do furo interno, D e E = luvas, F e G == placas ejetoras, H = molas Belleville, K = barra de sujeição. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 155 os produtos para fora do núcleo F flXado à parte do molde B. Com o flm de wna varia ção para demonstração de possibilidades, o resíduo do canal não é retido no molde pelo pino ejetor (em forma de Z), mas em wn sulco de décimos de milímetro de pro fundidade. Depois da remoção do produto, a placa ejetora é prensada de volta a sua posição original pelo pino de desengate G (a mesma operação foi efetuada pela mola G, conforme mostrado pela flgura anterior). Se o produto tiver paredes muito delgadas, a bucha ejetora também será muito flna. Neste caso, o uso de uma armação extratora é preferível (Fig. 1.3.31). Com esses moldes, o produto é puxado para fora do núcleo E pela placaD. O resí duo do canal - ao contrário da construção anteriormente demonstrada - é puxado para fora com a bucha do canal apoiada à mola neste tipo de molde. O bocal da máqui na prensa a bucha do canal na moldagem de injeção, e então, quando se afasta da parte do molde estacionária, após a complementação da pressão posterior, a mola G levanta a bucha, e o resíduo de canal solidificado sai de seu furo cônico. Um recesso de poucos décimos de milímetros de profundidade é utilizado no núcleo para assegurar a perma nência do produto na parte móvel do molde. Há produtos que podem ser removidos do molde somente em duas etapas. Assim ocorre com a tampa mostrada pela Fig. 1.3.32. O pino C que forma o furo interno da tampa é flXado à parte móvel do molde B. Existem dois sistemas de placas ejetoras, F e G. A luva ejetora D é flXada ao primeiro, e a luva ejetora E é flXada ao segundo. Na primeira fase da ejeção, a barra ejetora K levanta ambas as placas ejetoras F e G através das molas BeUeville H; com isso, o pro (j G H Fig. 1.3.33. Remoção do produto em duas etapas com "coletor de esferas", A e B =discos de um dos sistemas ejetores, C e D =discos do segundo sistema ejetor,E =barra ejetora, F == mola, G == pinos ejetores, H == pino com sulco, K = mola, L = disco de carne. 156 PLÁSTICOS duto é puxado para fora do pino C pelos flanges externo e interno, com as luvasD e E. Quando a placa ejetora G faz contato com a borda do molde que suporta o anel, a placa ejetora G pára, mas devido à compressão das molas 8elleville a placa F ainda pode mover-se uns poucos milímetros. Isso é suficiente para que a luva D empurre o produto para fora da luva E. Os produtos então caem na bandeja sob a máquina. A construção demonstrada pode ser utilizada somente quando o sistema ejetor per correr uma distância relativamente curta no segundo passo, já que as molas H são com· pressíveis somente de poucos décimos de milímetro. A Ji(---.-~'+I Fig. 1.3.34. Remoção de produto com ar comprimido. A = parte estacionária, B = parte móvel, C = aríete, D = registro de disco, E = duto de ar F = = núcleo, G = placa extratora, H = fresa de cabeça arredondada, K = parafuso, L = bucha 'M = = núcleo para resfriamento de água, N = anel de vedação,l,lI,llI =planos de abertura do ~olde . . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 157 Se, devido às particularidades do produto, for necessária uma trajetória de ejeção maior, poderá ser utilizada a solução mostrada pela Fig. 1.3.33. ~ o conhecido "cole tor de esferas", freqüentemente utilizado, também, em outras construções. O came L (ou talvez a esfera) é prensado pela mola K no sulco do pino H (fixado às placas ejeto ras A e B). Assim, na primeira fase da ejeção, o sistema ejetor das placas A e B começa a funcionar simultaneamente com o sistema das placas C e D. Entretanto, quando as placas A e B fazem contato com a borda interna do molde, o came L salta do sulco do pino H; assim, o sistema ejetor C e D pode levantar o produto - ou produtos - do molde um pouco mais com o auxIlio dos pinos ejetores G. O uso de ar comprimido na remoção de produtos toma-se cada vez mais freqüente, naturalmente , nos casos em que a forma do produto o permite. A Fig. 1.3.34 mostra o corte de um molde necessário à produção de copos de plástico. A fonte de ar compri mido a 6 ou 7 atmosferas deve ser conectada à parte móvel do molde. Quando a parte móvel do molde estiver totalmente aberta, uma chave-limite abrirá a válvula, através da qual fluirá ar comprimido, inicialmente sob o aríete C. Isso levanta levemente a válvula de gaveta de disco D, flXada à parte superior do aríete. Entretanto, o ar flui através da perfuração E - através da parte superior aberta D para o interior do copo e o levanta um 'pouco mais do núcleo F. Os elementos do molde utilizados para a remo ção do resíduo de canal serão discutidos mais tarde. A N B I ~ .-l-J I V I K L ~f1 ~~I -~ I j . I}43t32·~~ua '77 tíÍlV) 71 I z/ G Fig. 1.3.35. O produto é movido pelo anel de i'xtração e removido por ar comprimido do molde (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A =pino de retenção de cabeça arredondada para resíd uo de canal, B =placa extra tora, C = arma ção do extrator, D =gancho, E =trajetória forçada, F = parafuso espaçador, G = placa ejetora, H = pino extrator, K = núcleo, L = conexão de ar, M = duto de ar, N = porca flanjada, [, II e [lI = planos de abertura do molde. 158 PLÁSTICOS Se não houver disponibilidade de ar na pressão adequada, e houver um risco de que o produto não seja elevado pelo aríete D, a construção de molde mostrada pela Fig. 1.3.35 deverá ser utiljzada. Nela o produto começa a subir através de uma placa de extração. Juntamente com a parte móvel do molde, a placa ejetora G afasta-se da parte estacionária e faz contato com a barra ejetora da máquina corretamente posicio nada. Os pinos H levantam a armação de extração C, que levemente puxa o produto para fora do núcleo K. Ao mesmo tempo, o duto M fica livre, e através dele o ar con duzido através da conexão L flui para o interior do copo. O gancho D, montado na lateral do molde, assegura sua abertura, inicialmente no plano I, raspando o resíduo de canal do produto. Com o contato com a cabeça do espaçador F o molde abre no plano lI, também; a placa B puxa o resíduo de canal para fora do pino de retenção A. O gan cho D é desengatado pela trajetória forçada E, 1 ou 2 rum antes do contato com a porca de flange N. Se isso não for cuidadosamente ajustado, ou o molde não abrirá, ou o gancho quebrará. De acordo com a experiência prática, é desnecessário acionar produtos flexíveIs de paredes finas com o anel de desengate ou os pinos ejetores. ~ suficiente que o amorte cedor da máquina pressione levemente a válvula, assentada então na cavidade cônica na parte central da peça (Fig. 1.3 .36). O ar que flui através da conexãoA, do duto trans- H A Fig. 1.3.36. Remoção de produtos flexíveis, de paredes delgadas, com ar comprimido_ A = conexão de ar, B = canal transversal, C = canal lateral, D = válvula cônica, E = mola, F = luva ejetora, G =produto,H =núcleo. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEMA QUENTE 159 versal B, e dos canais laterais C, empurra o produto G para fora do núcleo H. Depois da remoção do produto, a válvula é novamente fechada pela mola E. Como mostrado pelo diagrama, o projetista de moldes tomou providências para o resfriamento do núcleo, formando a cavidade interna. Desta forma, asseguram-se tem peraturas idênticas para as duas partes do molde, e a duração do ciclo é diminuída. Deve-se providenciar a vedação total dos furos de resfriamento. 1.3.2.6. Retenção do resíduo de canal de pinos ejetores Quando se projeta um molde, deve-se assegurar que o resíduo de canal permaneça na parte de molde desejada até que o ejetor de resíduos comece a funcionar. Em relação a isso, algumas soluções costumeiras já foram apresentadas em figuras anteriores, mas, por conveniência, as construções utilizadas com maior freqüência estão resumidas na Fig. 1.3.37. Nas Figs. 1.3.37a a f, o resíduo de canal é retido por um rebaixo (anular, ai bl cl dl E') f 1 '/-~f ', I 8 A~tl g) Fig. 1.3.37. Dispositivos de retenção do resíduo de canal. a) = furo divergindo para baixo , b) = sulco em Z, c) = recesso anular, d) e e) = pinos de cabeça arredondada, O =recesso cônico, g) = sujeição à mola,A = mola, B = inserção. 160 PLÁSTICOS em Z, arredondado, ou de outra fonna) . Na Fig. 1.3.37g, a inserção B é prensada pela mola A, ejetando o material solidificado do canal de distribuição. Muitos preferem utilizar a construção mostrada pela Fig. 1.3.37b, cuja vantagem é que o molde fica preso na mesa da máquina, de forma que o corte seja feito por baixo; o resíduo de canal cai numa caixa de coleta por ação da gravidade. Para moldes mais simples, o pino de retençã'o é embutido no molde sem wna bucha. 1.3.2.7. Dispositivos de separaçã'o do resíduo do canal o tempo de produçã'o dos produtos pode ser diminuído se o projetista do molde asse gurar que o resíduo de canal, uma vez separado do produto, caia em um tanque de armazenamento sob a máquina. Isso pode ser conseguido projetando-se o molde de tal forma que o resíduo de canal permaneça na parte estacionária do molde quando o produto começar a subir com a parte móvel. Depois do resíduo de canal ser raspado dos produtos, naturalmente, o resíduo deverá ser um pouco "ejetado" do molde . Em co+--or-..,..-..,p<,. ..J t--'.c-~~-+"t~ Fig.1.3.38. Fig.1.3.39. Quebrador de resíduo de canal com garganta de ponta e com garganta de túnel. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 161 certos casos excepcionais, um cortador separado é embutido no molde. Um exemplo para o primeiro caso é mostrado pela Fig. 1.3.34. O resíduo de canal permanece na parte estacionária do molde no início da abertura, pois nela é mantido pelo pino de ponta esférica H. Assim, no estágio de abertura, o resíduo de canal quebra-se em pedaços na garganta de ponta . Entretanto, durante a abertura posterior, a cavilha K faz contato com o furo do invólucro do molde B, a bucha L puxa a placa extratora G, que, por sua vez, puxa o resíduo de canal para fora do parafuso de cabeça arredondada H. As Figs. 1.3.38 e 1.3 .39 mostram soluções bastan te engenhosas. A separação do resíduo de canal é resolvida pelo projetista rebaixando-se a extremidade do canal de distribuição. Esse rebaixo é suficiente para raspar o resíduo de canal do produto. O processo também pode ser uWizado com garganta de túnel. A raspagem automática do resíduo do canal pode ser conseguida de acordo com a Fig. 1.3.40, e por outros métodos. Conforme mostrado, as molas C e N são colocadas sob o colar da buchd de jito M e sob o disco móvel B oposto à bucha de jito. Quando o bocal da máquina é pressionado contra o molde, pressiona ambas as partes do molde, e o material passa sem ser obstruído para a cavidade do molde. Após a complementa ção da pós-prensagem (pressão posterior), mas antes da abertura do molde, o bocal da máquina se retrai; a bucha de jito e o disco sobem, raspando os resíduos de canal dos produtos. Na abertura total do molde, os produtos e os resíduos de canal caem separa damen'te fora do molde. 1.3 .2.8. Resfriamento dos moldes de injeção g fato comprovado que o valor característico para o resfriamento de um corpo mais quente que sua vizinhança é dado pela razão entre sua superfície e seu peso:AIG = S. Se essa razão for alta, o corpo resfriará rapidamente; se a razão for baixa, resfriará devagar. Assim, os moldes, especialmente aqueles de produtos altos (por exemplo, os moldes de injeção de copos de plástiCO), aquecem-se durante a produção de tal forma que o produto exige maior tempo para solidificar-se, independentemente de sua pare de delgada. Portanto, o resfriamento do molde é absolutamente necessário para tais produtos, mas é desejável também em produtos mais baixos. A água geralmente é utilizada no resfriamento, recirculada com uma aparelhagem de recirculação. Os canos ou dutos de resfriamento ficam embutidos no molde. Para o resfriamento de machos de moldes, são freqüentemente utilizados canos de resfriamento. Seu esboço é mostrado pela Fig. 1.3 .41. O cano B é rosqueado no furo interno do macho A. A água de resfriamento flui através da conexão de cano-padrão C e sai através da junção D. A posição dos furos de resfriamento no molde é essencial. A Fig. 1.3.42 mostra o esboço dos resfriamentos correto e incorreto de um macho de molde . Embora a placa deJletora na Fig. 1.3.42a force a água refrigerante contra as paredes do furo, devido à redução da velocidade da água o resfriamento não é adequadamente eficiente. A solu ção correta é mostrada pela Fig. 1.3.42b, onde a inserção com sulco de formato de ros ca colocada no macho assegura a velocidade do fluxo e o espraiamento da água de resfriamento. No posicionamento dos furos de resfriamento, é necessário considerar que o resfria mento resulta no aquecimento da água; assim, o estágio de aquecimento e o efeito de 162 PLÁSTICOS Fig.1 .3.40. Mecanismo de corte do resíduo de canal. A =parte estacionária , B =disco móvel, C =molal D = inserção, E = parafuso limitador de cw:so, F = corpo do molde , G =pino que forma a superflcie interna do produto, H = disco, J =parafuso de sujeição para evitar que as partes do molde se separem, K e L ::: placas de sujeição da parte móvel, M =bucha de jito, N =mola. c PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 163 .-- Água Fig. 1.3.41. Arranjo para tubos de resfriamento. A = macho do molde, B == tubo de resfriamento, C = junção de entrada de água, D =junção de saída de água. oI bl Fig. 1.3.42. Resfriamentos incorreto e correto do macho do molde. 164 PLÁSTICOS resfriamento diminuem consideravelmente. Com moldes maiores, mais sistemas de resfriamento devem ser utilizados, de tal forma que a entrada de um sistema esteja colocada próxima à saída do outro. Os arranjos correto e incorreto podem ser vistos na Fig. 1.3.43. A água de resfriamento é ligada à parte estacionária do molde em seu ponto mais quente, e nas vizinhanças do jito. Em muitos casos, o jito é resfriado com um sistema de resfriamento separado. Não é aconselhável colocar os furos de resfriamento muito próximos da superfície que se quer resfriar, pois, mesmo se o resfriamento for eficien te, a temperatura da superfície resfriada será desigual. É aconselhável colocar os furos separados a uma distância de 3 a 6 d da cavidade do molde. a) Incorreta b) Melhor t t c) Correta Fig. 1.3.43. Conformações correta e incorreta dos furos de resfriamento. ./ ~ ...... T T PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 165 1.3.2.9. Ventilação dos moldes de injeção o construtor de moldes inexperiente freqüentemente é surpreendido pelo fato de que as providências para a livre passagem do ar preso na cavidade do molde foram desprezadas. O ar preso pode ser a causa de produtos deficientes, bollias "inexplicáveis". Esses defeitos surgem especialmente nos moldes que não têm ejetores. Se houver eje ~ A - B C E / / >-1 G K _ 1l"''''V~., Ix --L- . t---'-~ L 002-004 1~~' ,I~ 10" -~) ><: - -, ,., - - - "" Fig.1.3.44. Formação de dutos de ventilação. A = corpo inferior do molde, B = luva ejetora, C = pino ejetor, D = corpo superior do molde, E = incrustração temperada, F = cano de resfriamento de latão ou ferro, G = pino de desen~ate, H = sistema ejetor superior, J = sistema ejetor inferior, K = placa de sujeição da parte movei, L =barra ejetora. 166 PLÁSTICOS Duto de ventilação "-:;=~",*~~,j--- incorretamente arranjado Fig. 1.3.45. Arranjo incorreto dos dutos de ventilação. Duto de ventilação corretamente arranjado Fig. 1.3.46. Arranjo correto dos dutos de ventilação. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 167 tores no molde, então a folga do "ajuste livre" necessário será suficiente, na maioria dos casos, para que o ar - ou a maior parte dele - escape do molde. Em certos casos, sulcos de I a 3 mm de largura e 20 a 40 m de profundidade são feitos na parte do mol de 00 plano de divisão para assegurar a ventilação da cavidade do molde. Um exemplo de ventilação bem projetada é dado pela Fig. 1.3.44. O construtor tem de considerar onde instalar os dutos de ventilação no molde. Seria fútil colocar os sulcos de ventilação no plano de divisão do molde, produzindo a "bo ca" mostrada pela Fig. 1.3 .45 . Eles já ficariam bloqueados pelo material afluente no início do fluxo ; assim, esses sulcos não cumpririam sua missão. No exemplo , um furo de aproximadamente 0 ,05 a 0,1 mm de diâmetro foi broquea do na ponta do produto, na extremidade de furos que gradualmente se estreitam, com uma máquina de erosão por centelhas ou fagulhas (Fig. 1.3.46). Especialmente com um grande produto - se menor em determinado ponto - po dem ser admitidas partes de superfície de encaixe maiores, se sua estética o permitir, e a ventilação do molde pode ser assegurada pela instalação de inserções de bronze de concreção compactadas com um processo metalúrgico de granulação. Esse material é suficientemente poroso para que o ar escape da cavidade do molde sem bloquear os poros entre aS 'partículas de plástico. A inserção pode ter de 3 a 5 mm de espessura. Uns poucos furos são feitos no corpo de aço do molde por detrás da inserção, através dos quais o ar passa para fora . Tais inserções podem ser utilizadas também em moldes de compressão e moldes de transferência. 1.3.3. Efeito dos vários materiais termoplásticos no projeto dos moldes de injeção A extensão da queda de pressão em um canal de distribuição ou garganta de tamanho ótimo, em caso de utilização de vários plásticos, pode ser determinada através de cál culos reológicos, discutidos no Capítulo 2.2. Entretanto, os diagramas de tensão de cisalhamento em função da viscosidade necessários para os cálculos nem sempre estão disponíveis para o projetista; assim, algumas vezes os cálculos são difíceis de executar. Em casos mais simples, podem ser obtidas certas informações a respeito do comporta mento dos materiais no chamado "diagrama de comprimento de serpentina". Foi construído um molde de injeção, cuja cavidade é um canal de serpentina de 4,7 mm de diâmetro, e cujo raio aumenta de 12,5 mm por volta. O material nela é injetado o mais distante possível. Os materiais de viscosidades e temperaturas diferentes naturalmente resultam em serpentinas de diferentes compri mentos, que são característica do material na temperatura e pressão dadas (Fig. 1.3.47). Entretanto, é necessário enfatizar que o comprimento da serpentina fornece so mente informações gerais a respeito da viscosidade, já que foi montado para uma deter minada pressão (1 400 kp/cm na Fig. 1.3.47). Assim, não fornece qualquer informa ção sobre as condições que têm lugar com a variação de pressão. A despeito disso, pode-se afirmar o seguinte a partir dos diagramas: 1. Os materiais cuja curva apenas levemente dentro de amplos intervalos de tem peratura são moldáveis por injeção, e não são demasiadamente sensíveis à flutuação de temperatura. 2. Os materiais cujas curvas são quase horizontais, mas curtas, são menos adequados 168 PLÀSTICOS à moldagem de injeção, e são mais sensíveis à flutuação de temperaturas. E aconselhá vel aplicar maior pressão de moldagem de injeção, um sistema de resfriamento cuidado samente projetado e termostatos sensíveis. 3. Os materiais cujas curvas são curtas e quase verticais, devem ter um termostato extremamente sensível cuidadosamente projetado e um sistema de resfriamento ajus tável, pois são extremamente sensíveis mesmo à mínima variação de temperatura. Pode ser verificado no diagrama que as diferenças entre as propriedades dos mate riais são tão grandes que o molde que dá forma a um determinado material continua mente e quase sem desperdício, é completamente inútil para um outro material. Os materiais utilizados mais freqüentemente são os seguintes: 1. O poliestireno tem uma temperatura de moldagem de injeção de 150 a 270°C, e a pressão externa exigida é de 800 a 1 200 kp/cm2. A temperatura ótima do molde vai de 50 a 70°C. A contração é de aproximadamente 0,5%. A deliqüescência do material é excelente: não é sensível demais ao tamanho do jito ou dos canais de distribuição, nem às dimensões ou ao formato da garganta. Entretanto, o poliestireno é bastante rígido; assim, devem ser projetados ejetores adequados para paredes delgadas e nervu· ras altas. Os produtos devem deslizar para baixo ao invés de caírem da máquina ; caso contrário, poderão ocorrer rachaduras. 2. O poliestireno 51, copolímero acrilo-nitrila tem uma temperatura de moldagem de injeção de 160 a 280°C, e uma temperatura ótima de molde entre 60 e 80°C. Contração de 0,2 a 0 ,6%. E levemente mais viscoso, e mais sensível à temperatura de moldagem de injeção que o poliestireno. Devem ser utilizados canais e gargantas mais largos. E "00 E ~... 12 CO 'E OIe 1000 51 OI 'O 800 g c: OI E 600 .~ E8 "00 100 Pressão externa 1 400 kP/cm1 ! 9 /l{, ~ ~ /V ...... ~ ~V ~ 12 ---~ " /./ ~ .. -- ~~ V Id IJ ........-- ,. r-2 P ..-' ~~~~~ "/ /,;.. I / ~ V ~t/V // ./ -- v--- " ~ I \10 \LO \60 \80 100 no ZLO 160 U'J JO'O 310 3'0 Temperatura do material, °c Fig. 1.3.47. Diagrama de comprimento de serpentina. 1 =' PE MFI 20,2 =' PE MFI 7,3 =' PE MFI 2,4 =' PE MFI 0,3,5 =' PVC macio, 6 =' PVC duro, 7 = PMMA, 8 =' PMMA resistente ao calor, I) =' PA tipo 6,10"" PA tipo 11, 11 =' PA tipo 610, 12 = PA tipo 66, 13 "" PA 66 reforçado com fibra de vidro, 14 =' PP, 15 = PS, 16 = POMo PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 169 3. Acrilonitrilo-butadieno-estireno (polímero ABS) copolimerizado. Tem uma tem peratura de moldagem de injeção entre 180 e 250°C, e a pressão externa exigida é de aproximadamente 1 800 kp/cm2• A temperatura de molde ótima é de 60 a 80°C. A contração é de aproximadamente 0,4 a 0,6%. Flui com mais dificuldade que o poliestireno; assim, são preferidos canais de distribuição, assim como jitos e gargantas, de grande seção transversal. Os canais devem ter seção circular, ou, se isso for difícil, seção trapezoidal. A demanda relativamente alta de pressão interna e externa deve ser considerada durante o projeto do molde. A conicidade das paredes laterais deve ser de no mínimo 1 %. A vizinhança da entrada de material freqüentemente não é adequada; assim, a garganta deve ficar na superfície interna, invisível, do produto. É aconselhável afastar o material afluente da direção de entrada, isto é, o jato de material deve ser diri gido para a parede do produto maispróxima, ou para uma inserção ou macho; assim, evita-se a extratificação do material . 4 . As variedades de polietileno produzidas em alta e baixa pressão são conhecidas. A temperatura de moldagem de injeção do polietileno produzido à baixa pressão está entre 180 a 280°C, e a temperatura de molde ótima entre 50 e 60°C. A pressã'o exter na exigida é de 600 a 1 500 kp/cm2 . A contração fica entre 1,5 a 3,0%. É facilmente moldável por injeção. A estrutura do material do produto depende da velocidade do resfriamento; assim, é aconselhável resfriar o produto numa velocidade rápida, mas unifonne. Os jitos devem ser curtos e com grande seção transversal. A partir de alguns de seus tipos, como o Hostalen GD ou GC, produtos de paredes especialmente fmas podem ser feitos numa temperatura de material entre 200 e 300 °c, e numa pressão específica relativamente alta (cerca de 1 500 kp/cm2 ). 5 . Polietileno produzido em alta pressão (Lupolen H, Oppanol B) tem uma tempe ratura de moldagem de injeção de 140 a 220°C, e uma temperatura ótima de molde de 40 a 60°C. A pressão específica exigida é de 600 a I 200 kp/cm2. Contraçã'o entre 1,5 e 3,0%. Requer um molde cuidadosa e unifonnemente resfriado; portanto, na maioria dos casos, o molde é projetado de fonna a ter a entrada de água refrigerante próxima da garganta. Com grandes produtos é praticável aplicar vários sistemas de água de refrigeração/ara assegurar resfriamento uniforme. Os canais devem ter seção transversal circular. aconselhável deixar um espaço vago em oposição à garganta de entrada para o material frio, ao invés de lançá-lo sobre o produto. De acordo com a experiência, peças longas e delgadas ficam empenadas se a cavidade do molde for preenclúda a partir da parte central do lado longo; assim, é melhor colocar a garganta no lado mais estreito. Grandes produtos devem ser injetados através de mais gargantas de ponta . 6. O polipropileno tem uma temperatura de moldagem de injeção de 200 a 250°C e uma temperatura de molde ótima de 50 a 60°C. A pressão externa exigida é 1 200 a 1 800 kp/cm 2 • Contraçã"o entre 1 e 2%. Com este material, também, é aconselhá vel colocar a conexão de água de refrigeraçã'o próxima da garganta. Em caso de espes sura de parede não-uniforme, freqüentemente ocorrerão bolhas. Assim, a acumulação de material deve ser evitada nas junções com as paredes laterais. O comprimento do jito e dos canais de distribuição deve ser de no máximo 150 vezes a espessura da parede do produto, e a seção transversal da garganta deve ter no mínimo I x 0,75 rum. Um duto de ventilação de 0,025 a 0,050 rum de profundidade e 1 a 2 rum de largura é usinado no molde, possivelmente em vários lugares. 7. O metacriÚlto de polimetilo tem uma temperatura de moldagem de injeção de ) 170 PLÁSTICOS 160 a 250°C, e uma temperatura ótima de molde entre 60 e 80°C. A exigência de pressão externa vai de 1 500 a 2 500 kp/cm2 • A contração fica entre 0,2 a 0,6%. O ma terial fundido é muito grosso; assim, devem ser utilizadas seções transversais e canais e gargantas maiores e com paredes mais grossas. Os ejetores também devem ser dimensio nados para terem maior resistência. Para evitar a corrugação da superfície, o material afluente é dirigido para as paredes laterais da cavidade, ou para a parte que forma o furo - se houver uma - e, assim, o material n[o ficará estratificado como resultado do impacto. ~ altamente higroscópico; assim, freqüentemente é secado entre 6 a 8 horas a 9Q Oll 100°C, antes de ser utilizado. Logo acima do ponto de fus[o o material começa a de';integrar-se. As peças devem ser resfriadas lentamente; se não for assim, as tensões internas surgidas poderão causar rachaduras. 8. Os poliamidas têm uma temperatura de moldagem de injeção entre 200 e 270 De e uma temperatura de molde ótima de 60 a 100 vc. A pressão externa exigida é de 800 a 1 450 kp/cm2. A contração fica entre 0,8 e 3,0%, dependendo do processamento, condições de resfriamento, formato da peça, etc. A fusão repentina e a deliqüescência são características de todas as suas várias qualidades. Portanto, têm de ser utilizados bocais controlados manual ou automaticamente, pois, do contrário, o material trans bordará. A solidificação repentina é perigosa, especialmente quando a seção transver· sal crescer sem transição , onde o fluxo de material tem sua velocidade diminuída brus camente . Tais pontos devem ser evitados. No início da moldagem de injeção é utilizado um molde pré-aquecido. Antes da utilização, o material é seco a vácuo a cerca de 80°C. O produto seco e lentamente resfriado produzido com um molde quente fica livre de tensões e é dimensionalmente estável. 9. O PVC duro tem uma temperatura de moldagem de injeção entre 140 e 170°C, e uma temperatura de molde ótima de 40 a 60 Cc. A pressão externa exigida é de 1 000 a 2 000 kp/cm2 A contração vai de 0,4 a 0 ,6%. O fluxo de material não é facili tado pelo aumento de temperatura, pois facilmente desintegra; excelentes produtos podem ser feitos por uma máquina de moldagem de injeção de rosca, devido à alta pressão necessária. O jito e os canais de distribuição s[o projetados de forma a serem muito curtos e com grande seção transversal; caso contrário, como resultado do atrito, o material começará a se desintegrar. Por essa razão, a entrada em canal quente não poderá ser utilizada. Na desintegração do material, desenvolve-se vapor de ácido clorí drico; assim, todas as partes do molde devem ser cromadas. Mesmo assim, há risco de o material do molde ser atacado pelos vapores mais cedo ou mais tarde. Uma lente deve ser formada na extremidade dos canais de distribuição, para que o material que tenha restado do ciclo anterior e tenha ficado descolorido pelo efeito do calor passe para ela ao invés de para o produto. 10. O PVC macio é um material um pouco mais agradável que o duro. Uma garganta de seção transversal maior deve ser projetada para as peças de paredes finas; de outra forma, como resultado do atrito, os materiais começarão a se desintegrar. O compri mento do canal deve ser de, no máximo, 80 a 100 vezes a espessura da parede. Nem o uso de garganta de ponta e nem o da moldagem de injeção com jito e corpo são reco mendados, pois as condições de temperatura são difíceis de controlar. Controle de temperatura preciso e duração de ciclo pequena são as condições para a produção de peças sem defeitos. É aconselhável a utilização de uma máquina de moldagem de inje ção de rosca. Os produtos feitos de material macio são flexiveis; assim, o produto pode ser feito com rebaixos menores . Flg. 1.3.48. Molde de injeção de produtos internamente rosados com entrada lateral (feito pela VSZM - Fabrica de plásticos e isoladores elétricos). A = luva formadora de rosca , 8, C, D e E = engrenagens, F = cabo de rosca grossa , G =porca, H =luva, K = porca, L = placa ejetora,M = pino ejetor. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 171 lI. Derivados de celulose (acetato de celulose e butirato de acetato de celulose) têm uma temperatura de molda§em de injeção entre 160 e 220°C, e uma temperatura de molde ótima de 40 a 70 C. A pressão externa exigida é de 800 a 1 200 kp/cm2• A contração fica entre 0,4 e 0,7%. Fluem bem e facilmente; assim, podem ser projeta dos canais mais longos, menores seções transversais, gargantas de ponta. São materiais higroscópicos, que devem ser secados antes do processamento. 12. O policarbonato tem uma temperatura de moldagem de injeção entre 240 a 300°C, e uma temperatura ótima de molde de 80 a 100 oCo A exigência de pressão externa vai de I 200 a 1 500 kp/cm2 • Con,tração, de 0,7 a 0,8%. Não desintegra rapi damente, mesmo em temperaturas altas (300 °C); assim, não é um material sensível. Independentemente disso, é bastante denso. Mesmo na condição de fundido, flui com dificuldade;con.seqüentemente, devem ser projetados canais grossos e gargantas de grandes seções transversais . e necessário temperar o molde, pois, caso contrário, logo se tornará gasto. O molde deve ser aquecido no acionamento, e os canais de distribui ção devem ter extremidades lenticulares. 13 . Resina de acetoI ("Delrin "). A seção transversal da garganta deve ser maior que a projetada para a moldagem de injeção dos poliam idos. 1.3.4. Moldes de produtos com rosca As roscas externas ou internas do produto, assim como as roscas de peças prensadas, podem ser formadas com luvas ou pinos roscados. A ejeção rápida e segura dos produ tos causa certas dificuldades, já que os moldes de injeção geralmente são do tipo de cavidades múltiplas. As luvas ou pinos roscados são movidos, na maioria dos casos, por engrenagens menores, ajustadas concentricamente a uma engrenagem movida central mente . Os moldes são projetados de forma que a luva ou o pino tenham o mesmo passo também no lado oposto do produto; assim, saem do produto durante a rotação. Depois disso não há nada que evite a remoção dos produtos e do resíduo de canal possivelmente já separados uns do outro - com um dos sistemas ejetores descritos. A aplicação dos princípios anteriores é mostrada pela Fig. 1.3.48. A luva A, que forma as roscas internas, é movida pelas engrenagens B, C, De E. Na extremidade do eixo da engrenagem E há um cabo F de rosca de passo grosso e forte, que gira na porca G do mecanismo ejetor. A porca desliza dentro dos sulcos da luva H. Quando a máquina abre o molde, a porca G move-se nwna direção axial; assim gira o eixo F, que, através de transmissão, finalmente gira a luva A. A extremidade inferior da luva A gira na porca K, que tem o mesmo passo do produto. Quando a luva é desrosqueada, no final da abertura dos pinos ejetores M fixadas à placa ejetora L, esta levanta as tampas conectadas pelo resíduo de canal, retirando-as do molde. Com rela ção à operação correta, o passo entre o cabo F e a porca G é essencial. Com relação à transmissão de potência, quanto mais forte o passo, mais desejável. O número de roscas necessário é determinado pela transmissão por engrenagens e pelo número de roscas do produto. Freqüentemente é difícil harmonizar esses dois parâmetros. Neste caso, devi do ao tamanho da máquina e do molde, seria desejável uma rosca de passo variável. Por essa razão, o procedimento seguinte (v. Bibl., 3), relativo à produçNo de parafusos de passo variável, será interessante. C E F G // / N Fig.1.3.49. Molde de injeção de produtos roscados com entrada central ao produto. A = placa de sujeição da parte estacionaria, B = bucha de jito, C = canal aquecido, D = bocal , E e F = corpos de molde, G = pino formador de rosca do produto, H = luva flanjada,J e K = engrena gens, L = parafuso de rosca de passo grosso e múltiplas entradas de passo forte,M =barra transver sal do ejetor, N = porca,P = pino, R = anel de rolamento de esferas, S = placa de sujeição de parte . móvel, T = pino, U = placa extra tora . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 173 Quatro sulcos igualmente espaçados são usinados numa barra de aço de tamanho adequado e seção transversal circular; a seguir, ela é aquecida a 850 ou 900°C. É presa em um torno e torneada de acordo com o passo desejado. Com um pouco de prática o passo variável poderá ser feito desta forma, de acordo com a extensão do tornea mento: um passo forte em uma das extremidades da barra para a potência necessária para acionar os pinos roscados, e um passo largo na outra para aumentar o número de rotações. Tais pinos de seção circular, deslizando em sulcos, são utilizados para as ros cas para cada porca, que são fIxadas em um anel com um furo que se encaixa ao diâmetro externo da barra. Embora o molde mostrado pela Fig. 1.3.48 funcionasse bem na prática, não pode ser considerado como uma solução perfeita. O "defeito" está em os produtos caírem fora da máquina, pois estando suspensos no resíduo do jito poderiam ser facilmente ajudadas a subir com a aplicação da garganta de túnel, pois os produtos quebram o cabo no estágio de eje.ção. Entretanto, a entrada lateral é um defeito mais sério do mol de, pois desenvolvem-se pontos fracos no ponto oposto à entrada, e na prática pode ocorrer que a tampa quebre nesse ponto. Uma solução prática é mostrada pela Fig. 1.3.49. Conforme mostrado pelo corte transversal, a entrada (garganta de ponta) fIca ao centro de cada produto; assim, espera-se obter produtos de resistência uniforme, o que é necessário devido às paredes delgadas. A rosca é formada pelo pino G, movido pela engrenagem J e pela engrenagem de conexão K. Uma rosca múltipla (grossa) da porca de parafuso L de passo forte é usinada no furo dessa engrenagem. Quando o molde abre, o parafuso L. preso com contrapinos para que não gire, força as engrenagensK e J a girar. Na parte inferior do parafuso formador de rosca G, na porca N, há uma rosca de passo idêntico ao do produto; assim, o parafuso não somente gira, mas sai da rosca do produto. Ao fim da abertura do molde, a barra transversal M faz contato com o pino P, que levanta a placa extratora U; com isso, ejeta-se o produto do molde. Os canais de distribuição são usinados na placa de retenção da parte estacionária do molde; portanto. devem ser feitos furos para o cartucho de aquecimento e o ter mostato. Se a parte roscada do produto for muito longa, então será necessária uma longa bar ra roscada para girar o sistema de engrenagens, no desrosqueamento. Seria difícil mon tar o molde na máquina. Entretanto, o arranjo mostrado pela Fig. 1.3.50 pode ser utilizado. Neste arranjo de molde, o parafuso de passo grosso e forte D é fixado à parte estacionária do molde em uma das extremidades (não ao centro). A parte da luva E superior com rosca fêmea é conectada a esse parafuso. A engrenagem G é fixada à mes ma luva, ligada à engrenagem central H, fixada à luva J. A engrenagem K fica na parte superior da luva J conectada à engrenagem L, que fica assentada na base do parafuso M, que forma as roscas do produto. Na abertura do molde, o parafuso D, fixo contra rotação, força a luva a girar em mancais corrediços F e T, e a engrenagem fixada a ela desrosqueia os parafusos M das roscas dos produtos através das engrenagens H, K e L. A parte inferior do parafuso também é provida de rosca, cujo passo concorda com o passo dos produtos; assim, quando o parafuso é girado, move-se numa direção axial. (Sem esse movimento, o giro do parafuso G cisalliaria as roscas do produto.) Depois do desrosqueamento do para fuso, a barra ejetora P do molde levanta as placas ejetoras N, e os pinos ejetores C fixa dos entre eles retiram os produtos de suas cavidades. A placa ejetora é retornada à sua 174 PLÁSTICOS / \ / / A B C o E F N M p _~ L ) 5 G Fig. 1.3.50. Molde de injeção de produtos roscados; a rosca que gira as engrenagens é fixada à lateral do molde. A e B = corpos do molde, C = pinos ejetores, D =parafuso de rosca grossa de múltipla entrada de passo forte, E = luva com a parte superior roscada, F = manca! deslizante, G e H = engrenagens, J = luva, K e L = engrenagens, M = parafuso formador de rosca no produto, N = placa ejetora, P = barra ejetora, R = parafuso de sujeição, R = parafuso de sujeição, S = porca, de passo idêntico ao da rosca do produto, T = manca! deslizante. s ~I~~r~ A 8 c D----~~-I ~dd~ I ~ E - ~'li ~-~1 N'r IAl 'l11'JII I V1 -$ li' , W H ~ l IK\i,~~//rt1!~11 n~ ~ u v R z K Fig.1.3.51 . Molde de injeção de produtos roscados; o parafuso que gira as engrenagens fica no centro do corpo do molde. A = corpo de molde superior, B = corpo, C = bocal, D = corpode molde inferior, E = parafuso formador da rosca do produto, F = luva tlanjada, G = molas, H e J = engrenagens, K = parafuso de rosca grossa de múltiplas entradas de passo forte, L = luva roscada com altura ajustável, M = luva fixada à parte estacionária, N = chaveta, P = mancal de esferas, R = luva externa, S = mancal de pressão bidirecional, T = placa ejetara, U = parafuso de fixação, V = disco do molde, W = cilindro flanjado, Z = placa inferior do molde. 176 PLÃSTICOS posição original pelas molas aplicadas à barra ejetora, não mostradas no desenho. O molde deve ser aberto, ou deverá ser preso na máquina de tal forma que a extremi dade do parafuso D permaneça na rosca E em um comprimento adequado ao diâmetro do parafuso. Se permitido pelo formato dos produtos, um parafuso múltiplo grosso de passo for te poderá ser colocado no centro do molde, e também em seu interior (Fig. 1.3.51). Com tais moldes, o parafuso K deve ser fixado à parte móvel do molde. A porca M é fIxada por mancais de esferas na parte estacionária do molde, com a rosca fêmea usinada apenas em sua parte inferior, e gira na rosca do parafuso. A porca M inclui tam ém a chaveta N, que desliza no trilho prismático da luva R. Quando o molde começa a abrir, o parafuso de rosca grossa K, fixado com a chave ta, força a porca Ma girar, levando consigo a luva R. A engrenagem central J é fixada a essa luva, que é conectada às engrenagens H posicionadas no eixo de cada cavidade de molde. Na aber tura, essas também começam a girar e desrosqueiam a rosca dos pinos E do produto. Com essa construção, também, o pino E encaixa-se à porca L, que pode ter ajustada sua altura, mas também fixada. No instante em que as duas peças do molde estiverem suficientemente afastadas entre si, a fresa roscada E já estará desrosqueada do produto. O flange externo da luva M faz contato com o cilindro com flanges W, levantando-o, e assim ejetando os produtos do molde com a ajuda da luva com flanges F. No fecha mento do molde, o pino E volta à sua posição original, e as molas G pressionam a placa ejetora I para a sua posição original . Assim, o molde está pronto para receber o lote seguinte de material. Como mostrado, o molde tem operação totalmente automática. Ao invés da barra roscada, o motor embutido, juntamente com a já mencionada transmissão, também pode ser utilizado para desrosquear os parafusos formadores de roscas. Se houver espaço disponível suficiente na máquina de moldagem de injeção, então a embreagem, flexível ao eixo do motor, deve ser embutida juntamente com a transmis são . Isso é devido aos impactos totalmente desagradáveis que surgem nas posições ex tremas durante o rosqueamento e o desrosqueamento da luva, que assim são amorte cidos. Se uma máquina hidráulica (a óleo) for disponível, também poderá muito bem ser utilizada. Se a aplicabilidade do produto permitir que a rosca seja descontínua (embora fosse suficiente haver rosca nos dois lados opostos em cerca de um quarto de circunferência), bons resultados poderão ser conseguidos com um molde muito mais simples e barato, conforme mostrado pela Fig. 1.3.52. Nesta parte do molde a rosca é formada por duas peças de molde: A, deslizando na parte B do molde. Se a barra ejetora da placa ejetora D fizer contato com o amortecedor da máquina, então as partes A do molde, rosqueadas na extremidade superior e deslizando no sulco em "T" da base, não somen te levantarão os produtos, mas, como se aproximarão, liberarão as roscas. Pode ser conduzido ar comprimido através do duto E na parte intermediária onde, durante o movimento para cima, o ar sai através do duto F, colocando os produtos para fora do macho. As desvantagens do molde são a entrada lateral e o fato de que os produtos têm de ser separados subseqüentemente - numa operação separada - do resíduo de canal. Recentemente, o macho dobrável ou de fechamento automático, mostrado pela PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 177 lk'V~, t t " t ,J, l "s: \ U o . "/+. \ 317 ,+ \ (~\ jr--,- - 'fZl \..+H-tt\ . / / .. ,,+/ ----t-"/ \ "' ,I. (+, \ / /' ----'I --- ' / \ +--i " Fig. 1.3.52. Esboço de molde de injeção, em caso de a rosca do produto ser descontínua (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos), A = segmentos móveis do molde, B = peça interna fixa sem rosca, C = corpo do molde, D = placa ejetora,E = duto de ar, F = canal de desvio. 178 PLÁSTICOS A Fig. 1.3.53. ~cho dobrável (de fechamento automático) para a produção de produtos roscados. A rosca pode ser feita na parte do macho com diâmetro A e expandir-se ao comprimento L. A fresa colocada no centro de forças expande os segmentos de mola quando pressionada. Se puxada para fora do furo, o diâmetro externo seria reduzido a B. C = (A-B)f2 . Fig. 1.3.53, surgiu no mercado . A parte superior do macho consiste de 6 partes mais finas e 6 mais grossas de uma seção transversal triangular. As partes, antes do endu· recimento, slro dobradas na direçlro do centro do macho (permanentemente deforma das), as peças mais finas em um grau maior, e as peças mais grossas em um grau menOr. Depois da dobradura permanente, a base do macho é endurecida e temperada à dureza de mola. Se uma fresa de diâmetro adequado em relação ao furo for introduzida no macho preparado, as peças se expandirão (retomando à sua posição original), forman do assim um círculo de maior diâmetro, novamente. O usuário poderá cortar uma rosca opcional na parte superior do macho. Quando se utilizam tais machos, não é preciso desrosquear os produtos, basta puxar a fresa adequada do macho. As peças flexíveis são polidas de tal forma que a localização dos segmentos dificilmente fica visível nos produtos. 1.3.5. Moldes de injeção de produtos rebaixados Para a moldagem de injeção de produtos rebaixados - assim como para a moldagem de compressão - podem ser utilizados vários tipos de construções de moldes . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 179 1.3.5.1. Moldes com macho lateral A Fig. 1.3 .54 mostra um corte de um molde de injeção para a produção do bloco termínal já discutido. Os furos superiores do produto A são formados pelos pinos B e os furos laterais pelos machos C. Estes últimos assentam-se na inserção lateral D, de cujas duas extrenúdades (indicadas pelo círculo tracejado no diagrama) projetam-se dois pinos E; estes movem-se na trajetória forçada F (mostrada igualmente em linha tracejada). Na abertura do molde, o produto é mantido no lugar pelos machos C. Na fase intermediária da abertura do molde, a trajetória forçada F puxa os machos do produto. Então, na fase final da abertura, o amortecedor da máquina pressiona a placa ejetora G; assim, os pinos ejetores H retiram o produto da cavidade do molde. Junta mente com os produtos, o cabo ejetor intermediário K prensa o resíduo de canal para fora da cavidade, onde estava retido até então, devido ao rebaixo. Deve ser observado que as inserções laterais D são travadas pelo píno L, para evitar o deslocamento pelo fluxo de material. Freqüentemente são utilizados machos laterais acionados por um cilindro hidráu lico em moldes de cavidades múltiplas, para a formação de rebaixos. A Fig. 1.3.55 A E Ll:SJ:Gçi ;Z~ - L ---D /'.11/ / F - ---H --K - -t--- G Fig. 1.3.54. Molde de injeção com Inserção lateral (para a produção de blocos terminais) (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A = produto, B = pinos, C = machos laterais, D = inserção lateral, E = pino-guia, F = trajetória forçada, G = placa ejetora, H e K = pinos ejetores, L = trava. L 180 PLÁSTICOS A 8 c ,.l----J.- - I- F J Fig. 1.3.55. Movimentação (acionamento) dos machos laterais com cilindro hidráulico(para a produção de cabos - feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). . A == machos de formação de furo interno, B == cabo , C == placa de retenção para os machos A , D == cilindro hidráulico, E == placa ejetora, F = du tos de. água de refrigeração. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 181 mostra o desenho de um molde de quatro cavidades adequado à moldagem de injeção de car os plásticos. O furo interno dos cabos externamente nervurados é 'armado pelos machos A, e é acionado pelo cilindro hidráulico fixado ao cabo B. Naturalmente, os machos são fixados a uma placa comum C, e suas pontas são mantidas em posição de recuo. O cilindro hidráulictJ é controlado pelo sistema automático pertinente à máqui na de moldagem de injeção. O molde ainda permanece fechado enquanto o cilindro hidráulico puxa os machos para fora do produto. O molde abre-se no plano I. O ma ~DesenhoJ I t do produto F B c Fig.1.3.56. Parte do molde que forma o rebaixo é levantada pelos ejetores C e puxada para fora dos produtos pelas molasD. A e B = inserções laterais, C = pinos ejetores, D = mola, E = parafuso de tração, F = pino ejetor. 182 PLÁSTICOS terial que permanecer nos canais será levantado pelos cinco pinos ejetores, cujas pon tas têm a forma mostrada pela Fig. 1.3.37a. Os produtos são retirados do molde junta mente com o resíduo de canal. O molde é resfriado pela água que circula nos dutos F. Se o rebaixo não for muito aprofundado no produto, a construção mostrada pela Fig. 1.3.56 poderá ser convenientemente usada . As inserções laterais A e B, que for mam os rebaixos, são levantadas pelos pinos ejetores de ponta arredondada C após a solidificação do produto, e as molas D, com as roscas E, retiram-nas do rebaixo do produto. O produto permanece no centro, pois os ejetores F permitem somente um leve movimento lateral. Naturalmente, a construção também pode ser utilizada com moldes de múltiplas cavidades. 1.3.5.2. Moldes com pino-guia e barra-guia A trajetória forçada freqüentemente é utilizada no interior do molde, ao invés de exteriormente a ele. Neste caso, são usadas duas construções: 1) pinos-guias inclina dos de seção circular, ou 2) barras-guias de seção quadrangular. ""I "'2C/o_)o· "" 2"'15°- 10° Fig.1.3.57. Pino-guia (a) com barra-guia (b) para o acionamento das partes de molde para rebaixos. bJ PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 183 A produção n9 1 é mais fácil - pode ser feita através de tomeamento e retifi caç1fo - e a n9 2 é mais complicada. A escolha entre os dois é decidida pela fase da abertura do molde na qual o movimento do elemento de molde que forma o rebaixo toma-se necessário. Se for desejável que a parte do molde com rebaixo seja retirada do produto com uma pequena demora, então deverão ser utilizados pinos-guias, e se for desejada a retirada liIwna fase posterior, devenro ser utilizadas barras-guias. A barra guia é mais adequada para wn curso maior que o pino-guia (Fig. 1.3 .57a e b). Em ambos os casos, é necessário assegurar que a parte móvel do molde posicio ne-se no local exato antes do ciclo de moldagem de injeção seguinte. Isso não deve ser deixado aos cuidados do pino-guia ou da barra-guia, mas deverão ser embutidas no molde inserções separadas - possivelmente temperadas. A inclinação do pino-guia deve ser de 20 a 25° em relação à direção do movimento do molde. A cavidade cônica da parte móvel do molde deve ter paredes inclinadas de mais 2 ou 30, pois de outra fo,rma poderão ocorrer choques durante a abertura. A incli nação das barras-guias deve ser wn pouco maior, mas não é aconselhável projetar um0ângulo maior que 30 , pois a força de abertura será consideravelmente reduzida. Nesse 0 caso, é suficiente que a cavidade cônica faça um ângulo de 15 a 20 com o eixo do molde. para assegurar a posição da peça móvel. A peça móvel do molde é formada con forme mostrado pela figura, cuidando-se para que a reta que liga os pontos de ambos os lados da trajetória de mudança da barra-guia (mostrada em linha ponto-traço na figura) fique paralela à reta que liga à projeção bidirecional do furo da peça móvel (mostrado em linha ponto-traço no diagrama). Se o pino-guia, ou a barra-guia, estiver na parte estacionária do molde, então a parte que formará o rebaixo irá mover-se em um trilho usinado na parte móvel do molde. A formação do pino-guia ou da barra-guia pode ser estudada através da Fig. 1.3.57, e a instalação correta poderá ser vista em outros exemplos. A Fig. 1.3.58 mostra o corte de um molde com pinos-guias. Existem intervalos laterais de 2,5 mm de largura e 10 mm de comprimento nos dois lados opostos do pro duto, formado pelo macho deslizante A. O molde primeiro abre no plano I como efei to da mola B. No início do movimento, o pino-guia C puxa o macho deslizante que forma o rebaixo para fora do produto, cuja posição de retirada é assegurada pela esfera suportada pela mola E, enquanto sua posição de retração é assegurada pelo amortece dor G. Na fase posterior da abertura, a barra fixada à placa ejetora H (que não é mos trada) faz contato com o amortecedor da máquina, cujo resultado é a elevação da placa extratora K pelos pinos ejetores J, retirando o produto do macho L. Ao mesmo tem po, a placa ejetora M, colocada ao centro do produto, comprime o resíduo de canal da cavidade de rebaixo. O molde é resfriado pela água que circula em dois dutos simetri camente colocados N. Embora o molde seja mostrado na figura como um molde de wna só cavidade, nã'o há nada que impeça de construí-lo como wn molde de múltiplas cavidades através da utilização de canais de distribuição em arranjo idêntico. A Fig. 1.3.59 mostra a construção de wn molde com barras-guias. Existem inter valos laterais em todos os lados do produto, formado neste caso pelo macho deslizan te A. O molde abre somente no plano I. Na fase inicial da abertura, os pinos B que for mam os furos são puxados primeiro (em cerca de metade de sua extensão) quando o macho lateral, controlado pela barra-guia C, também sai do produto. A extração é faci litada pela mola D; sua protensão pode ser ajustada através da porca F. O curso do macho deslizante é assegurado pelo pino G, e sua posição de retração pelo parador H, 184 PLÁSTICOS A Fig. 1.3.58. Partes do molde que formam os intervalos laterais do produto, acionadas por pínos-guias (feito pela VSZM - Fábrica de moldes e isoladores elétricos). A =macho lateral, B =mola, C = píno-guía, E =mola, H = placa ejetora,J =pino ejetor, K = placa extra tora, L = macho, M = pino ejetor do resíduo de canal, N = duto de resfriamento. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 185 H E F .- A c G . ~ I '-r---' I /1 B I .H'--v4--h-L--h-V-J- K I ' ~ /! J ~ <@0 S;, B ~ ~ ~;J -~~ , ~r ~. C) -. CI) - "tO- I(~ '.,. ~ I() '---,----------'1 1 ," I ' ~ ~ g I ' .~ . ~~. m: , L ~=!@f;~" ~ T I "T _~ - L ____ Fig. 1.3.59. As partes do molde que formam os furos laterais do produto são acionadas pelas barras-guias. A = macho deslizante lateral, B =pinos que formam os furos do produto, C =barra-guia,D =mo Ia, E =parafuso de fixação, F =porca que controla o pré-tensionamento da mola, G =pino limita dor de curso, H = entrada de parada, J = placa ejetora, K = pino ejetor, L = macho,M = duto de água de refrigeração. 186 PLÁSTICOS que pode ser ajustado precisamente com um parafuso. Na fase posterior da abertura do molde, os pinos ejetares K fIxados à placa ejetora J puxam o produto para fora do macho L. O molde é resfriado pela água que flui no duto M e na cavidade em torno dela. 1.3.5.3. Moldes divididos Os moldes divididos são utilizados freqüentemente para a produção de peças rebaixadas. A Fig . 1.3.60 mostra um exemplo. O produto (o cabo de uma máquina para polir assoalhos) é usinado em duas metades do molde, A e B, guiadas pelas nervuras inclina das C. A cavidade interna da peça é formada pelo macho E, acionado pela trajetória c A c -+ 8 I - i±- .-+-----<~--,f__---II_ Fig. 1.3.60. Molde de injeção dividido para produto rebaixado (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A e B = calços em forma de tron~o de pirâmide, C == nervuras-guias, D == trajetória forçada, E = macho movei, F e H == cabos eJetores, G = placa ejetora, K = corrediça, L = parte estacionária, M = placa inferior. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 187 G • I' ( , I~, ( ~<íffit4" \::~'<i:' f--~~~~~mi~~ A B c- o F r//71 11 H ~(//II'5 '»» )~ 0-+ ~: I +t .~ :1"' I r :+ +-e- Fig. 1.3.61. Molde dividido formado a partir de várias partes. A = inserções cônicas, quatro para cada cavidade,B =inserção com colar, e =disco, D =mola, E =pino temperado, F = pinos ejetores, quatro para cada produto, G = pino móvel,H = placas ejetoras. Pino sólido F ~---l---t--ITlI G c Desenho do produto FIg. 1.3.62. Molde para a produção de polia com sulco em V. A . B e C = as inserções que formam os rebaixos são levantadas pelos ejetores D e abertas pelo macho E. A peça é puxada para fora pelo pino G e pela luva F. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 189 forçada D. Depois da moldagem de injeção, a parte móvel do molde afasta-se da placa L. A trajetória puxa o macho D - que forma o furo do produto - para fora do pro duto, e libera o pino de travação deslizante K. No decorrer da abertura posterior, a barra paradora da máquina pressiona a placa ejetora G, resultando disso que as meias -inserções A e B são levantadas com o cabo ejetor H. Ao mesmo tempo, a placa ejetora choca-se contra a placa-base M. Nesse momento, o cabo ejetor F também eleva o meca nismo deslizante K, de forma que o macho possa subir com as meias-peças A e B. Quando a placa ejetora faz contato com a placa-base, as metades A e B já estão total mente abertas; assim, o produto pode ser facilmente retirado do macho. O molde divi dido pode ser feito - se necessário - a partir de várias peças. Um bom exemplo é mostrado pela Fig. 1.3.61. Os quatro lados do produto têm um recesso de 2,5 mm de profundidade e 9 mm de diâmetro . Este é formado pelas inserções cônicas, quatro para cada produto. As inserções, se o molde estiver aberto, serão mantidas separadas - devi do ao colar de inserção B - pelo disco C elevado pela mola D. Assim, nessa posição, os pinos ejetores F, fixados entre as placas ejetoras H, poderão levantar os produtos para fora do molde. Enquanto o molde está fechando, a parte estacionária do molde pres siona para baixo as inserções A, que se fecham. As placas ejetoras também são puxadas para trás pela 'mola da barra ejetora do molde (n[o ilustrada no diagrama); assim, o ciclo seguinte pode começar. A queda das inserções A é evitada pelos pinos temperados E colocados no sulco adequado. Uma solução simples e engenhosa é mostrada pela Fig . 1.3.62. Os rebaixos do pro duto (uma polia em V) são formados pelas inserções A, B e C. Depois da solidificação do produto, as inserções são levantadas pelos pinos ejetores D, que são forçados a abrir pelo macho E fixado no centro. O produto é puxado pela luva F, para fora do pino G, que forma o furo intermediário . 1.3.5.4. Molde de produtos intemamente rebaixados O projeto do molde de injeção para rebaixos intemos de produtos causa problemas sérios para o projetista na maioria dos casos, devido às pequenas dimensões não permi tirem o uso das construções de molde descritas até agora. Entretanto, se o produto for feito de PVC macio ou polietileno, poderá ser removido do molde com rebaixo sem qualquer solução especial, devido a sua deformação flexível na remoção. A Fig. 1.3.63 mostra o molde para a produção de uma tampa de garrafa de vinho. O interior dessa tampa deve seguir o colar de diâmetro maior encontrado no gargalo da garrafa, o que significa um rebaixo com relação ao produto. Foi projetado um molde de canal quente de seis cavidades, a partir do qual as tampas eram removidas pelos pinos ejetores A assentadas na cavidade cônica, e com luvas C que se movem juntamente com os pinos. Na fase subseqüente da remoção, o pino-guia D separava as travas E, portanto parando as luvas. O produto era removido somente pelo pino A . Entretanto, no teste do molde descobriu-se que a parede delgada do produto agarrava-se de tal modo à luva que a parte superior da tampa quebrava durante a ejeção. O molde teve de ser modificado conforme mostrado pela Fig. 1.3.63b. O produto é removido do molde em duas eta pas: a placa ejetora B levanta a luva de formato alterado C e o pino ejetor A ao mesmo tempo, removendo, assim, o produto do invólucro G. Na fase subseqüente da remoçlfo, o pino-guia D separa as travas E; conseqüentemente, a placa ejetora F e a luva fixada a ela param. Daí em diante somente o pino ejetor A levanta os produtos, cuja super 190 PLÁSTICOS G o F E B ,~ ...'" .~ .... .. ~ "O l ::l '" OI '< Fig.1.3.63. Os produtos feitos de material macio (por exemplo, polietlleno) podem ser puxados pua fora do macho se o rebaixo não for muito fundo (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). Molde de injeção para tampa de garrafa de vinho. a) construção incorreta, b) construção correta,A = pino ejetar, B = placa ejetara, C = luva ejetara, D =pino-guia, E = trava, F = placa ejetora, G = caixa do molde . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 191 fície - como resultado da modificação da luva - não mais atrita-se contra o molde . Com esta modificação foi eliminado o defeito mencionado: o produto fica com a parte inferior livre - devido à sua flexibilidade, é removido do molde sem qualquer defor mação permanente . Para a confecção de rebaixos grandes, uma inserção feita de Woodmetal*, facil mente fusível, é colocada no molde, permanecendo no produto após a moldagem de injeção. Os produtos são colocados em água quente, onde o Woodmetal funde e sai do produto. 1.3.6. Inserções de metal e de plástico Freqüentemente ocorrem peças de metal em produtos moldados por injeção, especial mente roscas, porcas e componentes elétricos. Já que a eficiência econômica da molda gem de injeção requ, .. um tempo de duração do ciclo de somente alguns segundos, é compreensível que os metais normalmente sejam fixados ao produto numa fase subse qüente. Entretanto, se as peças de metal tiverem de ser instaladas no molde, as mesmas observações relativas à prensagem de peças de metal serão válidas para sua formação na prática. A instalação de peças de metal no molde freqüentemente é problemática. Na maio ria dos casos, são colocados pinos ejetores sob as peças de metal , que empurram estas últimas para fora da cavidade do molde durante sua abertura. Assim, o fluxo de mate riallateralmente às peças metálicas não evitará a remoção do produto do molde. Após a remoção do produto, os pinos ejetores ficam em posição avançada, e para colocar nova peça de metal no molde para o ciclo seguin te, primeiro o sistema ejetor deverá ser retraído. Então, parando-se a máquina, o metal é introduzido. Essa opera ção, que toma muito tempo, pode ser abreviada com o aparelho mostrado pelas Figs. 1.3 .64 e 1.3 .65. De acordo com a construção encontrada na Fig. 1.3 .64, um furo na peça A, de diâmetro adequado, é fixado à parte estacionária da máquina. As asas (C e D) estão localizadas no rasgo da barra ejetora B que se projeta a partir do molde , e mantidas separadas pela mola E (v. a Fig. 1.3 .64a). No primeiro estágioda ejeção, as asas fazem contato com as paredes da luva A; com isso , a placa ejetora G, ligada à barra B, inicia seu movimento e, com os pinos ejetores, empurra - juntamente com o produto - as peças de metal instaladas. Numa fase posterior da operação, as asas C e D são compri midas pelo bocal cônico da bucha (Fig. 1.3.64b e c), e assim as molas F são capazes de fazer retomar a placa ejetora G. Os pinos ejetores retornam à sua posição original. Novas peças de metal podem ser colocadas no molde, e o ciclo seguinte pode começar. O uso do aparellio descrito será vantajoso se a operação do sistema ejetor for total mente automática, isto é, se a peça for ejetada do molde pelos pinos ejetores sem qual quer intervenção humana. Algumas vezes será necessária a participação do operador para retornar a placa ejetara, como, por exemplo, quando o produto for removido manualmente do molde. Em tais casos, a construção mostrada pela Fig. 1.3 .65 deverá ser utilizada . Durante a abertura do molde , sua barra ejetora A faz contato com a luva B do ,. Composto de 50% de bismuto, 12,5% de cádmio, 25% de chumbo e 12,5% de estanho, com um ponto de fusão de 80 °C. 192 PLÃSTICOS G A Placa inferior do molde Fig. 1.3.64. Dispositivo pua retornu os pinos ejetores. A = luva fixa à parte estacionária do molde, B = barra com a extremidade dividida, C e D = asas, E e F = molas, G = placa ejetora . PROJETOS DE MOLDES E MATRlZES DE MOLDAGEM A l../ uZNTE 193 mecanismo; assim, o produto é ejetado. Se o operador colocar uma nUVli peça de metal no molde e pressionar o botão de calcar C, então a barra A não será engatada pela luva, e a mola E empurrará a placa ejetora de volta à sua posição original. Colocando-se a peça de metal no molde - não importando qual o tipo de dispo sitivo de retomo automático seja utilizado - o tempo de duração do ciclo aumenta consideravelmente. Na maioria dos casos será muito mais barato colócar as peças de metal no produto durante a montagem. Algumas dessas peças de metal subseqüente .. < <x , ..... B Fig.1.3.65. Mecanismo de retorno da barra ejetora acionado por botão de calcar. A =barra ejetora, B =luva, C == botão de calcar, D == caixa, E = mola de leiamo da barla ejetora. 194 PLÁSTICOS mente montáveis foram mostradas na descrição dos moldes de compressão. Ainda deve ser mencionado que as peças de metal podem ser colocadas nos materiais termoflxos em um estágio subseqüente, com aparelhagem ultra-sônica. O elétrodo dessa apare lhagem aplica golpes núnúsculos à peça de metal com freqüência ultra-sônica (20 a 40 kHz), resultando que as partes de plástico sob e ao lado da peça de metal serão aquecidas localizaçlamente, fundirão e fluirão da peça de metal; assim, ela pode ser prensada no produto. As máquinas de moldagem de injeção verticais são bastante convenientes para a produção de produtos com partes metálicas (por exemplo, Arburg, Allrounder) com uma mesa horizontal giratória montada sobre ela. Na maioria dos casos, a mesa girató ria tem duas (às vezes quatro) partes inferiores do molde idênticas, e somente uma parte superior. O molde fica aberto na posição, e as peças de metal podem ser facil mente colocadas. Então, a mesa circular gira de 1800 , posição em que o molde fecha e a moldagem de injeção tem lugar (neste ínterim, o operador coloca as peças de metal na outra cavidade). Depois da solidificação da peça o molde abre-se, a mesa execu ta um meio-giro e o ejetor levanta o produto da primeira cavidade do molde. Então, todo o procedimento recomeça. É fácil incorporar peças de plástico comprimidas ou moldadas por injeção pré-fa bricadas nos produtos moldados por injeção. A Fig. 1.3.66 (Apêndice, pág. 487) mos tra uma xícara de chá de plástico cujo interior - por razões higiênicas - é branco, e seu exterior - por razões estéticas - vennelho-vivo ou de alguma outra cor. -Esse pro duto foi feito fazendo-se inicialmente o interior branco em um molde separado, colo cando-se-o depois em um segundo molde. A camada externa e colorida da xícara foi moldada por injeção no segundo molde. Para assegurar a aderência entre as duas cama das, é praticável usinar a superfície externa da inserção branca de modo que fique áspera, possivelmente com a utilização de wna pistola de jato de areia (a figura será encontrada no Apêndice). É aconselhável fabricar tais produtos numa máquina com uma mesa giratória equi pada com dois ou três bocais, utilizando uma cor diferente em cada um. 1.3.7. Moldes especiais 1.3.7.1. Moldes de dois ou múltiplos níveis Para produtos simples, baixos, porém grandes, freqüentemente é aconselhável projetar moldes de múltiplos níveis, pois dessa forma a pequena superfície da mesa das máqui· nas poderá ser bem utilizada. A Fig. 1.3 .67 mostra o corte de um molde de dois níveis adequado para a produção de bandejas que ficarão embaixo de um vaso de flores. Existem três cavidades em cada nível do molde. O material flui do bocal alongado A para o canal de distribuição em fonna de Y, e então, através das gargantas, para as cavidades do molde. O jito continua do outro lado da placa do molde B, onde as cavidades de molde são invertidas em relação àquelas do nível anterior. A abertura do molde é controlada pelo gancho mono tado lateralmente. O molde inicialmente abre·se no plano 1, quando o produto penna· nece na placa do molde B. Quando o pino de articulação C do gancho desliza por sobre o domo da trajetória forçada D, o gancho G é desengatado do bico E. Ao mesmo tem po, a parte superior do parafuso L faz contato com o furo da placa B; assim, a placa B G c N é l. B D Il /' Fig. 1.3.67. Molde de injeção de dois níveis (feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). A = bocal da máquina, B = .Rlaca do molde, C = articulação, D = trajetória forçada, E = bico, F = pino de retenção do reslduo de canal, G = gancho, H = pino-guia, J = mola. K = abertura para agua de refrigeração, L = parafuso de tração , M = porca, N e T = placas extratoras, P e S = = machos, R = placa ejetora , U = bucha de desvio. 196 PLÁSTICOS pára, e os produtos, juntamente com o resíduo dos canais de distribuição, passam por entre as partes móveis do molde. Durante a abertura posterior do molde, a placa ejetora R faz contato com a barra ejetora da máquina, e o molde abre-se também no plano lI. A placa estratora T puxa os produtos para fora do macho S do segundo nível, onde permaneciam durante o rebai xamento do pino de retenção F. O pino ejetor F é puxado para trás pela mola J para a sua posição original no fechamento do molde. O molde é resfriado pela água que cir cula nos dutos K. É praticável fazer 3 ou 4 aberturas nas paredes internas do furo das armações de extração em contato com o punção; dessa forma, pode ser assegurada a venti lação do molde, e o vácuo que surge durante a remoção do produto poderá ser eliminado. . 1.3.8. Moldes de injeção para plásticos tennofixos (p. Baranovics) A tecnologia da moldagem de injeção tipo rosca foi estendida ao processamento dos plásticos termofixos durante os últimos anos. Com esse processo, o tempo de duração do ciclo de fabricação - quase independente da espessura das paredes - é reduzÍvel a 0,5 a 1,5 minutos. O aumento de produtividade é muito significativo em relação à moldagem de transferência; portanto, espera-se o alastramento rápido do processo. À parte o curto tempo de duração do ciclo, a moldagem de injeção dos plásticos termofixos tem as seguintes vantagens: 1) como resultado da injeção em um molde fechado, a formação de rebarbas é mínima; 2) pode ser totalmente automatizada; 3) os parâmetros tecnológicos são controlados com precisão e facilmente reproduzidos. A expansão de dimensões e o desperdício concomitantes são consideravelmenteredu zidos. A desvantagem é a anisotropia que surge como resultado dos materiais da armação, aparecendo em primeiro lugar na influência sobre a contração e as propriedades mecâ nicas. A moldagem de injeção dos materiais termoflxos difere da dos materiais termoplás ticos. Os materiais a serem processados são fundidos na zona aquecida do cilindro roscado a 80 a 120°C, e moldados por injeção a 150 a 180°C no molde. O processo essencialmente é uma variação da moldagem de transferência, onde o aríete de rosca plastifica completamente. O material que flui através do sistema de jitos em alta velo cidade é aquecido ainda mais pelo atrito interno, e, na complementação do enchi mento do molde, praticamente toda sua massa atinge a temperatura do molde. A construção da rosca e a do cilindro também são diferentes. De maneira geral, é utilizada uma rosca sem compressão e de passo permanente (constante). A seção côni ca é em muito encurtada. Dois processos antagônicos ocorrem nos materiais termoflxos, como resultado do efeito de aquecimento: o processo físico de amolecimento, e o processo químico da condensação da resina. O primeiro causa uma redução, e o último, um aumento de viscosidade. Superpondo-se os dois processos, ocorre a chamada característica de endu recimento de fluxo (Fig. 1.3.68 - Bibliografia, 4). Numa temperatura constante, adequada à condensação, a cura do material aumenta com o tempo; assim, o material plastificado pode permanecer no cilindro de rosca somente por um tempo limitado. Os materiais termo fixos devem satisfazer a duas exigências fundamentais no inte PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 197 resse do processamento seguro e econômico: 1) a deliqüescência não deve diminuir na temperatura do cilindro de rosca para 5 a 10 minutos; 2) na temperatura do molde, a complementação da condensação deve ser rápida. As firmas fabricantes de materiais de moldagem geralmente recomendam pós de prensagem especiais para a moldagem de injeção, cujas características de fluxo e endu recimento são diferentes dos materiais para moldes de compressão e transferência, e assim são adequados para as exigências acima. A viscosidade dos materiais termofixos é muito maior que a dos materiais termo plásticos; assim, são necessárias maiores pressões de injeção para o enchimento do molde e para a adequada consolidação. Portanto, com freqüência, não a capacidade de injeção, mas a força de fechamento do molde é que determina o tamanho da máquina ou o número de cavidades necessário. A força de fechamento do molde deve ser, no mínimo, igual à força calculada a partir da pressão de injeção máxima aplicada. Quando se determina o número de cavidades, deve-se considerar que o material que preenche o sistema de jitos - diferentemente dos materiais termoplásticos - não pode ser novamente utilizado. Com peças pequenas, o desperdício de material poderia ser extremamente desfavorável. Geralmente, ainda é aceitável um desperdício entre 10e 15% Contração: De acordo com as experiéncias de senvolvidas até aqui, a contração dos perfis mol dados por injeça'o é maior que a dos comprimidos ~ (Tabela 1.3.1). Além disso, como resultado do en i3 chimento de acordo com a orientação do material .~ do canal, poder[o ocorrer desvios de até 50% entre :> as várias direções. Fig. 1.3.68. Variação da viscosidade no processamento dos materiais termoflXos (BibUografia,4). a = redução da viscosidade como resultado do aumento de temperatura, b =aumento de viscosidade resultante da condensação, c = variação de viscosidade resultante. Tempo Tabela 1.3.1. Contração na moldagem de transferência b Material de moldagem Tipo 31 (serragem e fenol) Tipo 31,5 (serragem e fenol) Tipo 31,9 (serragem e fenol) Tipo 30,5 (serragem e fenol) Tipo 11 (pó de pedra e fenol) Tipo 12 (fibra de asbesto e fenol) Tipo 13 (mica e fenol) Tipo 51 (fibra de algodão e fenol-alulose) Tipo 83 (serragem e fibra têxtil e fenol) Tipo 85 (serragem e fibra de algodão com celulose-fenol) Tipo 131 (fibra de algodão de celulose-carbamida) Tipo 150 (serragem e resina de formaldeído-melamina) Tipo 152 (fibra de algodão e celulose-melamina) Tipo 156 (fibra de asbesto e melamina) Tipo 157 (serragem e fibra de asbesto e melamina) Contração, % 0,7-0,8 0,7-0,8 0,7-0,8 0,7-0,8 0,35 0,40 0,1-0,2 0,5-0,6 0,5-0,6 0,5-0,6 0,7-0,9 0,8-1,0 0,6-0,8 0,3 - 0,5 0,1-0,6 198 PLÁSTICOS A contração é grandemente afetada pelas condições de operação; assim, a extensão da contração pode ser influenciada em um certo grau por detenninado molde. Com produtos complicados, que devem ser produzidos com alta precisão, é acon selhável fazer-se primeiro uma das cavidades para o estudo da estabilidade dimensional. Depois disso, o molde múltiplo poderá ser feito sem qualquer risco. Sistemas de jitos: Os jitos devem ser selecionados com um comprimento mínimo para reduzir a perda de material e de pressão. Cantos vivos e várias mudanças direcio nais devem ser definitivamente evitados, pois o atrito interno causa a sedimentação precoce do material. Determinar a melhor posição para as gargantas é tarefa das mais difíceis. Os seguin tes princípios básicos devem ser seguidos confonne recomendado pela literatura técnica: 1. Para o cálculo da área da seção transversal da garganta é decisiva a seguinte regra: área da seção transversal (mm2 ) = volume da peça (cm3 ) - 50%. Em caso de materiais de injeção especiais, também poderá ser utilizada uma seção transversal muito menor. A seção transversal da garganta será adequada se a condição de plasti-. cidade ótima for atingida entre 2 e 10 segundos, sem o uso de pressão excessiva . 2. Para tornar a orientação mais favorável, já que gargantas de películas largas são preferidas sempre que possível, objetos retangulares (quadrangulares) devem ser injetados à largura plena a partir de um dos lados, enquanto que objetos longos sempre são injetados similarmente a partir de suas extremidades. As gargantas de película podem ser substituídas em certos casos por gargantas de ponta para facilitar o acaba mento subseqüente. As gargantas de ponta devem ser fonnadascomo gargantas de túnel. (Naturalmente, devido à maior dureza dos materiaistermoflXos, é utilizado um rebaixo consideravelmente menor que no caso dos materiais tennoplásticos.) A entrada por jito direto deve ser evitada. . 3 . O uso de duas ou mais gargantas para uma só peça deve ser evitado, pois poderão ocorrer rebarbas prejudiciais. Se for inevitável, a linha de rebarba deverá, ser possível, ficar na parte mais resistente da peça. O material do sistema de jitos - especialmente as gargantas - é exposto ao exces sivo efeito de desgaste. Assim, deve ser feito na fonna de inserções substituíveis. É boa prática fazer duplicatas das inserções, cromadas, e que sejam substituídas após o des gaste da camada de cromo. As inserções gastas podem ser novamente cromadas. À par te a imediata vizinhança da garganta, menor pressão deve ser considerada na cavidade do molde que na prensagem, pois nesse ponto o material está macio e fundido. A Fig. 1.3.69 mostra o corte de um molde de um produto feito de plástico tenno fixo, onde o rebaixo é feito com um molde controlado através de trajetória forçada ajustado a um macho deslizante lateral. Intervalos entre as inserções móveis asseguram o escape dos gases. As Figs. 1.3.70 (Apêndice, pág. 488),1.3.71,1.3 .72 e 1.3.73 (Apênd,ice, pág. 488) mostram os sistemas de jito e garganta comprovadamente bons na prática e os produ tos acabados. Para reduzir a perda de material, estão sendo feitas pesquisas intensivas para desen volver o chamado canal frio (na verdade "canal morno"). Uma das soluções possíveis é mostrada pela Fig. 1.3.74. Entre a placa J e 2, que contêma cavidade do molde, deve ser mantida uma diferença de temperatura de 60 a 70°C. Sua operação segura depende acima de tudo da "brusca" queda de temperatura (e assim do isolamento e ~ .... ~ o ~ ~ if .. il ~ =--~ ~~ e-s' <~ rIl8 N.c ~~ '!lt: ~õ' B"f li" li" Cf) 'C:I .... ~,fã 'E o ~e- :> ÓJ .... S'S' fl'.. ~8, ~~. ~1 o .. ~ .. §" .. C§ \I li> 661 'iUN3nb v W39VO'lOW 30 S3ZnUVW 3 S30'lOW 30 SOBro~d 200 PLÁSTICOS " \O .. '" '" Fig. 1.3.71. Dimensões do jito e dos canais de distribuiçio do produto mostrado peta Fig. 1.3.70. Fig. 1.3.72. Sistema de jitos em forma de estrela de molde de injeção de seis cavidades. O arranjo assegura trajetórias curtas para o fluxo do material, com pou cas mudanças de direção (projetado e fabricado pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). da têmpera precisa). Para a remoç:Io do resíduo de canal possivelmente endurecido durante a produção, o molde deve poder ser aberto no plano I, também. No caso do exemplo apresentado, isso pode ser conseguido desrosqueando-se os parafusos 4, e 2 8 .lf"' ::o"" O .... ~ O Ul O tr1 :: O t""'O· tr1 Ul tr1 :: > >-l ::o N t;l O tr1 :: O t""' O > Çl tr1 :: > ,o c:: tr1 Z Fig. 1.3.74. Molde de inje~o de canal frio para materiais tennoflXos. ;j 1 = porta-inser!?io, 2 = placa morna, 3 = furo para o líquIdo momo, 4 = parafuso de fixação,5 = pino-guia, 6 = corpo posterior do molde, 7 =POSIçãO do parafuso de ajuste, 8 =furo de aquecimento, 9 =placa isoladora; as partes mostradas em negro indicam a parte do material (produto + resíduo de canal) que endl1rece com a tecnologia empregada adequadamente - ~ (projetado e feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos). 202 PLÁSTICOS fixando-se os parafusos 7 nos pinos 5, abrindo-se o molde. O custo do molde de canal frio - especialmente se for necessário considerar o ter mostato para o óleo - é muito maior que o do molde tradicional. O custo adicional deve ser comparado com a economia do material. Ventilação: Deve-se dar especial atenção aos moldes de injeção de material termo fixo para assegurar o escapamento do ar e dos gases de condensação. Se a posição do plano de divisão e da garganta for tal que não puderem ser desenvolvidos bolsões de ar na cavidade do molde, será suficiente usinar um duto de ventilação de 0,02 a 0,03 mrn de profundidade no plano de divisão no ponto mais distante da garganta ou, se forem necessários na forma de "canais de extravasamento", a profundidade deverá ser de 0,05 a 0,10 mm. Em outros casos, o arranjo adequado dos pinos ejetores assegura a ventilação. Por exemplo, no produto mostrado pelas Figs. 1.3.75 e 1.3.76 (Apêndice, pág. 488) ou seu . desenho em escala na Fig. l.3.77, originalmente, não havia pinos ejetores nos lugares marcados A. Entretanto, sua instalação foi necessária porque tais bolsões de ar sur giram nos pontos marcados nas peças, e não poderiam ser eliminados mesmo mudan do-se a tecnologia de operação. Instalando-se os pinos, os bolsões de gás foram elimi dos. Já que o esforço sobre as cavidades do molde é muito menor que na moldagem de compressão, pode ser aplicado favoravelmente o molde feito de painéis. Neste caso não é necessária ventilação separada, pois os gases podem escapar através das juntas entre painéis. Com o molde mostrado pela Fig. 1.3.70 podem ser produzidas peças excelen tes, mesmo quando se executa o preenchimento em alta velocidade (1 segundo). Os gases escapam através dos intervalos de juntas dos machos móveis laterais. Os intervalos Fig. 1.3.75. Molde de perfil plástico no qual ejetores suplementares têm de ser adicionados, baseados na experimenta9ão do molde_ Para uma explicação detalhada, veja o texto (projetado e feito pela VSZM - Fábrica de plásticos e isoladores elétricos)_ PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 203 entre inserções imóveis - se forem maiores que 0,01 nun - normalmente ficam blo queados. Aquecimento dos moldes: quando se projeta o aquecimento dos moldes de injeção para plásticos tennofixos, é necessário cuidado especial com a uniformidade e a ajusta bilidade precisa da distribuição de temperaturas. Mesmo uma diferença de somente 4 a 6 Cc na temperatura pode causar uma expansão significativa nas dimensões. Com a moldagem de injeção de plásticos tennofixos - similannente a outras tecno logias - os melhores Iesultados podem ser obtidos através da operação automática . 0~ 30 ~ Fig. 1.3. 77. Esboço do produto mostrado peJa Fig. 1.3.76. BIBLIOGRAFIA DO CAPITULO 1.3 1. Macskásy, H. ct aI., HéJre lágyuló al/yagokfeldolgozdsa (Processing ofthermoplastlc materiais), Müszaki Kõnyvkiad6, Budapest (1960). 2. BASF, Kunstst.-Verarb. im Gesprach, Sprltzguss. Ludwigshafen (1969). 3. Spiess, H., Die Entformung von Spritzgussteilen mit Gewinde. Plastverarbelter, MÜllchen (1955). . 4. Bauer, W., Technik der Pressmassverarbeltung. 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Matrizes de Extrusão (László Sors) Fitas, canos ou outros perfis no comprimento desejado são produzidos por extrusão. O diagrama esquemático das máquinas desenvolvidas para esse fim, os extrusores, pode ser visto na Fig. 1.4.1. O material plástico granulado cai da tremonha de alimentação 1 para a rosca 2. A rosca é acionada pelo motor elétrico 3 com transmissão para mudan ça de velocidade sem escalonamento 4. A rosca-sem-foo giratória empurra continua mente o material na direção do cilindro 5, que tem temperaturas diferentes em cada uma de suas zonas. O material funde-se devido ao efeito do calor e flui através da tela 6. Então passa para o orifício de matriz substituível preso à extremidade da máquina. Ao passar pelo orifício da matriz, assume sua forma. Daí em diante somente o resfria mento do produto extrudado deve ser assegurado. A seção transversal livre da tela e do orifício de matriz é muito menor que a seção t ransversal dos intervalos entre espiras da rosca-sem-foo; assim, desenvolve-se uma pres são significativa no material à frente do orifício de matriz (4 - 800 kp/cm2, ou mais). Essa alta pressão comprime o material até um certo ponto. Essa é a razão pela qual, quando o material sai pelo orifício da matriz para fora da aparelhagem (quando a pressão cessa), o material aumenta de volume. Na verdade, contrai-se durante o resfria mento, mas isso não equaliza a dilatação mencionada; assim, as dimensões da seção transversal do perfil extrudado diferem das do orifício de matriz. Se forem essenciais as dimensões precisas, ou se a espessura da parede não for uniforme no produto extru dado, será necessário o uso do equipamento de calibragem após a usinagem. Este mo dela e resfria o produto extrudado a suas dimensões fmais; assim, suas dimensões não mais variarão. Depois do resfriamento, o produto é cortado em suas dimensões especí ficas, ou colocado em um tambor adequado. Uma linha completa de extrusores é mostrada pela Fig. 1.4.2. O problema relativo ao projeto da (orifício da) matriz a ser montada na extremi dade da máquina de extrudar e o desenho do equipamento de resfriamento-calibração serão agora abordados. Supõe-se dado o extrusor como uma máquina com todos os seus acessórios, e sua operaçtío conhecida. As principais partes de uma matriz de extrusão são: • sistema de fiXação • placa de corte dos crivos • torpedo (fresa) com porta-torpedo • zona do adaptador • zona de uniformização (tampa de matriz) • aquecedor As matrizes de extrusão normalmente são presas com parafusos ao cilindro de má quina de extrudar. As mais pesadas algumas vezes são feitas com um mecanismo arti culado. Estas podem ser giradas em tomo de uma articulação após o afrouxamento dos parafusos de fiXação; com isso, a limpeza do cilindro e do crivo pode ser feita sem a elevação da matriz (v. Fig. 1.4.3 no Apêndice, pág. 489). Quando se projeta a matriz, é necessário considerar a alta pressão (4 - 800 kp/cm2 ) à frente do orifício da matriz, e os parafusos de fiXação devem ser dimensionados em relação a ela. As superfícies de união são feitas com sobreposição. O propósito da placa de corte, ou crivo, é, em parte, reter as partes fundidas mais IV o 0\ .." t'"'>. ~ n O VJ 7 Fig. 1.4.1 . Corte de uma máquina de extrusão. 1 = tremonha alimentadora, 2 "" rosca~ro-fim, 3 =; motor elétrico, 4 = transmissão, 5 = cilindro de máquina, 6 =; crivo, 7 = rosca para prender a matriz. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 207 viscosamente, e em parte aumentar a pressão na extremidade da rosca-sem-fun. Já que o crivo freqüentemente fica bloqueado, deve ser facilmente substituÍvel. Recentemente foram introduzidas no mercado conexões para crivos que podem ser trocadas durante a operaçã"o, com a ajuda de um cilindro hidráulico (no lugar do crivo sujo, um limpo pode ser encaixado no sulco feito para esse propósito - v. Fig. 1.4.4). O torpedo é uma parte da matriz com uma extremidade cônica, que deflete o mate rial através dos sulcos do porta-torpedo, ao redor da fresa . A maior parte da fresa é ligada ao torpedo por uma rosca . Uma bandagem de aquecimento freqüentemente é utilizada na matriz de ex'trusão para assegurar a temperatura do material que flui atra vés do orifício da matriz . Deve-se observar que, embora os princípios básicos do projeto dos extrusores com vários perfis sejam comuns, é aconselhável discutir o projeto das matrizes necessárias para os vários per-fis extrudados isoladamente. Assim, é necessário abordar separada mente as matrizes de extrusão de: • tubos • placas (folhas) ] 27 5 Fig. 1.4.2. Processo de fabricação para extrusão de tubos. 1 =extrusor, 2 = caixa de mudança, 3 = matriz, 4 = equipamento de calibragem ,5 '" banho , 6 ~ limpador, 7 = serra circular,8 = ponteador. Fig. 1.4.4. Aparelhagem de acionamento de crivo hidráulica. 208 PLÂSTICOS • extrusão de perfis com seção transversal não-constante • trefilação de fios (cabos) • produtos pré-fabricados necessários paia a fabricação de frascos. 1.4.1. Matrizes de extrusão de tubos com várias seções transversais 1.4.1.1. Matrizes de extrusão de tubos (mangueiras) de seção circular Quando se projetam matrizes de extrusão de tubos, faz-se necessária uma distinção entre as matrizes de extrusão de tubos "infinitos" enrolados em um tambor e às daque Zona de uniformi- Zona do ração Iadaptado~ I 2 7 6 Fig. 1.4.5. Matriz de extrusão para a produção de tubos cortados (diagrama esquemático). Designações também para as Figs. 1.4.6 a 1.4 .9: 1 = f1ange de conexão, 2 = crivo, 3 =aquecedor, 4 = porca de limpeza, 5 == torpedo, 6 = parafusô de fixação, 7 =fresa que forma a dimensão interna, 8 = luva que forma a dimensão externa. les cortados em peças. O ar facilmente atinge a cavidade interna dos tubos cortados como um resultado do corte, embora seja necessário tomar uma providência específica no caso de tubos enrolados para a admissão de ar através da matriz de extrusão. A dife rença fica bem demonstrada nas Figs. 1.4.5 e 1.4.6. A Fig. 1.4.5 mostra uma matriz de fluxo "direto", o que significa que o material flui em linha reta do cilindro extrusor e através da matriz. A Fig. 1.4.6 mostra a matriz de "fluxo defletido uma vez", pois o material muda sua trajetória de 90°, para que o ar passe através do macho (fresa, torpedo) para o tubo. Sem isso, seria desenvolvido um vácuo no interior desse tubo, e a pressão do ar externa acabaria por comprimir o mate rial ainda macio (mole). Naturalmente, nesse caso, a máquina de extrusãodeve perma necer numa direção normal à linha de resfriamento-calibragem-enrolamento, o que algumas vezes apresenta dificuldades em relação àdisposição na oficina. Por essa razão , são utilizadas matrizes de "fluxo de deflexão dupla" . Na matriz de fluxo reto todas as partículas de material ficam à mesma distância em " -I Zona do adaptador PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 209 relação ao plano externo da matriz, a partir do crivo, separadas de uma distância desprezível originada pelas nervuras que sustentam o macho intermediário (fresa). Em bora essas nervuras cubram de 15 a 25% da área da seção transversal, o material junta -se em um fluxo único novamente depois delas . (Quaisquer diferenças de velocidade possíveis serão equalizadas no instante em que o material atingir o orifício da matriz.) A divisão é diferente em caso de matrizes com fluxo defletido uma vez, nas quais as partículas de material que passam tanto pelo arco externo como pelo interno devem percorrer trajetórias diferentes. A significativa diferença, ao lado do comprimento da trajetória, aparece também na velocidade do fluxo de material, ou seja, devido ao Zona da uniformi- Zona do I·zaçio I adaptador ri 2 7 8 Fig. 1.4.6. Matriz de extrusão para a produ~o de tubos a serem enrolados (diagrama esquematioo). Zona de uniformização , 7 8 Fig. 1.4.7. Matriz de extrusão de fluxo duplamente defletido (diagrama esquemático). 7 210 PLÁSTICOS atrito concomitante com o comprimento da trajetória. Entretanto, se a velocidade do material não for constante em todos os pontos na saída pelo orifício, surgirão diferen ças óbvias nas quantidades de material que fluirão através da seção transversal da uni dade. Isso causa flexão e empenamento do perfil extrudado, resultando em um produ to inútil. Esse fenômeno pode ser evitado reduzindo-se a seção transversal nos pontos onde a velocidade do fluxo para a saída for maior, e aumentando-a naqueles em que a velocidade for menor. Com esse fim, a fresa formadora de furo - que forma o diâ metro externo, em relação ao furo - deve ser colocada excentricamente. O grau de excentricidade deve ser determinado somente através de um método experimental; assim, deve-se assegurar a ajustabilidade. A posição da fresa formadora de furo é um pouco melhor nas matrizes de dupla deflexão de furo, pois nestas a diferença das trajetórias de fluxo é equalizada. Por ou tro lado, essa "vantagem" é consideravelmente reduzida pelo fato de que as trajetórias de fluxo são muito maiores nessas matrizes que nas matrizes de fluxo reto ou defle tido uma vez. Portanto, a produç[o por hora - sob condições no mais idênticas - é significativamente menor. Duas partes importantes podem ser diferenciadas nas Figs. 1.4.5 e 1.4.6: as chama das zonas de uniformização e do adaptador. A zona de uniformização (extremidade da matriz) consiste de componentes parale los bem semelhantes ã seção transversal desejada e ãs dimensões do perfil extrudado, que homogenizam o material, deixando-o no formato e dimensão desejados. A zona do adaptador liga a zona de uniformização ao cilindro do extrusor; assim, 2 Fig. 1.4.8. Seção de conexão em forma de funil. A velocidade de fusão aumenta de uma taxa unüorme. geralmente é divergente para o exterior do cilindro da máquina . Com relação ã molda gem ótima de seu perfil, os projetistas não têm um ponto de vista comum. Alguns deles - para conseguirem produção barata de matrizes - projetam-na como um simples tronco de cone (em forma de funil) . Numa inspeção mais acurada do fluxo do material na zona do adaptador (v. Capí tulo 2.2), descobriu-se que a velocidade do fluxo das partículas do material era extre mamente desfavorável. Se, entretanto, ela recebesse a forma de "trombeta" (Fig. 1.4.8), uma velocidade uniformemente crescente também poderia ser obtida, embora a pro dução da matriz ficasse mais cara. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 211 De acordo com outros projetistas - com base em experiências favoráveis com gar gantas utilizadas nos moldes de injeção - é desejável que o material seja acelerado significativamente imediatamente antes da zona de uniformização, pois o atrito que surge como resultado da alta velocidade, transformando-se em calor, aquecerá unifor memente o material. Partindo-se deste conceito, a construção mostrada pela Fig. 1.4.9 foi imaginada, na qual é bem visível a forma de domo da fresa, estreitando a seção transversal do fluxo e assim acelerando o material. Entretanto, esse estreitamento deve ser mantido dentro de certos limites, pois uma seção transversal muito estreita pode l 5 / 7 8 A Fig. 1.4.9. Como resultado do atrito que surge na seção transversal convergente na posição A, o material aquece-se. causar não somente queima e descoloraçlTo do material, mas também uma significativa redução da produçlfo. Com base em considerações teóricas e experiências prática's, pode-se afirmar que esta última construção é preferível, especialmente para a produção de tubos (folhas) de paredes delgadas. Para tubos de paredes grossas, o perfil de ligação em forma de "trombeta" proporciona resultados satisfatórios. O perfil em forma de funil deve ser evitado - se possível - já que esforços internos dificilmente sensíveis podem surgir mesmo em tubos de seção circular. 1.4.1.2 . Matrizes de extrusão para tubos de seção não-circular O projeto das matrizes de extrusão para tubos de seção não-circular é um problema sério na maioria dos casos, especialmente com perfis angulares. As arestas que se encon tram nos cantos afetam significativamente o atrito do material, e assim a velocidade do fluxo. Conseqüentemente, processos de calefação locais e diferenças de velocidade e, fma1mente, alterações de dimensões e deformações de formato, ocorrerão, e sua pre venção freqüentemente somente será possível através de testes. A formação da zona do adaptador de perfil de trombeta na maioria dos casos é difícil entre a zona de uniformização angular e o cilindro da máquina de seção circular. A determinação das dimensões da seção deve ser feita em vários pontos, Óque é difícil, e sua construção a partir do aço é ainda mais. A proposta para a superação dessas difi culdades pode ser encontrada no item 2.2.4. Um outro procedimento preferido e utilizado com sucesso na prática ocorre quando I :<1 -----1.1-. Tubo de paredes delgadas l-- -++-Linha de solidificação Pransagem com rosca-sem-fim Sopro de ar 212 PLÃSTICOS o tubo de seção circular é extrudado, e, enquanto quente, esse perfIl extrudado maleá vel é conduzido através do equipamento de calibragem de seção transversal adequada (o equipamento de calibragem é discutido no item 1.4.6). Neste caso, naturalmente, deve-se dar atenção a que a área de seção transversal do tubo extrudado de seção cir cular iguale a área de seção transversal do perfil angular necessário . Se, por exemplo, um tubo quadrado de espessura de parede s, com uma seção transversal do perfil com dimensões a x a, precisa ser feito, então, sendo a área de seção transversal desse tubo Polia de prensagem Equipamento de enrolar Fig. 1.4.10. Aparelho de fabricação de rolhas (Bibliografia, 2)_ PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 213 quadrado To = 4(a + s)s, e para o tubo de seção circular To = (dom + s}rrs, O diâme tro inkmo do tubo circular com espessura de parede s a ser extrudado será: 4 do = -(a+s)-s = 1,273a+O,273s m 7! onde dom é O diâmetro médio do tubo de seção circular. 1.4.2. lv/atrizes de extrusão adequadas à produção de chapas (folhas) As chapas (folhas) de plástico podem ser produzidas através de dois métodos, a saber: 1. Os tubos de paredes finas são produzidos e divididos ao longo de umageratriz após resfriamento (Fig. IA. W). Embora esse método de produção seja muito simples, somente pode ser utilizado para certos materiais (p.ex., PE) e com um máximo de 1 mm de espessura. Quando se produzem folhas mais largas, deve-se tomar cuidados especiais' para manter um velocidade de fluxo de material constante em todos os pon tos. Isso pode ser conseguido através de canais de distribuição de mesmo comprimento. Assim, o sistema de canais de distribuição foi desenvolvido conforme mostrado pela Fig. 104.11. r~'-r ~x; 'r - -, .-' ~\ . 'í .' J I, IX " -( X I-/-\ -+ X'l í \ / '\ "-I -{ J+ \ ~ Fig. 1.4,11. Sistema de canais de distribuição para a produção de tubos com grande diâmetro e paredes delgadas. 2. A maioria dos materiais (p.ex., PMMA) é adequada para a produção de chapas mais grossas apenas com a utilização de um orifício de matriz retangular correspon dente à largura da folha (Fig. 104.12). Naturalmente, com uma ferramenta primitiva para este fim é impossível, ou muito difícil, assegurar uma espessura de parede uniforme, devido às diferentes velocidades de fluxo que surgem na matriz (Fig. 1.4.13). IV Aparelho de enrolar _.--_ Borda de corte Anel de pressão Matriz ~. . ..;.:.. / E::: yC77"~ Entrada de água de refrigeração 1 - -=--- -Oreno de água de refrigeração -... ." t"" >~ ('5 O V> Fig. 1.4.12. Produção de folhas com cabeçote de extrusão de boca larga. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 215 g óbvio, por exemplo, que nas vizinhanças da linha de centro do corpo do extrusor as partículas de material que fluem diretamente para o centro da chapa encontrarão uma resistência muito menor (o atrito é menor) que as partículas de material forçadas contra as paredes do corpo externo (na direção da borda da chapa). A chapa será mais grossa na ,parte central, mas pode acontecer que ela não permaneça plana na parte central, mas sofra abaulamento. Para compensar isso - de acordo com um dos méto dos - um dos lados do orifício da matriz é feito com uma inserção em placa separada, que pode ser curvado com parafusos resistentes na direção de seu centro (Fig. 1.4.14). O parafuso A mostrado pela figura flete a barra B dentro de seu limite de elasticidade. Fig.1.4.13. Matriz simples para a produção de folhas (Bibliografia, 2). De acordo com outro tipo de construção, ambas as barras são ajustáveis (Fig. 1.4.15), mas somente de uns poucos milésimos de milímetro. Entretanto, a distribui ção das velocidades de fluxo mostra uma disposição diferente da linha elástica da barra (Fig. 1.4.16). Assim, fica claro que é muito difícil- se não for impossível- manter a tolerância da espessura da chapa dentro do limite necessário . Aqui também melhores resultados podem ser esperados e experimentados se as tra· jetórias de fluxo forem feitas iguais. Um exemplo disso é mostrado pela Fig. 1.4.17. Embora a produção dessa matriz seja mais cara que as matrizes anteriormente meneio· nadas com barra de inserção, em muitos casos é impossível assegurar a qualidade caso não seja utilizada . I 216 PLÁSTICOS B r A _+ I _+ -+ -h===c~=+=+=:;==t:~==:y- + _.+__'.----.L .' -'----'- __, .-L-. + -r- I , I I -+ +- +- +.- +- -+-+-+-++ r I '"" I Fig. 1.4.14. Matriz de extrusão para fabricação de folhas; o orifício da matriz é ajustável com o parafuso A através da entrada B. Parafuso de ajuste '" Borda superior Borda inferior . Barra de ar (ete Parafuso de ajuste Sensor térmico Fig. 1.4.15. Matriz de extrusão para a fabricação de folhas; o orifício da matriz é ajustável por ambos os lados (Bibliografia, 1). Distribuição de velocidades do plástico fundido que flui através de uma abertura estreita Sensor térmico Placas de aquecimento aquecimento - - - Linha elástica de flexão Fig. 1.4.16. Diagrama de velocidades do plástico fundido que flui através de uma abertura estreita, e formato da linha elástica neutra. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 217 ' " 11 " " I! " 11 11 IJ " I J 11 11 " 11 11 , I I +- -+ Fig. 1.4.17. Cabeçote com abertura ampla pua a produção de folhas. 104.3. Extrwiio de fitas perfiladas (perfis de plástico) Ficou evidente das exposições anteriores que toda matriz de extrusão, especiahnente a matriz necessária para a produção de perfls, deve ser construída de forma que a veloci dade do fluxo seja a mesma em todos os pontos do perftl a ser produzido, ou ter um valor equivalente: uma mesma quantidade de material deve fluir através de toda área unitária (p.ex., 1 mm2 ) da seção transversal no mesmo intervalo de tempo (p.ex., 1 segundo). . Os perfis de plástico geralmente são compostos de elementos geométricos (círculo, triângulo e quadrado), mas sua resistência difere em relação ao fluxo do plástico fundi do. A mesma velocidade de fluxo pode ser obtida na prática modificando-se o compri mento da zona de uniformização até que a resistência das partes geométricas torne-se a mesma. O método, os cálculos necessários e um exemplo são encontrados no item 2.2.3. Uma parte essencial do projeto de matrizes de extrusão de perfis é a formação ótima da zona do adaptador. As considerações teóricas relevantes e a dedução dos cálculos encontram-se no item 2.2.4, assim como as questões-exemplos relativas à formação da zona do adaptador. Essas propõem um problema especial, já que é difícil imaginar e fornecer as dimensões das seções de uma superfície espacial em forma de funil da zona do adaptador, como, por exemplo, no caso de um perfil extrudado de seção em U. Com base na experiência, é necessário o preenchimento das seguintes condições para a extrusão de perfis de plástico: 1. A espessura da parede do perfil extrudado deve ser uniforme em todos os pontos. Para esse propósito, se necessário, devem ser feitos sulcos ou cavidades no perftl extru dado. Entretanto, nessas cavidades é necessário cuidar da admissão do ar; de outro modo, o vácuo que surgiria deformaria o perfil. 2. Cantos vivos devem ser evitados. As formações mostradas na Fig. 1.4.18 são praticáveis. Rmin> O,G ~m;o.o.25-0., ~ ~ ~T ~ ~:min?f Fig.l.4.18. Projeto pr'tico do produto extrudado. 218 PLÁSTICOS A tolerância deve ser mantida entre 0,2 e 0,4%/10 mm, isto é, cerca de I a 2% numa dimensão de SO mm. Em muitos casos, até mesmo isso somente é conseguido após experiências repetidas. 3. A quantidade extrudada durante a unidade de tempo deve estar em hannonia com a capacidade de fusão da máquina, mas deve ser de no mínimo SO a 70% dessa capacidade. Se a resistência oferecida pelo orifício for muito alta e o material perma necer na máquina tempo demais, poderá ficar descolorido e queimado . 4. No caso de um perfil com espessura de parede não-uniforme , ou com uma distri buição de material muito desigual, dois perfis às vezes são extrudados simultaneamente, cujos orifícios são iguais . S. O orifício de matriz deve ser projetado de acordo com as especificações do Capí tulo 2.2, mas ainda será necessário que seja preparado para certas modificações subse qüentes. 1.4.4. Revestimento de fios e cabos com plástico O revestimento (isolamento) de cabos com plástico é um campo muito significativo do processo de extrusão. Isso é efetuado com a matriz de extrusão de fluxo defletido uma vez (Fig. 1.4.19), onde, ao invés de ar, o cabo é puxado pela matriz de extrusão. A luva para estirar o fio deve ser feita com cuidado especial, e a compensação para as diferenças de velocidade do fluxo do material - que surgem como resultado de uma alteração da direção do fluxo - deve ser assegurada. De matrizes recentes tem sido exigido assegurar a extrusão do material de várias camadas ou várias cores; para essepropósito, é necessária maquinaria de extrusão adequada. 2 5 Fig. 1.4.19. Matriz de extrusão para revestimento de cabos com material plástico. Designações conforme a Fig . 1.4.5. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 219 1.4.5. Matrizes de extrusão para a produção de tipos especiais de garrafas Os tubos de seção circular são utilizados como matéria-prima para a fabricação de gar rafas simples e cilíndricas. No interesse do aumento da produtividade e redução do custo de produção, freqüen temente são utilizados cabeçotes de extrusão de cavidades múltiplas. O corte de tal matriz é mostrado pela Fig. 1.4.20. Entretanto, algumas vezes, por razões estéticas, de publicidade ou outras, a produ ção de garrafas de fonnas especiais é necessária. Se essas fossem produzidas a partir de • iO+ • Fig. 104.20. Matriz de extrusio de cinco cavidades para máquina para a produção de garrafas. 220 PLÃSTICOS tubos de espessura de parede constante, a espessura da parede das garrafas seria menor nos pontos de maior diâmetro - como resultado da extensão mais intensiva ~ e facil mente aconteceria de a garrafa quebrar-se nesses pontos durante sua utilização. Por outro lado, se toda a garrafa fosse produzida a partir de um tubo com uma espessura de parede tal que fosse forte o bastante até mesmo nesses pontos mais fracos, seria necessário consideravelmente mais material, aumentando o custo inicial do produto significativamente (Fig. 1.4.21). Daí considerar-se que a produção de tubos com espessura de parede periodicamente variável é necessária. Matária-prima Vasilhame de espessu ra de de espessu ra de parede uniforme parede variável 01 bl Fig. 1.4.21. Vasilhame feito de tubos de espessuta de parede constante (a) e de tubos de espessura de parede variável de acordo com a necessidade (b). Um esboço do cabeçote de extrusão, que segue os requisitos anteriores, pode ser visto na Fig. 1.4.22. Sua operação é a seguinte: o material passa através do crivo 1 para o canal 2, e então pelo torpedo 3. A extremidade do torpedo 4 é cônica e é fixada à máquina. Essa é cingida pelo anel 5, que forma a dimensão externa do perfil extruda do, ligando a alavanca de dois braços 9 com pilares 6 e a barra transversal 7, através das barras 8. Um ponto da alavanca é fixado em 10, enquanto que a outra parte liga-se a um cilindro hidráulico ou pneumático 11. Se, com um controle adequadamente pro gramado o aríete 12 mover-se para cima e para baixo, acionará as partes mencionadas (anel 5) também, e assim a folga entre as partes 4 e 5 e a espessura da parede do tubo externo irá variar de acordo com o programa. 9 5 Fig. 1.4.22. Equipamento para a variação de espeaaura dJI parede do tubo. 1 =crivo, 2 =canal, 3 =torpedo, 4 =extremidade do torpedo, 5 = anel, 6 =pilares, 7 =barra transversal, 8 =barra, 9 = alavanca de dois braços, 10 = ponto fixo,ll =cilindro hidráulico,l2 = aríete . 222 PLÁSTICOS 1.4.6. Equipamento de calibragem Depois da máquina de extrusão, o equipamento de calibragem freqüentemente é utili zado em combinação com um sistema de resfriamento, na maioria dos casos. Seu ponto principal consiste em que o perfil extrudado, ainda mole e moldável, é prensado pelo vácuo ou pela pressão interna contra a parede do tubo, que corresponde ao perfil dese jado. Então , após tomar a forma do gabarito, o perfil é resfriado. Deve-se mencionar que o perfil do equipamento de calibragem algumas vezes difere do perfil da matriz de extrusão, e assim é fácil produzir tubos de seção triangular ou quadrangular a partir de tubos extrudados de seção circular. Naturalmente, neste caso, as possíveis diferenças de espessura de parede que surgem a partir da deformação não devem ser esquecidas , isto é, é necessário cuidar para que a seção transversal do perfil deformado seja a mesma que a seção transversal do perfil extrudado. O equipamento de calibragem pode ser dividido em dois grupos : 1) equipamento que opera a vácuo; 2) equipamento que opera por pressão interna (ar comprimido). 1.4.6.1 . Calibragem a vácuo A peça de tubo perfurada de formato adequado à seção transversal desejada do produ to extrudado é instalada ao centro de uma caixa fechada, e o espaço com ar da caixa é ligado a uma bomba de vácuo. O vácuo, conseguido entre o cano perfurado e os produ tos extrudados, puxa o material ainda mole para as paredes do tubo (Fig. 1.4.23). O vácuo algumas vezes é obtido em um tanque fechado, no qual circula água refri gerante. Com esse arranjo é possível calibragem e resfriamento simultâneos em um trecho mais longo; assim, esse equipamento é preferível (Fig. 1.4.24). A Fig. 1.4.25 mostra um esboço de tal tanque de resfriamento a vácuo. . Zona de resfriamento III Zona de resfriamento II Zona de resfriamento I I T Sai'da de i água de refrigeração Vácuo l T Entrada de água de refrigeração Vácuo Entrada de água de refrigeração Fig. 1.4.23. Equipamento de caJibragem a vácuo com anel de vácuo (Bibliografia, 1). PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 223 calibração Distáncia ajustável ~- - - - -- - - _._ - - ~ ; ()õ o Õ o o .... o W ~ ~~ 9J 2_q_tt~! ~ Junção à bomba de vácuo Tampa de vidro ------- Cabeçote da extrusão Vedação o _G__ L tE h»))))) Luva de TEntrada de égua de r,efrigeração Fig. 1.4.24. Aparelhagem de calibragem a vácuo em tanque fechado (Bibliografia, 1). Fig. 1.4.25. Esboço de aparelhagem de calibragem a vácuo com tanque (BIbliografia, 4). 224 PLÁSTICOS As perfurações no tubo de calibragem devem ter pequeno diâmetro (0,5 a 2 mm) e os furos devem ser distribuídos ao longo de todos os componentes. As primeiras filei ras de furos têm menor diâmetro, estando levemente afastadas da borda do tubo para evitar a sucção do ar de uma direção lateral (Fig. 1.4.26). : i *! : + .... ~ • .. .. .. ... . .. .. .. ... ... .. .. .. .. ~ ........... ..... ..... ... .,. ...........t ..... .&. .. 1 ::::...... Vácuo Fig. 1.4.26. Esboço de anel de calibragem a vácuo. É aconselhável polir a superfície interna do tubo de calibragem ou, possivelmente, utilizar cromagem, para reduzir o atrito. O equipamento de calibragem é ligado a uma placa isolada de poucos milímetros de espessura à matriz de extrusão para o propósito de isolar o material. Tanto perfis "fechados" como "abertos" podem ser calibrados a vácuo, desde que a parede do produto extrudado seja suficientemente delgada, pois a força de sucção é relativamente moderada (teoricamente 1 kp/cm2 , na prática 60 a 80% disso). Depois da calibração, o produto extrudado deve ser resfriado deixando-o em uma cuba cheia de água de refrigeração ou introduzindo-o em um cano externamente res friado, que se ajuste ao formato de seu perfil. A eficiência do resfriamento depende, em ambos os casos, da velocidade de fluxo da água de resfriamento, da diferença média de temperaturas entre o produto extrudado e da água de refrigeração, e da área da superfície de resfriamento. 1.4.6.2. Calibragem com ar comprimido A calibragem com ar comprimido é aplicável somente no caso de perfis fechados (tu bos). A essência desse processo é que o ar comprimido é prensado no tubo através do cabeçote de extrusão, que o prensa contra a parede do equipamento de ca1ibragem. A pressão do ar comprimido vai de 0,2 a 1,5 atm para tubos de paredes delgadas e de 6 a 15 atm para tubos mais grossos. É aconselhável polir ou cromar as paredes internas do tubo de cal.ibragem. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 225 Um "bujão" deve ser fIXado ao cabeçote de extrusão, que vede o tubo do interior, pois somente dessa forma pode ser assegurada a pressã'o necessária na seçã'o desejada (Fig. 1.4.27).A calibragem pressurizada pode ser construída juntamente com o sistema de refrige ração , de forma que o tubo de calibragem fique cercado por uma camisa externa, e a água de refrigeração seja pressionada entre as duas paredes. Ar comprimido Fig. 1.4.27. Esboço de calibragem a ar comprimido. É essencial que o comprimento desse equipamento de calibragem e resfriamento seja corretamente selecionado, pois, se for muito curto e o produto ainda estiver mole, este poderá facilmente ficar deformado. Por outro lado, se for mais longo que o neces sário , o atrito aumentará, e a "retirada" do produto extrudado será mais difícil. O comprimento do sistema de refrigeraçã'o - seja uma cuba ou um tubo de refri geraçã'o - é arbitrariamente determinado na prática, na maioria dos casos, com base em experiências de valor incerto . Se a refrigeraçã'o não for satisfatória, mais água será deixada fluir para o produto extrudado . Em um outro caso, uma cuba maior que a necessária seria utilizada , pois "não causaria nenhum mal". Entretanto, hoje em dia, na Europa, quando a falta de água é um problema ainda mais premente, e quando o apinhamento das fábricas é sempre crescente , parece ser conveniente atacar o problema na busca de soluções, isto é, determinar o comprimento necessário e suficiente para o equipamento de refrigeração com base em algum tipo de consideração técnica (v. o Capítulo 2.3). BIBLIOGRAFIA DO CAPITUW 1.4 I. Makrolon Verarbeitung, Bayer Druckschrift. KL 41308 (1973). 2. "Diakon" Acrylic materia-Is for extrusion. ICI Plastic Division Booklet, Welwyn Garden City, England (1962). 3. Paul Troe.;ter Maschinenfabrik, Hannover-Wülfel. GFR, Catalogue. 4. Floating Lld. Leicester, England. Catalogue (197 J). LEITURA ADICIONAL Berger, P. e Kramer, A., KaJibrieren von Rohren bei hohen Abzuggeschwindigkeiten. Kunststoffe, No. 1. p. 2. (1975). Schiedrum, H. O., Extrudieren von PVC-Profilen an Beispiel des Fensterprofils. Kunststoffe, No. 5, p. 250 (1975). 226 PLÁSTICOS 1.5. Moldes para a fabricação de garrafas (L. Sors e L. Bardócz) A fabricação de garrafas, vasilhames e recipientes para líquidos de plástico através da moldagem de injeção seria extremamente anti-econônúca. A parte do molde que for masse a cavidade interna seria muito complicada para a sua remoção através da boca da garrafa; conseqüentemente, o tempo de duração do ciclo seria extremamente longo. Além disso - como se sabe - a tecnologia da moldagem de injeção de peças grandes requer espessuras de paredes de um milímetro ou mais, o que aumentaria o custo de produção das garrafas. Tais peças são feitas através de um modelo (produto-base) de tamanho adequado obtido por moldagem de injeção ou por extrusão, e este é pressionado com ar compri mido contra as paredes da cavidade da ferramenta, cujo formato ajusta-se ao diâmetro externo da garrafa. A ferramenta é resfriada. Assim, o material plástico de parede. delgada solidifica-se rapidamente, e é removível da ferramenta. 1.5.1. Produção do produto (modelo) pré-fabricado Se a garrafa for um corpo de rotação, então o produto-base poderá ser um cano de seção circular. Se, entretanto, for chato e angular (como, por exemplo, os recipientes de certos detergentes), então, devido à espessura da parede, deverá seI' utilizado ou um produto-base moldado por injeção, ou um tubo extrudado angular (v. Capítulo IA). O diagrama esquemático das duas tecnologias, significativamente diferentes entre si, e o das ferramentas aplicáveis são mostrados pelas Figs. 1.5.1 e 1.5 A. Quando se utiliza um produto-base extrudado (Fig. 1.5.1), o tubo de plástico quen te, ainda mole, de diâmetro adequado, flui verticalmente para fora do cilindro extrusor Fig. 1.5.1. Fabricação de garrafas a partir de produto-base extrudado; diagrama de linha tecnológico. 1 = cilindro extrusor, 2 = matriz de extrusão, 3 = corpos de matriz móveis, 4 = pilaresilUias, 5 = macho de sopro, 6 = sistema de resfriamento, 7 = cavidade de matriz, 8 = cortador, 9 =ejetor. PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 227 1, e através da matriz de fluxo defletido uma vez 2 (v. Fig. 1.5.1 a). Quando é atingido o comprimento desejado, as partes da matriz, 3a e 3b, que deslizam sobre os pilares -guias 4, fecham-se. Dessa forma, a parte superior do tubo tem suas bordas pratica mente reunidas e soldadas parcialmente, de onde é obtida a base da garrafa. O mate rial é parcialmente prensado contra o bocal 5, com o que se forma o gargalo da garrafa. Ao mesmo tempo, o aparelho de corte 8 apara o produto extrudado. A ferramenta assume a posição mostrada pela Fig. 1.5.1b. No passo seguinte, ar numa pressão de 4 a 8 kp/cm2 flui através do bocal 5, para o interior do tubo (para tubos de paredes mais grossas, possivelmente com pressão muito maior), que se expande e fica prensada con tra as paredes da cavidade da matriz (Fig. 1.5 .1 c). O corpo da matriz é resfriado; assim, a garrafa rapidamente se esfria. 'Segue-se a abertura das peças da matriz (3a e 3b) outra vez, e a retirada da garrafa acabada através do aparelho ejetor 9, ou pelo ar comprimi do, aplicado por um curto espaço de tempo (Fig. 1.5.1d). A Fig. 1.5.2a mostra um esboço de uma matriz de garrafa, e a Fig. 1.5.2b mostra o esboço de uma máquina para a produção de garrafas. Fica evidente, da discussão anterior, que o extrusor deve funcionar intermitente mente, e uma nova peça somente deve ser produzida quando a ferramenta for capaz de recebê·lo numa condição de vazia e aberta. Entretanto, a operação intermitente do extrusor não é desejável tanto do ponto de vista de energia como em relação ao ma terial plástico (se o material permanecer imóvel no cilindro de extrusão, facilmente ficará queimado, descolorido e possivelmente começará a se desintegrar). Assim, foi construída uma máquina de extrusão para a fabricação de garrafas, na qual o crivo que funciona continuamente prensa o material na câmara, onde um cilindro hidráulico separado o introduz no momento adequado (Fig. 1.5.3). No interesse do aumento da produtividade, freqüentemente é utilizada uma matriz de múltiplas cavidades, para a qual é necessário um cabeçote extrusor de múltiplos bocais. O desenho de um cabeçote extrusor de cinco bocais pode ser visto na Fig. 1.4.20. Para a produção de garrafas baixas de corpos não-giratórios é utilizado um produ to-base moldado por injeção. Essa tecnologia (isto é, uma de suas variações) é mostrada pela Fig. 1.5.4. O molde de injeção consiste de 3 partes inferiores e 2 superiores que deslizam nos trilhos 17. Em um dos ciclos de operação (Fig. 1.5 .4a), a máquina prensa o material contra a cavidade da parte intermediária do molde, enquanto, na outra parte do molde, o ar comprimido, prensado contra o produto-base anteriormente feito e ainda quente, forma a moldagem. Depois disso, resfria-se e so'lidifica-se. As partes do molde 2 e 3, e 4 e 5, abrem-se. Novamente é introduzido ar na garrafa por um momento, pondo o macho para fora dela, com a garrafa acabada caindo na caixa. Entã'o o ci'lindro hidráulico 16 pressiona a parte superior móvel do trilho 17 para a outra posiça'o, no macho da qual o produto-base quente ainda permanece. As metades do molde se fecham, e agora o ar comprimido expande o produto-base nessa posição, enquanto um novo produto-base é injetado pela máquina, encaixando-se ao redor do macho anteriormente esvaziado na posição de operação intermediária. Depois disso o ciclo é repetido. O diagrama esquemático ampliado da garganta de entrada, macho e conexão de ar, é mostrado pela Fig. 1.5.5. Deve-se mencionar que as peças menores (p.ex., bonecas) algumas vezes são feitas 228 PLÁSTICOS de forma que duas placas (folhas) plásticas quentes sejam colocadas entre duas partes móveis do molde, e o ar comprimido seja pressionado entre elas.Se a garrafa tiver de ser produzida com certa tecnologia, será necessário determinar a) b) Fig. 1.5.2. Matriz para a produção de garrafas (a) e máquina para a produção de garrafas (b) (Bibliografia, 4). Designações conforme a Fig. 1.5.1. 5 PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 229 a espessura da parede do produto-base, para que o produto acabado suporte os esfor ços desejados. Com relação a isso - em caso de seção circular simples - com base na Fig. 1.5.6, é imaginável que r R sr dcp = SR dep e S=}fs ou s = -S. r Na prática, Rir < 1,5 a 2. 2 01 bl Fig. 1.5.3. Cabeçotes de alimentação (Bibliografia, 2). a) método de cilindro alimentador : 1 = aríete, 2 =cilindro alimentador, b) método de câmara de alimentação: 1 = aríete anular,2 = câmara de alimentação. A consideração anterior é altamente significativa se wna garrafa baixa, angular, for necessária, produzida a partir de um produto-base de seção circular . g evidente que, neste caso, as bordas serão mais fmas que as paredes das partes próximas ao eixo . Nesse caso, é muito difícil deterntinar, por exemplo, a espessura da base a partir da espessura da parede do produto-base. Em caso de uma garrafa cilíndrica, a superfície diferencial da camisa estará nwna direção radial entre o produto-base e a superfície da garrafa acabada (os elementos de superfície em tomo da base movem-se nwna curva espacial). Os cálculos preliminares são complicados pelo fato de que um tubo quente pressionado para fora do extrusor expandirá após cessar a pressão interna, mas suas paredes (nas vizinhanças da matriz de extrusão), como resultado do peso do produto extrudado, com comprimento sempre crescente, ficarão mais delgadas. g fácil imaginar • , r.· ... ~. 7 í IL F7-l<~ -' IV w O r:-"" ;l>' TZl r- ..., 8 TZl 1 2 ' , r ] f;' I ' 5 ' ) 7 .p ,8, /,5/ 10 6 ~ L- o) I. , 6 /~ ,I @ , 15 I l-. lê Fig. 15.4. Fabricação de garrafas li partir de produto-base moldado por injeção. a) molde fechado. b) molde aberto, 1 == caixa de molde pau o produto-base, 2-3-4 e 5 = caixas de molde móveis, 6 = barras~ias, 7 = cilindro hidráulico,8 = parte móvel superior do molde, 9 =: macho cihndrico do molde com furos transversais, 10 = cilindro da máquina de moldagem de injeção, 11 = entrada de ar comprimido, 12 = harra de conexão de bocais, 13 = mesa estacionária, 14 = mesa móvel, 15 =entrada de ar comprimido, 16 = cilindro hidráulico. 17 = trilho para b'Uiar a parte superior do molde, 18 = cavidade do molde, 19 = cavidade do molde para o produ to-base , 20 = entrada de água de refrigeração . PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 231 que a velocidade de extrusão também afeta a espessura das paredes, pois com seu aumento a contração das paredes será cada vez mais excessiva. Com relação à expansão e contraçã'o, muitas medições foram feitas, e os resultados de uma delas são mostrados pela Fig. 1.5 .7 . 8~-/ 9 Ar -comprimido ~15 Fig. 1.5.5. Acoplamento para ar para garganta de entrada e macho. Designações confonne a Fig. 15.4. Fig. 1.5.6. Do que foi dito acima, pode-se afirmar que a espessura do produto-base, necessária para um produto de uma dada espessura de parede, pode ser determinada por métodos experimentais a partir da espessura desejada do produto acabado. De acordo com a experiência, os materiais podem ser estirados somente até um certo ponto. Esse "coefi ciente de ductilidade" é extremamente difícil de determinar, já que depende, em mui to, da temperatura do material e da velocidade de injeção de ar na garrafa e do resfria mento. De acordo com o que se sabe atualmente, é difícil expandir um tubo em mais de 2 ou 3 vezes seu diâmetro original . 232 PLÂSTICOS w 2,0 1,5 1,0 ~~ 1/. L v= 7,3 emls V:I.,g e mls r-- V:2 I. cm/s l - 1.0 50 60 70 e m BO ° 10 20 30 Comprimento da mangueira Fig. 1.5.7. Relação de expansão de mangueiza pré-extrudada em função de seu comprimento e da velocidade de extrusão (Bibl., 3). MateriaJ : PE de baixa pressão, w = dh/do, onde dh = diâmetro externo da mangueira a uma distância de 30 mm do orifício de matriz de diâmetro do. 1.5.2. Entrada de ar comprimido, calibragem da boca di1 ga"afa As garrafas s[o fechadas com tampas roscadas, ou enUro um outro tipo de tampa de fechamento, quase sem nenhuma exceção. Assim, é desejável que a parede da peça de boca seja mais grossa que a camisa da garrafa. O furo interno da peça da boca é forma da pelo macho de sopro (de ar), e o contorno externo (p.ex., a rosca), pelas partes da matriz ao se fecharem. . ~ uma exigência natural para evitar a excessiva expansão da dimensão externa , pois isso arriscaria a utilidade da cápsula. Já que a resistência combinada da ferramenta de injeção de ar para a garrafa é baixa - somente é submetida à pressão do ar comprimi do - na maioria dos casos ela é feita de metal leve. Entretanto, se a peça que forma a boca roscada fosse feita do mesmo metal, a rosca logo ficaria deformada. Assim, aqui - e nas partes da ferramenta que formam a base - são utilizadas inserções de aço, asse gurando-se a substituibilidade . ~ desejável que as partes móveis da ferramenta fiquem em contato com o colar ao menos em alguns milímetros, e o bocal deve ser bem fixa do, pois a espessura constante das paredes da peça de boca somente pode ser garantida dessa maneira . A construção e a inserção de wn injetor de ar na ferramentá são mostra das pela Fig. 1.5 .8. Com certos materiais (p.ex ., "Makrolon" Bayer, RFA), é aconse lhável resfriar a fresa injetora com água (Fig. 1.5.9). Na abertura das peças-ferramentas, as partes próximas do plano de divis[o atri tam-se quase tangencialmente com as metades da matriz, o que resulta em desgaste significativo . Para a sua eliminação - se o propósito do produto O permitir - a rosca será formada conforme mostrado pela Fig. 1.5.10. 1.5.3. Desaeração di1 cavidade de moldi1gem No fechamento das metades do molde, há ainda ar entre a mangueira pré-moldada e a cavidade do molde . Entretanto, o ar deve deixar a região de moldagem enquanto o pro duto adquire seu formato final, isto é, adere a todos os pontos da superfície da região de moldagem . Essa é a única maneira de obter resfriamento rápido e a remoção incó lume do produto. Em geral, o ar pode sair ao longo da superfície de contato das duas metades do molde , mas , se necessário , a saída do ar pode ser facilitada ao longo da borda de travamento . Isso poderia ser necessário especialmente onde o ar provavel " " r - Fig.1.5.8. Fresa de calib~em utilizada para a &3JT3fa de 10 litros e formação do molde à frente da fresa (projetada e fabricada pela Hungána Miianyagfeldolgozo Vállalat - Fábrica de processamento de plásticos "Hungária"). ;l' O ' ~ O Ul O tT"l ~ O t"' O tTl Ul tT"l :::: ~ ;.:l N tT"l Ul O tT"l :::: O t"' O ;I> Cl tTl :::: ;I> ;::; C tT"l Z -l tT"l IV w w 234 PLÁSTICOS Sarda de água E ntrada de água Soldado na montagem ou colado com Loctit Cobre Cobre Fig.1.5 .9. Corte de bocal resfriado a água. I I I ~:..J . ,_ Fig. 1.5.10. Projeto prático de rosca de fechamento de garrafa. 3- 5 2 o· Fig. 1.5.11. Duto de ar paralelo à borda de corte (Bibl., 2). 1 =duto, 2 =canal de ventilação em forma de funil . N ci IJ) I o Fig. 1.5.12. Formação de sulcos de ventilação no plano de divisão (Bibl.,2). PROJETOS DE MOLDES E MATRIZES DE MOLDAGEM A QUENTE 235 mente estivesse (nos cantos, nas roscas , etc.). As principais soluções observadas por Farberwerke Hoechst AG podem ser vistas