Projetando com borracha

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Descrição de como projetar com borracha, tolerâncias dimensionais e desenho de molde

Publicada em: Engenharia
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    1. 1. PROJETANDO COM BORRACHA Luis Tormento Outubro/2016
    2. 2. PROJETANDO PARA CUSTOS MÍNIMOS • Enquanto cada componente é projetado para preencher um conjunto de requisitos operacionais, existe um número de princípios comuns que irão reduzir o tempo e o custo na obtenção de um componente econômico. Muitos destes são evidentes, mas alguns precisam de um perfeito entendimento das diferenças entre moldar borrachas termofixas e moldar plásticos. • As peças serão obtidas a um custo mínimo quando não houver surpresas no desenho, fornecimento ou uso. Uma boa comunicação e o contato prévio com os fornecedores, irá particularmente auxiliar no desenvolvimento da nova peça.
    3. 3. PRODUZINDO UMA ESPECIFICAÇÃO • Uma especificação é valiosa na seleção do material adequado para testes, bem como para a produção de peças seguras e econômicas através do desenho. A sobre- especificação pode levar ao uso de um polímero caro e uma ferramenta inadequada ou custosamente desnecessária, ou a um desnecessário custo de processamento.
    4. 4. PROTOTIPAGEM • Um protótipo de cavidade simples pode ser produzido rápida e economicamente, permitindo testar o desenho, materiais e fornecer um pequeno número de peças para a pré-produção.
    5. 5. PROJETANDO COMPONENTES • Os seguintes fatores devem ser considerados no estágio de projeto: – Localização da linha de separação. – Maneira como a peça será removida do molde quando a mesma estiver quente e macia. – Peças de borracha geralmente não necessitam de aperto. – Formas reentrantes são praticáveis com borracha. – O núcleo de seções espessas, que aumentaria os tempos de cura, deve ser retirado. – Formas geométricas tornam os ferramentais mais econômicos. • Combinar características – tais como selos, molas, logos e tolerâncias – de outras peças.
    6. 6. DESENHO DO FERRAMENTAL • O projetista deve levar em consideração a existência de diferenças significativas entre moldes para borrachas termofixas e para plásticos. Materiais termofixos são curados por aquecimento ao redor de 150°C. Muito deste calor é obtido das paredes do ferramental. • Como as borrachas são bons isolantes, a transferência de calor nas seções espessas da peça poderá ser lenta. Diferentemente dos termoplásticos, as rebarbas, entradas, canais e alimentadores de borrachas termofixas são curados irreversivelmente e não podem ser reutilizados. • Rebarba é característica da moldagem normal de borracha: a borracha não "congela" como os plásticos- ao fluírem através de seções muito finas, entram em folgas de até 0.002mm.
    7. 7. DESENHO DO FERRAMENTAL • Os projetistas não devem especificar o número de cavidades num ferramental, pois a produção econômica depende de inúmeros fatores, como: – a precisão requerida – as dimensões e orientação da peça – características da prensa – as quantidades e taxas requeridas. • Frequentemente existe uma variedade de possíveis meios para moldar um componente. Por exemplo, um cilindro pode ser moldado com a linha de separação no ferramental paralela ao eixo, ou em ângulos retos em relação a ele. Esta decisão afeta o número de possíveis cavidades e a aparência e preço do artefato final. Com frequência, depende da quantidade visível de rebarba permitida na linha de separação do ferramental. A escolha final será governada pela função da peça, pela aparência, pela economia da área do ferramental e a tolerância.
    8. 8. DESENHO DO FERRAMENTAL • Muitos ferramentais de produção de peças de borracha são feitos de aço suave. Alguns compostos liberam halogênios durante a cura, que a longo prazo podem corroer a superfície do molde; no entanto, na maioria dos casos os compostos de borracha não são materiais agressivos. Quando injetados, fluem com relutância e necessitam de portas e alimentadores maiores, quando comparados com plásticos, e sua abrasão é mínima. • É esperado que os ferramentais suportem cerca de 100.000 prensadas – um molde de quatro cavidades produz 400.000 peças durante sua vida normal. Peças de precisão e tolerâncias mais apertadas geralmente significam menor vida útil do ferramental e altos custos de manutenção. Mudanças frequentes e canais curtos também reduzem a vida útil do ferramental. Todos os ferramentais necessitarão de reparo periódico e deverão ser revisados anualmente. • O desenho do ferramental deverá ser discutido com o fabricante do artefato de borracha nos estágios iniciais do projeto.
    9. 9. CUSTO • As chaves que determinam o custo são: ciclo de vulcanização, número de cavidades no molde, custo do material e necessidade de operações manuais antes e após a moldagem. • O ciclo de vulcanização geralmente gira de dois a dez minutos, contudo, para peças espessas pode ser muito mais longo. Reduzindo a massa de um componente, não somente reduzimos o custo do material, mas também o ciclo de vulcanização- isto é especialmente válido para seções espessas. • Quando zero defeitos é requerido para prevenir inspeções de qualidade após a moldagem, isto inevitavelmente adiciona custo ao processo.
    10. 10. COR • A borracha obtém muito de sua leveza, força tensora e resistência ao calor pela adição de negro de fumo, fator pelo qual a maioria dos compostos de borracha é negra. • Borrachas coloridas podem ser produzidas utilizando outras cargas reforçantes e pigmentos adequados. Entretanto, as mudanças que ocorrem durante a vulcanização e a natureza do processo de moldagem, tornam difícil manter uma coloração constante, particularmente com cores muito claras. Borrachas de silicone são as mais adequadas para a obtenção de moldagens claras e coloridas, mesmo com cores muito claras e translúcidas.
    11. 11. ACABAMENTO SUPERFICIAL • O acabamento da borracha varia de semi- brilhante à extremamente fosco, utilizando o mesmo molde, mas sempre será menos liso e espelhado que o plástico. A natureza fosca e não refletiva de sua superfície significa que as borrachas coloridas terão aparências diferentes em função da dureza do material. • Aparências atraentes podem ser obtidas pela moldagem em um molde com acabamento superficial padronizado, tal como um padrão geométrico fosco ou acabamento "chapiscado".
    12. 12. TOLERÂNCIAS • As tabelas abaixo são apresentadas como um guia simples de seleção. • Quando aplicamos tolerâncias, devem ser levadas em consideração as seguintes regras: – (1) Tolerâncias dimensionais fixadas aplicam-se individualmente para cada dimensão fixada pelo seu próprio tamanho. – (2) Tolerâncias dimensionais fechadas são determinadas pela maior dimensão fechada e esta tolerância é utilizada para todas as dimensões fechadas. – (3) Dimensões fixadas ou fechadas para uma dada tabela, necessariamente não caminham juntas e podem separar-se entre as tabelas. – (4) Tolerâncias não apresentadas podem ser determinadas consultando o fabricante do artefato. – (5) Tomar cuidado nas aplicações de tolerâncias padronizadas em produtos que possuam ampla variação dimensional em seções.
    13. 13. TOLERÂNCIAS • Tabela 1 • A tolerância dimensional "A1" é a tolerância mais fechada e indica uma alta precisão no artefato de borracha. Tais artefatos requerem moldes caros, com poucas cavidades por molde, controles de processo e custosos procedimentos de inspeção. È desejável que o método exato de medição seja acordado entre o fabricante do artefato de borracha e o cliente, pois os erros na medição podem ser amplos em relação às tolerâncias. Alguns materiais, particularmente aqueles que necessitem de pós-cura, por si só não atendem as tolerâncias de designação "A1".
    14. 14. TOLERÂNCIAS Dimensão (In) Fixada Fechada Dimensão (In) Fixada Fechada 0 - 0,40 0,004 0,005 0-10 0,10 0,13 0,40-0,63 0,005 0,006 10-16 0,13 0,16 0,63-1,00 0,006 0,008 16-25 0,16 0,20 1,00-1,60 0,008 0,01 25-40 0,20 0,25 1,60-2,50 0,01 0,013 40-63 0,25 0,32 2,50-4,00 0,013 0,016 63-100 0,32 0,40 4,00-6,30 0,016 0,02 100-160 0,40 0,50 Tabela padronizada de tolerância dimensional – produtos moldados de borracha Tolerância dimensional "A1"
    15. 15. TOLERÂNCIAS • Tabela 2 • A tolerância dimensional "A2" indica um produto de precisão. Os moldes devem ser trabalhados com máquinas de precisão e mantidos sob boa manutenção. Os métodos de medição são mais simples que a tolerância dimensional "A1", mas deve haver cuidadosa inspeção.
    16. 16. TOLERÂNCIAS Dimensão (In) Fixada Fechada Dimensão (In) Fixada Fechada 0 - 0,40 0,006 0,008 0-10 0,16 0,2 0,40-0,63 0,008 0,01 10-16 0,2 0,25 0,63-1,00 0,01 0,013 16-25 0,25 0,32 1,00-1,60 0,013 0,016 25-40 0,32 0,4 1,60-2,50 0,016 0,02 40-63 0,4 0,5 2,50-4,00 0,02 0,025 63-100 0,5 0,63 4,00-6,30 0,025 0,032 100-160 0,63 0,8 Tabela padronizada de tolerância dimensional – produtos moldados de borracha Tolerância dimensional "A2"
    17. 17. TOLERÂNCIAS Dimensão (In) Fixada Fechada Dimensão (In) Fixada Fechada 0 - 0,40 0,008 0,013 0-10 0,2 0,32 0,40-0,63 0,01 0,016 10-16 0,25 0,4 0,63-1,00 0,013 0,02 16-25 0,32 0,5 1,00-1,60 0,016 0,025 25-40 0,4 0,63 1,60-2,50 0,02 0,032 40-63 0,5 0,8 2,50-4,00 0,025 0,04 63-100 0,63 1 4,00-6,30 0,032 0,05 100-160 0,8 1,25 Tabela 3 A tolerância dimensional "A3" indica um produto de tolerância "comercial" e será normalmente utilizada em muitos produtos. Tabela padronizada de tolerância dimensional – produtos moldados de borracha Tolerância dimensional "A3" Comercial
    18. 18. TOLERÂNCIAS Dimensão (In) Fixada Fechada Dimensão (In) Fixada Fechada 0 - 0,40 0,013 0,032 0-10 0,32 0,8 0,40-0,63 0,016 0,036 10-16 0,4 0,9 0,63-1,00 0,02 0,04 16-25 0,5 1 1,00-1,60 0,025 0,045 25-40 0,63 1,12 1,60-2,50 0,032 0,05 40-63 0,8 1,25 2,50-4,00 0,04 0,056 63-100 1 1,4 4,00-6,30 0,05 0,063 100-160 1,25 1,6 Tabela 4 A tolerância dimensional "A4" aplica-se a produtos onde o controle dimensional não seja crítico e o custo seja secundário. Tabela padronizada de tolerância dimensional – produtos moldados de borracha Tolerância dimensional "A4" Não Crítica
    19. 19. Medida das Dimensões • Condicionamento de Peças: A medição das dimensões deve ser feita em peças pré-condicionadas por pelo menos 24 horas após a operação de moldagem. A medição deve ocorrer em no máximo 60 dias após o embarque, ou antes da peça ser colocada em uso, escolhendo-se aquele que tiver menor tempo. Deve-se tomar cuidado com o armazenamento das peças. • No caso de medições de referência, particularmente no caso da tolerância dimensional "A1" ou para materiais conhecidos como sensíveis a variações por temperatura ou umidade relativa, as peças em questão devem ser condicionadas por pelo menos 24 horas.
    20. 20. Medida das Dimensões • Métodos de Medição: dependendo das características das dimensões a serem alcançadas, podem ser utilizados: – a. micrômetro com dimensões acordadas entre o cliente e o fabricante de artefato de borracha. – b. um dispositivo ótico. – c. dispositivos apropriados às dimensões a serem medidas. • Em nenhuma circunstância a peça deve estar distorcida durante a medição. Para dimensões difíceis de serem medidas ou aquelas tolerâncias dimensionais incomuns, deve ser acordado o método exato de medição antecipadamente, entre o cliente e o fabricante do artefato de borracha.
    21. 21. Dimensões Relativas • Informação geral: dimensões relativas, tais como concentricidade, enquadramento, nivelamento, paralelismo ou localização de um ou mais insertos no produto são dimensões descritas em relação a alguma outra dimensão. Desde que é impossível visualizar os muitos potenciais desenhos de todos os produtos moldados nos quais as dimensões relativas serão especificadas, é impraticável o estabelecimento de padrões de tolerâncias para estas dimensões. O projetista deve reconhecer que quanto maior for o requisito, mais caro será o produto. Ele deve permitir ao fabricante do artefato de borracha utilizar pinos de suporte, apoios ou saliências no molde, para garantir uma localização positiva e registro do inserto ou insertos na cavidade do molde.
    22. 22. Contato LT Químicos Av. Pedro Severino Jr., 366 Cjto 35 04310-060 – São Paulo – SP – Brasil Luis Tormento NPD Director Luis.tormento@ltquimicos.com.br Tel: +55 (11) 5581-0708

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