projeto de molde para fabricação de engrenagens por injeção de
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PROJETO DE MOLDE PARA FABRICAÇÃO DE ENGRENAGENS POR
INJEÇÃO DE POLÍMERO
Camila Diniz dos Santos
Projeto de Graduação apresentado ao
Curso de Engenharia Mecânica da Escola
Politécnica, Universidade Federal do Rio
de Janeiro como parte dos requisitos
necessários para a obtenção do grau de
Engenheiro.
Orientador: José Stockler Canabrava Filho
Rio de Janeiro
Setembro de 2016
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO Departamento de Engenharia Mecânica
DEM/POLI/UFRJ
PROJETO DE MOLDE PARA FABRICAÇÃO DE ENGRENAGENS POR
INJEÇÃO DE POLÍMERO
Camila Diniz dos Santos
PROJETO FINAL SUBMETIDO AO CORPO DOCENTE DO DEPARTAMENTO
DE ENGENHARIA MECÂNICA DA ESCOLA POLITÉCNICA DA
UNIVERSIDADE FEDERAL DO RIO DE JANEIRO COMO PARTE DOS
REQUISITOS NECESSÁRIOS PARA A OBTENÇÃO DO GRAU DE
ENGENHEIRO MECÂNICO.
Aprovado por:
________________________________________________
Prof. José Stockler Canabrava Filho; Ph.D. (Orientador)
________________________________________________
Prof. Fabio Luiz Zamberlan; D.Sc.
________________________________________________
Prof. Sérgio Exel Gonçalves; D.Sc.
RIO DE JANEIRO, RJ - BRASIL.
SETEMBRO DE 2016
i
Diniz dos Santos, Camila.
Projeto de Molde para Fabricação de Engrenagens por
Injeção de Polímero / Camila Diniz dos Santos. – Rio de
Janeiro: UFRJ/ Escola Politécnica, 2016.
VII, 61 p.: il.; 29,7 cm.
Orientador: José Stockler Canabrava Filho
Projeto de Graduação – UFRJ/ Escola Politécnica/
Curso de Engenharia Mecânica, 2016.
Referencias Bibliográficas: p. 47-49.
1. Injeção de Polímeros I. Stockler Canabrava Filho,
José. II. Universidade Federal do Rio de Janeiro, Escola
Politécnica, Curso de Engenharia Mecânica. III. Projeto de
Molde para Fabricação de Engrenagens por Injeção de
Polímero.
ii
À minha família e ao meu marido, João Pedro.
iii
AGRADECIMENTOS
Agradeço primeiramente ao meu orientador, Professor José Stockler, pelo seu
suporte e compreensão.
À minha família, pelo apoio incondicional durante todos esses anos e por
formar a pessoa que sou hoje.
Ao meu marido, João Pedro, pela cumplicidade e companheirismo durante
essa jornada.
Aos meus sogros, por serem pessoas especiais com as quais posso contar.
Aos meus amigos e colegas de turma, em especial ao Tiago Bittencourt, pelas
dúvidas tiradas, conselhos e incentivo.
Aos professores que tive a honra de encontrar durante minha trajetória
acadêmica, com menção à querida prof.ª Anna Carla.
Ao ISMART, pelo apoio pedagógico e financeiro sem o qual este sonho não
seria possível.
iv
Resumo do Projeto de Graduação apresentado à Escola Politécnica/ UFRJ como parte dos
requisitos necessários para a obtenção do grau de Engenheiro Mecânico
Projeto de Molde para Fabricação de Engrenagens por Injeção de Polímero
Camila Diniz dos Santos
Setembro/2016
Orientador: José Stockler Canabrava Filho
Curso: Engenharia Mecânica
O presente trabalho tem por objetivo o projeto de um molde de injeção de polímero para
a produção de engrenagens de dentes retos. Foi selecionado um material termoplástico
ideal para esta aplicação e foram analisados os efeitos da contração na geometria da
peça. Uma máquina injetora foi escolhida de acordo com os parâmetros do processo.
Simulações utilizando o software Moldflow foram conduzidas para analisar as
condições de preenchimento, distribuição de pressões de injeção e de fechamento,
resfriamento, qualidade da peça produzida, linhas de solda e tempo total do ciclo de
injeção. Foram, então, especificados os elementos padronizados do molde, os postiços
das cavidades, sistemas de alimentação, refrigeração, extração, entre outros
componentes.
Palavras-chave: Injeção de Polímeros, Molde, Sistema de Câmara Quente, Fabricação
com Poliamida.
v
Abstract of Undergraduate Project presented to POLI/UFRJ as a partial fulfillment for the
degree of Mechanical Engineer
Mold Design for the Manufacturing of Gears through Polymer Injection
Camila Diniz dos Santos
September/2016
Advisor: José Stockler Canabrava Filho
Course: Mechanical Engineering
This work aims to design an injection mold to produce plastic spur gears. A
thermoplastic material ideal for this application was selected and the effects of
shrinkage on the geometry of the piece were analyzed. An injection molding machine
was chosen according to the process parameters. Simulations were conducted using the
Moldflow software to analyze the cavity filling conditions, injections and closing
pressure distributions, cooling, quality of the final product, welding lines, and total
injection cycling time. Then, mold components were specified, such as standard plates,
cavity inserts, runner, cooling and ejection systems.
Keywords: Polymer Injection, Mold, Hot Runner System, Manufacturing with Nylon.
vi
Sumário
1. Introdução ............................................................................................... 1
2. Fabricação com polímeros ....................................................................... 2
2.1. Polímeros: aplicações e fabricação ...................................................... 3
2.2. Conceitos fundamentais de moldagem por injeção .............................. 4
2.3. Componentes do molde ....................................................................... 6
2.3.1. Sistema de alimentação ................................................................... 7
2.3.2. Sistema de refrigeração .................................................................... 9
2.3.3. Ventilação do Molde ......................................................................... 9
2.3.4. Sistema extrator ............................................................................. 10
2.4. Ciclo de injeção .................................................................................. 10
3. Fabricação de engrenagens poliméricas ............................................... 12
3.1. Seleção de materiais .......................................................................... 12
3.2. Dimensionamento da engrenagem .................................................... 14
3.3. Efeitos da contração do material na geometria da engrenagem ......... 15
3.4. Quantidade de plástico necessária para moldar a engrenagem ......... 17
4. Características da injetora ..................................................................... 18
5. Projeto do molde ................................................................................... 22
5.1. Especificação do molde ..................................................................... 22
5.2. Câmara quente .................................................................................. 26
5.3. Postiços cavidade .............................................................................. 30
5.4. Refrigeração do molde ....................................................................... 32
5.4.1. Tempo de resfriamento ................................................................... 32
vii
5.4.2. Cálculo da vazão de refrigerante e seleção do diâmetro ................ 33
5.4.3. Configuração dos canais de refrigeração e componentes .............. 33
5.5. Sistema extrator ................................................................................. 36
5.6. Ventilação .......................................................................................... 38
6. Conclusão ............................................................................................. 39
7. Bibliografia ............................................................................................. 40
Anexo A - Análise do Processo pelo Moldflow ................................................. 43
Anexo B - Catálogos ........................................................................................ 44
1
1. Introdução
Tendo em vista o potencial da fabricação com materiais termoplásticos, o
presente trabalho visa desenvolver o projeto de um molde para máquina injetora
usado na produção de engrenagens cilíndricas de dentes retos.
O capítulo 2 apresenta uma revisão bibliográfica relativa à fabricação com
polímeros, com enfoque no processo de injeção. São descritas as funções dos
componentes de uma máquina injetora e de moldes típicos, bem como do ciclo de
injeção. São abordadas no capítulo 3 as considerações relevantes à fabricação de
engrenagens plásticas, como a influência das condições de utilização na escolha do
material e o impacto da contração na geometria da peça. As dimensões da
engrenagem e a quantidade de plástico necessária para a moldagem são também
definidas neste capítulo.
O capítulo 4 é dedicado à especificação dos parâmetros do processo para a
injetora selecionada. Por fim, no 5º capítulo, é apresentado o projeto detalhado do
molde, embasado por simulação conduzida no software Moldflow e cujos
componentes são, em sua maioria, padronizados e de fabricantes acessíveis no
mercado brasileiro.
2
2. Fabricação com polímeros
O desenvolvimento da tecnologia de fabricação com polímeros representou
uma inovação disruptiva no ramo industrial. Entre uma série de vantagens, o
significativo aumento da escala de produção, baixo custo e versatilidade
popularizaram os processos de transformação de plásticos, tornando-o um dos
materiais protagonistas na sociedade atual.
Os plásticos antes empregados apenas em uma gama restrita de produtos de
baixa complexidade, hoje estão presentes em boa parte do que consumimos. A
engenharia de novas resinas poliméricas, aditivos e compósitos e o aprimoramento
dos processos de produção permitiu uma melhora das propriedades desses materiais
e viabilizaram o uso de plásticos em aplicações de engenharia, permitindo até mesmo
a produção de elementos que exigem alto grau de confiabilidade e que são
submetidos a altas solicitações mecânicas. Alguns exemplos de aplicações de
engenharia para os polímeros são válvulas de esfera submarinas, impelidor de bomba
de carro, correias transportadoras, dispositivos médicos como coração artificial,
equipamentos de proteção individual, dutos e mangueiras.
Os produtos plásticos são em geral leves, oferecem bom isolamento elétrico e
podem ser usados em ambientes com água ou outros fluidos que causariam corrosão
em metais. Seu processo produtivo é rápido, eficiente e de larga escala, não necessita
de acabamentos complexos e o desperdício de matéria-prima é significativamente
reduzido.
É importante ressaltar, no entanto, que os produtos fabricados com polímeros
possuem limitações maiores em termos de resistência mecânica, térmica e à
degradação físico-química quando comparados a metais de engenharia. Por isso a
sua utilização em componentes estruturais e elementos de máquinas deve observar os
limites do material, restringindo cargas e velocidades. [1]
3
A injeção de polímeros é um dos principais processos de moldagem de
plásticos, sendo notória por sua versatilidade, é possível obter produtos com as mais
complexas geometrias. No caso de engrenagens, enfoque deste trabalho, o produto
pode incluir elementos integrados a sua estrutura, por exemplo, insertos metálicos e o
próprio eixo ao qual ela essa engrenagem seria acoplada. Essa característica oferece
uma vasta gama de possibilidades para a fabricação de produtos cuja produção seria
inviável por meio de processos convencionais devido a sua geometria.
Dada a motivação deste trabalho, apresenta-se a seguir uma breve introdução
sobre polímeros e descrição dos conceitos essenciais para compreensão do processo
de injeção.
2.1. Polímeros: aplicações e fabricação
Por definição, polímeros são moléculas de alto peso molecular formadas pela
repetição de unidades básicas denominadas meros. Apesar de ocorrerem
naturalmente, como no caso das proteínas e borrachas naturais, esses compostos
podem ser sintetizados industrialmente. A classificação mais comum para materiais
poliméricos leva em consideração suas características mecânicas e agrupa-os em três
categorias: termoplásticos, termorrígidos (ou termofixos) e elastômeros (borrachas).
[2]
Os termorrígidos possuem ligações cruzadas (fortes) entre suas cadeias
poliméricas e por isso não fluem com o aumento da temperatura, que leva à
degradação do material caso seja excessivo. A moldagem desses materiais é feita na
presença de catalisadores e a altas temperaturas na chamada reação de cura. O
polímero adquire o formato do molde e matem sua rigidez devido à formação de
ligações cruzadas que ocorre durante a cura. Alguns exemplos dessa categoria de
polímeros são a resina epóxi e a baquelite, considerado o primeiro plástico totalmente
sintético.
4
Elastômeros podem ser considerados um subgrupo dos termorrígidos, tendo
apenas uma pequena porcentagem de ligações cruzadas entre o número de ligações
possíveis e apresentando comportamento elástico. Seus representantes mais
conhecidos são a borracha (natural ou vulcanizada), o silicone e espumas
(poliuretano).
Polímeros termoplásticos caracterizam-se por escoar e fundir com o aumento
da temperatura, como resultado da existência de ligações fracas entres suas cadeias.
Sua moldagem é feita através do aquecimento do material e consequente quebras
dessas ligações, as quais são restabelecidas durante o resfriamento no molde. Além
do PP, PVC e PE que são os plásticos mais consumidos atualmente, são exemplos de
termoplásticos o PET (Politereftalato de etileno), o PS (Poliestireno) e o policarbonato.
As técnicas de processamento usadas na moldagem de polímeros dependem
fortemente do caráter termofixo ou termoplástico do material. De forma simplificada,
polímeros termofixos são moldados geralmente por compressão, transferência e
técnicas de fabricação para compósitos com matriz de resina. A moldagem de
termoplásticos envolve o aumento da fluidez do material por aquecimento e ocorre nos
processos de extrusão, injeção, sopro, termoformagem, rotomoldagem e imersão. O
presente trabalho tem por foco o processo de injeção.
2.2. Conceitos fundamentais de moldagem por
injeção
A injeção é o mais versátil dentre os processos de moldagem de
termoplásticos, podendo produzir peças de diversos tamanhos e complexidades
geométricas. Seu mecanismo consiste basicamente em plastificar e homogeneizar o
polímero em uma câmara utilizando uma rosca, em seguida, injetar o material fundido
5
na cavidade de um molde, onde é resfriado até que atinja a temperatura adequada
para ser extraído mantendo a forma desejada.
Figura 1: Diagrama de uma máquina injetora [3] (Adaptação)
A máquina injetora é composta por duas unidades, a unidade de injeção
responsável por plastificar e injetar o material e a unidade de fixação, responsável pela
moldagem do produto final. A Figura 1 representa uma máquina injetora com rosca
recíproca e identifica seus elementos principais, descritos a seguir:
Tremonha (funil) - É a entrada do canal de alimentação da injetora, onde o
polímero é introduzido na forma de grânulos ou pó. Pode-se também anexar ao canal
um dosador para acrescentar aditivos, como pigmentos, plastificantes e estabilizantes.
Rosca (parafuso) - A rosca acumula algumas funções na injetora, sendo
responsável por plastificar, homogeneizar, transportar, dosar e injetar o polímero. A
plastificação ocorre principalmente devido ao cisalhamento provocado pelas paredes
do cilindro e da rosca sobre o material à medida que esta gira. Durante a plastificação,
a rosca se desloca para trás para que o polímero fundido possa se acumular à sua
frente. Para injetar o material na cavidade do molde, a rosca atua como um pistão,
mantendo a pressão necessária durante as fases de preenchimento, pressurização e
6
recalque do ciclo de injeção. Por conta deste movimento alternado, a rosca da injetora
é denominada rosca recíproca. [4]
Sistema de acionamento da rosca e de fechamento do molde - Os
movimentos de rotação e translação da rosca e de movimentação da placa do molde
são regulados por um sistema que pode ser, dependendo da aplicação, hidráulico,
elétrico ou híbrido. O acionamento hidráulico tem menor custo e permite aplicar altas
pressões. Já o elétrico possui duas principais vantagens: dispensa o uso de óleo e
permite melhor controle e precisão de posicionamento. Nas máquinas híbridas, o
posicionamento das placas, a dosagem e a rotação da rosca são efetuados por
atuador elétrico e a injeção é realizada pelo atuador hidráulico.
Bandas de aquecimento - São resistência elétricas anexadas ao exterior do
canhão, usadas para complementar o aquecimento promovido pela rosca, compensar
perdas de calor durante o processo e, assim, controlar a temperatura final desejada
para o material.
Válvula de retenção - Impede o retorno do material no momento em que a
rosca exerce pressão na fase de injeção.
Bocal - Conecta o canhão da injetora ao sistema do molde e deve conter
válvulas para fechamento do bocal durante a fase de plastificação do polímero.
Molde – A estrutura do molde é comentada detalhadamente na seção a seguir.
2.3. Componentes do molde
O molde de duas placas mais simples (Figura 2) é composto por uma unidade
estacionária, conectada ao bocal da injetora, e outra móvel, fixada na placa da injetora
ligada ao mecanismo de abertura do molde e extração da peça.
7
Na ilustração é possível observar as placas que compõe o molde,
espaçadores, cavidade, canais de alimentação e refrigeração, extratores, entre outros
elementos cuja função será descrita adiante.
Figura 2: Molde de duas placas convencional (a) fechado e (b) aberto [3] (Adaptação)
2.3.1. Sistema de alimentação
Os canais alimentação do molde são o caminho por onde o polímero flui até
chegar às cavidades. O projeto desses canais deve visar a um preenchimento
8
simultâneo do molde e a garantir a fluidez ideal do polímero. Para isso, é desejável
que as cavidades sejam simétricas e dispostas de modo que o material percorra a
mesma distância até o preenchimento. Os canais devem ter o menor comprimento
possível e apresentar poucas mudanças de direção. Para moldes com geometrias que
diferem entre si, é essencial realizar o balanceamento da força de fechamento com
base nas áreas projetadas. [4]
O material penetra na cavidade pelos pontos de injeção, ou gargantas. Por
possuírem seção muito menor que a dos canais de distribuição, suas paredes causam
maior cisalhamento no polímero fundido, reduzindo sua viscosidade e melhorando o
escoamento. Além disso, deixam marcas menores na peça e facilitam a separação do
galho. Dependendo do tamanho e formato da cavidade, podem ser necessários um ou
mais pontos de injeção, cuja localização influencia na orientação molecular e no
surgimento de defeitos na peça. É importante também atentar para a minimização das
linhas de solda e, sempre que possível, priorizar soldas paralelas à direção de
escoamento ou nos locais onde a peça sofrerá menos esforços.
Os moldes podem ser classificados quanto à natureza dos canais que levam o
polímero fundido até as cavidades. Podem-se divisar três tipos: canais frios, canais
isolados e canais quentes.
Nos moldes com canais frios, ou convencionais, os canais de alimentação (jito)
e distribuição não são aquecidos e resfriam junto com a peça, formando um galho.
Este pode ser destacado posteriormente à extração do produto ou durante, como no
caso dos moldes de três placas.
Os moldes com canais isolados podem ser convencionais ou com aquecimento
e caracterizam-se por canais de maior diâmetro (25 a 30 mm), que formam uma
camada sólida de plástico em suas paredes, porém mantendo o interior aquecido.
9
Esse tipo de sistema é pouco utilizado, pois frequentemente apresenta problemas no
ponto de injeção.
Nos moldes com canais quentes há um sistema de aquecimento responsável
por manter a temperatura do polímero elevada nos canais de alimentação e, assim,
apenas a peça solidifica e é extraída da cavidade.
2.3.2. Sistema de refrigeração
O sistema de refrigeração é composto por canais furados no molde, por onde é
conduzido um fluido refrigerante, geralmente água. O projeto desses canais leva em
conta o peso da peça moldada, o tamanho e tipo das cavidades, a temperatura e o
tempo de resfriamento desejados e a eficiência das trocas de calor. De maneira geral,
deve-se evitar a furação de canais muito próximos à peça, pois a região adjacente ao
canal é mais fria e poderia prejudicar o fluxo do polímero durante o preenchimento,
produzindo defeitos. [5]
A distribuição dos canais de refrigeração precisa ser otimizada para resfriar a
peça da forma mais uniforme possível, visando evitar empenamentos devido à
diferença de contração entre regiões do molde. Isso pode ser feito através da
disposição de canais com fluxo em direções opostas, minimizando diferenças de
temperatura.
2.3.3. Ventilação do Molde
É importante providenciar saídas adequadas para expulsão do ar que se
encontra na cavidade do molde durante seu preenchimento. Do contrário, o ar pode
prejudicar a vazão do fluxo ou mesmo impedir que o polímero ocupe completamente a
cavidade. Sem ventilação adequada, é possível que, à medida que o polímero for
injetado, o ar aprisionado seja comprimido e sofra ignição, o que causaria queima e
bolhas no material. [6]
10
A ventilação dos moldes ocorre, em alguns casos, de forma satisfatória através
das folgas dos pinos extratores, mas pequenos canais podem ser usinados na linha de
partição para melhorá-la. Dependendo da aplicação, pode-se também utilizar insertos
porosos ou sistemas de extração do ar a vácuo.
2.3.4. Sistema extrator
As peças, após se solidificarem, são empurradas para o exterior da cavidade
do molde por pinos extratores fixados na placa extratora. Esta placa é acionada pela
injetora e seu retorno à posição original é acionado pelo fechamento do molde,
empurrando os pinos de retorno, ou mesmo com a utilização de molas.
2.4. Ciclo de injeção
A injeção é um processo intermitente, que segue o chamado ciclo de injeção
(Figura 3). O ciclo de injeção pode ser separado em dois ciclos independentes e
simultâneos, o de operação da rosca e o do molde. [4]
Figura 3: Ciclo de moldagem [7]
11
O ciclo da rosca recíproca é composto pelas seguintes etapas:
O polímero é alimentado na injetora pelo funil de alimentação. A rosca gira tal
qual um parafuso sem fim, transportando o plástico para sua parte posterior à
medida que o funde e homogeneíza. A rosca recua, criando espaço a sua
frente onde se deposita o polímero já fundido pela rosca. O polímero ainda não
entra no molde.
Tendo sido homogeneizada uma quantidade suficiente de polímero, e estando
o molde pronto para receber uma nova injeção, a rosca age como pistão,
avançando e injetando a massa fundida dentro do molde. Uma válvula anti-
retorno impede que o polímero volte pelos canais da rosca.
A rosca mantém a pressão sobre o injetado durante a chamada fase de
empacotamento.
A rosca retorna em direção ao funil, plastificando mais material à medida que
gira.
O ciclo do molde se dá pelas seguintes etapas:
O molde inicia seu ciclo fechado e vazio. O polímero penetra as cavidades do
molde pelos canais de alimentação até seu preenchimento total. A rosca
mantém o polímero sob pressão a fim de compactá-lo para que mais material
seja injetado. seguido do seu resfriamento. O pistão exerce pressão.
À medida que o polímero resfria, a rosca continua exercendo pressão para
compensar a contração do material. Retirada a pressão de recalque, o molde
permanece fechado para que se complete o resfriamento do polímero até a
temperatura de desmoldagem.
Atingida a temperatura de desmoldagem, segue-se a abertura do molde e
ejeção da peça. Em seguida, o molde é fechado para início do ciclo seguinte.
12
3. Fabricação de engrenagens poliméricas
Esse capítulo apresenta as características de uma engrenagem de dentes
retos fabricada pelo processo de injeção. É abordada a escolha de materiais,
características geométricas da engrenagem, considerações de projeto e quantidade de
plástico utilizado na engrenagem.
3.1. Seleção de materiais
O tipo de resina termoplástica usada na fabricação de engrenagens por injeção
deve ser avaliada de acordo com as seguintes condições de operação [1]:
Magnitude da carga a ser transmitida - O material deve suportar,
principalmente, as tensões no dente da engrenagem, região mais vulnerável da
peça;
Velocidade - Relacionada diretamente com o aquecimento gerado da peça
devido ao atrito;
Vida útil - Importante para o dimensionamento dos fatores de segurança
contra falha por fadiga;
Ambiente – É preciso atentar para a presença de substâncias que degradem o
plástico e a incidência de raios UV;
Temperatura - As resinas termoplásticas são bastante sensíveis ao aumento
da temperatura, podendo levar a mudanças nas propriedades mecânicas do
material, na geometria da peça e, consequentemente, ao seu desgaste
prematuro;
Tipo de lubrificação - O lubrificante deve ser quimicamente compatível com o
polímero para evitar a degradação deste;
Precisão e tolerâncias que se desejam atingir.
13
Os principais polímeros usados em engrenagens são o acetal, a poliamida
(Nylon), o PET e o policarbonato, sendo reforçados ou não por fibras de vidro, Kevlar,
carbono, Teflon e outros aditivos. Essas fibras são usadas para melhorar as
propriedades mecânicas, podendo até mesmo dobrar sua resistência à tensão, e
possibilitam um maior controle dimensional, uma vez que reduzem o coeficiente de
dilatação térmica linear em até 1/3 da do polímero. Além disso, o material tende a
absorver menos umidade. As desvantagens do uso de fibras para reforço estão
principalmente em seu alto custo; no possível desgaste do equipamento de injeção, já
que há maior atrito entre os filamentos de fibra e a parede da ferramenta; e na
diminuição da acurácia, pois o material passa a não ser completamente homogêneo.
Tabela 1: Comparativo entre poliamida e acetal [8] [9] [10] [11]
Poliamida
6 SEM carga
Poliamida 6 COM carga (30% FB)
Acetal SEM carga
Acetal COM carga (30%
FB)
Densidade (g/cm³) 1,13 1,36 1,40 1,61
Tensão de escoamento (MPa)
78 185 64 135
Módulo de elasticidade (GPa)
2,7 9,5 2,6 -
Ponto de fusão (ºC)
220 220 166 165
Temperatura de deflexão térmica a
0.46 MPa (ºC)
150 220 154 165
Para este trabalho, o material escolhido foi a Poliamida 6 BASF Ultramid®
reforçada com 30% fibra de vidro. Para fins de referência, algumas propriedades da
Poliamida são comparadas com a de um Acetal nas versões com e sem carga (Tabela
1). As propriedades mecânicas e térmicas da Poliamida com carga são de maneira
geral superiores as do Acetal e da Poliamida sem carga, apresentando uma baixa
densidade, mais alto ponto de escoamento, maior módulo de elasticidade, ponto de
14
fusão e temperatura de deflexão térmica. Essas características são importantes para o
bom funcionamento de uma engrenagem, e permitem melhor desempenho, dessa
forma, a Poliamida 6 com carga é um material propício a essa finalidade.
3.2. Dimensionamento da engrenagem
A engrenagem apresentada neste trabalho não foi projetada para uma
aplicação específica, porém sua geometria está de acordo com o padrão proposto pela
AGMA (American Gear Manufacturers Association). A Figura 4 mostra a nomenclatura
usada para identificar os parâmetros usados para construção de engrenagens
cilíndricas de dentes retos. [12]
Figura 4: Nomenclatura para engrenagens cilíndricas de dentes retos [12]
Os parâmetros admitidos para construção da engrenagem proposta encontram-
se discriminados na Tabela 2:
15
Tabela 2: Parâmetros da engrenagem
DIMENSÃO SÍMBOLOS MEDIDA (mm)
Diâm. do círculo primitivo 40
Número de dentes 20
Módulo
2
Ângulo de pressão 20º
Adendo 2
Dedendo 2,5
Espessura do dente
3,14
3.3. Efeitos da contração do material na geometria
da engrenagem
No projeto do dente, é importante considerar os efeitos da expansão térmica na
temperatura máxima à qual a engrenagem estará sujeita para garantir a folga mínima
(backlash) necessária para seu funcionamento apropriado, sem emperrar. Como
citado anteriormente, a adição de fibras à resina termoplástica reduz seu coeficiente
de dilatação térmica linear em até 2/3. Para engrenagens que ficarão muito tempo
sem utilização em ambiente úmido, é recomendável considerar também os efeitos da
dilatação devido à absorção de água em materiais higroscópicos, como o Nylon. [1]
Ocorre 0,2% de contração nas dimensões paralelas ao fluxo do polímero
durante o preenchimento da cavidade e 0,6% nas normais ao fluxo para o material
escolhido [9]. Foi considerado, então, 0,4% de contração para o cálculo das medidas
do molde da engrenagem.
16
Além disso, a geometria do dente também sofre os efeitos da contração, por
isso um novo ângulo de pressão deve ser especificado para o molde. A Figura 5 (a)
mostra a geometria da engrenagem que se quer produzir, identificada como
“engrenagem padrão”, e a geometria correspondente do molde, sem considerar a
mudança no ângulo. A engrenagem moldada é mostrado na Figura 5 (b), onde
percebe-se que sua geometria é ligeiramente diferente da que se queria atingir, com
a raíz do dente mais espessa e o topo mais estreito. [13]
Figura 5: Efeito da contração no ângulo de pressão
O ângulo de pressão do produto é calculado por:
(3-1)
Onde α é o ângulo de pressão original e S correspode à contração do material.
Fazendo o cálculo inverso, o ângulo de pressão do molde deverá ser 19,4º, de modo a
produzir engrenagens com ângulo de pressão 20º.
17
3.4. Quantidade de plástico necessária para
moldar a engrenagem
O cálculo da quantidade total de plástico necessária durante a injeção leva em
consideração, geralmente, o volume das cavidades, e dos canais de alimentação do
molde. Porém, o molde projetado neste trabalho é alimentado por canais quentes e
por isso apenas o volume das engrenagens é utilizado. O volume obtido a partir do
modelo 3D foi de 6 cm³. Leva-se em conta também a densidade do material escolhido,
que é de 1,36 g/cm³ e o número de cavidades, que neste caso são 4. Calcula-se então
a massa de resina por ciclo pela seguinte equação:
(3-2)
18
4. Características da injetora
O projeto do molde é realizado levando em consideração as características da
injetora e para este trabalho foi escolhida a máquina ROMI EL 75 (Figura 6) com
parafuso de 25mm de diâmetro. Algumas especificações da injetora estão listadas na
Tabela 3.
Figura 6: Máquina injetora ROMI EL 75
Tabela 3: Especificações técnicas da injetora [14]
Razão do parafuso (L/D) 24
Volume máximo de injeção [cm³] 54
Peso máximo de injeção (PS) [g] 50
Pressão máxima de injeção [bar] 2.800
Razão de injeção [cm³/s] 147
Velocidade de injeção [mm/s] 300
Capacidade de plastificação [g/s] 6
Força de fechamento do molde [t] 75
19
A adequação da injetora aos requisitos do processo é realizado por meio dos
seguintes parâmetros [4] [5]:
Capacidade de injeção (Ci): especifica a quantidade máxima de material que
pode ser injetado em um ciclo. É medida em gramas em função da capacidade
de injeção do poliestireno (material de referência). Pode ser calculada pela
equação a seguir [4] [5]:
(4-1)
onde:
é o peso específico;
e V é o fator volumétrico.
Para a poliamida usada:
(4-2)
Considerando que o peso total a ser injetado no molde é de
aproximadamente 32,6 g, a máquina supre com boa margem a quantidade de
material necessária no ciclo. Além disso, é recomendável que a injetora opere
no mínimo a 20% abaixo da sua capacidade máxima por questões de
eficiência. Verifica-se, nesta configuração, que esta injetora selecionada
operaria a cerca de 48% da capacidade máxima.
Capacidade de plastificação (Cp): é uma medida da quantidade de material
que a injetora consegue levar à temperatura de moldagem por unidade de
tempo. Também é calculada em referência ao PS. Obtém-se usando a
seguinte equação:
20
(4-3)
onde:
c é o calor específico;
e Té atemperatura de moldagem.
(4-4)
Considerando a recomendação citada no item anterior:
- Capacidade de plastificação máxima = 4,24 g/s
- 80% da capacidade máxima = 3,4 g/s
- Tempo mínimo para processar a quantidade suficiente de plástico =
9,6 s
Pressão de injeção (Pinj): é a pressão exercida durante o preenchimento da
cavidade do molde. Seu valor é função, principalmente, da geometria dos
canais de preenchimento e pode variar seguindo o padrão da Figura 7. Durante
o intervalo de tempo da região 1, os canais e o molde são preenchidos a
pressões mais baixas. Na fase 2, a pressão é significativamente aumentada a
fim de compactar o polímero e inserir material suficiente para compensar o
encolhimento. Após o preenchimento total da cavidade, dá-se início à fase 3,
na qual a pressão é gradativamente reduzida durante o resfriamento enquanto
preenche os espaços resultantes da contração.
21
Figura 7: 1 - Preenchimento; 2 - Pressurização; 3 – Recalque [4]
Segundo análise feita no Moldflow, a pressão de injeção máxima para
um preenchimento satisfatório é estimada em 79,7 MPa. A injetora utilizada é
capaz de exercer até 280 MPa de pressão e seu valor é regulado variando-se a
velocidade de injeção.
Força de fechamento (F): é a força necessária para manter as placas do
molde totalmentemente unidas durante o preenchimento. Uma aproximação é
obtida pela equação:
(4-5)
onde:
A é a área projetada das cavidades;
A equação anterior assume que a pressão máxima atua uniformemente na
cavidade, não levando em conta a queda de pressão nos canais de alimentação.
Desta forma, a pressão real de fechamento é significativamente menor, estimada em
29,7 toneladas pelo Moldflow. A injetora escolhida suporta até 75 toneladas de força
de fechamento, sendo compatível com a margem de segurança de 20% recomendada.
22
5. Projeto do molde
A configuração do molde depende principalmente da geometria da peça a ser
fabricada, da produtividade desejada e do grau de investimento disponível. O projeto
envolve não apenas reproduzir a geometria do produto desejado com as devidas
tolerâncias, mas também visa a propiciar as condições necessárias para minimizar os
defeitos passíveis de ocorrer neste tipo de moldagem. Uma das desvantagens deste
processo está no difícil controle da geometria final das peças produzidas, que se não
atenderem aos requisitos do projeto inicialmente, sua correção pode requerer a
mudança do molde e acarretar em custo adicional.
5.1. Especificação do molde
Figura 8: Molde projetado
23
O molde projetado (Figura 8) é composto por peças padronizadas da Polimold,
tem 4 cavidades e é alimentado por um sistema de câmara quente. Seu tamanho foi
selecionado de acordo com a unidade de fechamento da injetora utilizada, cujo
tamanho mínimo admitido é de 310x310mm. Desta forma, foram selecionadas placas
padronizadas de 346x346mm fabricadas em aço SAE 1045 com acabamento em
retífica Blanchard, que garante tolerância na espessura de +0,15/+ 0,30mm.
Figura 9 – Elementos do molde projetado
24
Tabela 4 – Relação de peças padronizadas Polimold [15]
Nº Descrição Código
1 Placa base superior PBB3463460361AS
2 Espaçador superior E3463460561A
3 Placa porta cavidade superior PC3463460461
4 Placa porta cavidade inferior PC34634602714
5 Placa suporte PS34634604614A
6 Espaçador inferior E3463460761A
7 Placa base inferior PBB3463460361AI
8 Placa extratora PE34634602211
9 Placa porta extratores CPE34634601716
10 Parafuso Allen cabeça cilíndrica
com sextavado interno - M12x160 ISO 4762
11 Bucha guia B22027
12 Coluna guia C22077046
13 Parafuso Allen cabeça cilíndrica
com sextavado interno - M12x100 ISO 4762
Os espaçadores e placa suporte são dimensionados considerando que a carga
total durante o preenchimento atue no centro do molde. Para esta configuração, usa-
se a equação deflexão da viga bi-apoiada [12]:
(5-1)
onde:
25
S é a tensão admissível para o material da placa suporte com fator de
segurança incluso;
W é a carga máxima suportada pela placa em flexão;
L é a distância entre espaçadores;
Z é o módulo da seção que resiste a flexão.
Neste projeto utilizou-se aço SAE 1045 e um fator de segurança CS = 5. Com
isso:
(5-2)
A distância entre espaçadores (L) é de 260mm.
E o módulo da seção (Z) é de:
(5-3)
onde:
I é o momento de inércia da seção placa suporte;
c é a distância máxima da linha neutra;
b é o comprimento da placa suporte;
h é a altura da placa suporte.
A carga W é então calculada segundo a equação (5-1):
(5-4)
Desta forma, a placa suporte resiste à flexão resultante da força de injeção
máxima (387kN), obtida anteriormente como cálculo da força de fechamento
necessária na equação (4-5).
26
Para que as tensões fiquem dentro do limite estabelecido, a área mínima de
compressão em cada espaçador deve ser de:
(5-5)
Tendo um comprimento fixado em 346 mm, para que os espaçadores possuam
essa seção transversal, a sua largura mínima deve ser de:
(5-6)
Cada espaçador padronizado utilizado na montagem tem 43 mm de largura. A
placa suporte e os espaçadores suportam com folga as cargas atuantes no molde, não
sendo necessárias colunas de apoio extras.
5.2. Câmara quente
Foi selecionado para este projeto um sistema de câmara quente, no qual os
canais de alimentação estão dispostos em um manifold aquecido por resistências e
direcionam o polímero a buchas quentes aquecidas separadamente. O manifold é
isolado termicamente utilizando-se suportes espassadores, o que reduz a perda de
calor para o resto do molde.
Este tipo de molde oferece uma série de vantagens, a saber [4]:
Melhor aproveitamento do material (sem desperdício com canais
solidificados);
Economia em refrigeração;
Projeto das placas mais simples (sem necessidade de
dimensionamento dos canais) e menores;
Pressão de injeção reduzida (material mais aquecido, e menos viscoso,
durante o preenchimento das cavidades) e pressão de recalque mais
eficiente;
27
Aumento da resistência mecânica das peças, o que é um fator
especialmente atrativo considerando-se a fabricação de engrenagens.
O manifold e as buchas quentes são selecionados levando em consideração o
peso da peça a ser fabricada e a resina escolhida. Como cada engrenagem tem cerca
de 8,2g, foi selecionada a bucha quente série 50 linha Polimax da Polimold (cód: BIX
05035- B), uma vez que esta é indicada para injeção de peças de pequeno porte (até
30g) em materiais de engenharia, incluindo a poliamida com carga. [16]
A fabricante Polimold, usada como referência para este projeto, oferece em sua
linha 50 Polimax, 3 tipos de ponteiras (Figura 10): de fluxo direto, marca anelar e
vestígio mínimo. As ponteiras de fluxo direto tem o orifício de saída do polímero maior,
que, consequentemente, deixa uma marca maior na peça injetada, sendo indicado
para aplicações nas quais a estética não é um fator tão importante. A ponteira de
vestígio mínimo deixa uma marca menor na peça, porém é recomendada apenas para
materiais com alto índice de viscosidade. Tendo em vista que a poliamida, material
selecionado para a fabricação das engrenagens, tem um índice de viscosidade médio
e a presença de 30% de fibra no material, esta ponteira não é a mais indicada para
aplicação no projeto. Foi selecionada, então, uma ponteira com marca anelar de 2mm
de diâmetro com material resistente ao desgaste (cód: PMA05013-A), que possui
características intermediárias comparada às anteriores, sendo mais indicada para esta
aplicação. [17]
28
Figura 10: Ponteiras Polimax: (a) fluxo direto; (b) marca anelar; (c) vestígio mínimo [17]
Uma vez selecionadas a bucha de injeção e a ponteira, segue-se para a
escolha do manifold. Este pode ser convencional, como utilizado neste projeto, ou
valvulado, aumentando a sua produtividade.
O manifold selecionado é também da Polimold e indicado para buchas quentes da
série 50, tem 4 saídas com canais dispostos em X, com 100 mm de distância entre
pontos de injeção adjacentes. A Figura 11 mostra a geometria do manifold escolhido.
29
Figura 11: Manifold [17]
O sistema de alimentação usado, ilustrado na Figura 12 e composto por: [17]
anel centralizador, que deve ser compatível com o tamanho do bico da
injetora – Cód: ACP 20 125 – 16 24 / A;
bucha acopladora, que conduz o polímero do bico da injetora ao canal
do manifold – Cód: BAP 10010;
anel de vedação da bucha acopladora – Cód: AVP 08020;
manifold, que é selecionado com base no número de cavidades do
molde, a distância entre os pontos de injeção e a série da bucha quente
ao qual será acoplado - Cód: FMX 10100;
resistências tubulares flexíveis, alojadas no manifold – Cód: RTP860;
buchas quentes, com resistências internas - Cód: BIX 05035- B;
anel de vedação da bucha quente – Cód: AVP 05016;
30
termopares – Cód: ETC 0252;
suporte central – Cód: SCP 10240, fixado por parafusos M6 (DIN912)
e centralizador cód: PLP 10210;
suporte superior – Cód: SSP 10300, fixados por parafusos M6x12
(DIN7991).
Figura 12: Detalhe do sistema de câmara quente convencional [17]
5.3. Postiços cavidade
As cavidades do molde são usinadas em postiços também de aço SAE 1045.
Esta configuração facilita a substituição das cavidades na ocorrência de eventual
necessidade de ajustes dimensionais ou desgaste dos insertos.
Tanto no postiço macho quanto no fêmea são usinados canais para
refrigeração e alojamentos para os aneis de vedação. No postiço fêmea são
usinados também os furos por onde passarão os pinos extratores e no macho, o
alojamento da bucha quente.
31
As Figura 13 e Figura 14 mostram, respectivamente, a localização dos pontos
de injeção e uma vista de corte do conjunto de insertos e bucha.
Figura 13: Localização dos pontos de injeção
Figura 14: Conjunto de postiços e bucha quente
32
5.4. Refrigeração do molde
A seguir, são apresentados os cálculos preliminares para determinar a
configuração e o dimensionamento adequado dos canais de refrigeração do molde
projetado.
5.4.1. Tempo de resfriamento
Uma vez preenchida a cavidade do molde, o polímero deve ser resfriado até a
temperatura de desmoldagem, na qual a peça está íntegra o suficiente para ser
extraída sem o risco de mudança em sua geometria. O intervalo de tempo que o
polimero injetado leva para atingir esta temperatura é chamado de tempo de
resfriamento.
A análise do sistema de refrigeração aproximado no Moldflow estima esse
tempo em cerca de 20 segundos (Figura 15), incluindo o período de empacotamento,
no qual a cavidade é completamente preenchida e o polímero resfria enquanto ainda é
compactado.
Figura 15: Tempo total do ciclo de moldagem
Preenchimento
0,3 s
Empacotamento
10 s Resfriamento
10,77 s
Abertura do
molde
1,5 s
33
5.4.2. Cálculo da vazão de refrigerante e seleção do diâmetro
Dados iniciais:
Refrigerante: Água
Temperatura do fundido: 270 ºC
Temperatura do molde: 80 ºC
Temperatura de desmoldagem: 184 °C
Os valores acima foram definidos com base no catálogo do polímero utilizado e
na base de dados do software Moldflow. Considerou-se também que o calor cedido
pelo polímero é transferido exclusivamente ao fluido refrigerante.
(5-7)
onde:
é ofluxo de calor cedido pelo polímero na cavidade, calculado por [5]:
(5-8)
E é o fluxo de calor absorvido pelo refrigerante
A vazão de água necesária no resfriamento ( ) é calculada por [5]:
(5-9)
Para canais construídos na placa da cavidade do molde, o valor da constante
k é 0,64. A diferença de temperatura da água que entra e sai do molde ΔT é
tipicamente em torno de 2 a 5ºC.
5.4.3. Configuração dos canais de refrigeração e componentes
Tendo em vista a geometria circular da peça e o uso de postiços, uma opção
de refrigeração particularmente atrativa é a usinagem dos canais no próprio postiço, os
quais se comunicam por furos na placa porta-cavidade. A vedação entre a placa e os
34
insertos com canais de refrigeração é feita por meio de anéis de vedação poliméricos
alojados em canaletas no postiço. No caso do molde projetado, foram consideradas
três possíveis configurações (Figura 16). São elas:
Dois canais em série, com conectores de água em ambos os lados da placa,
que podem ter o fluxo em direções iguais (a) ou opostas (b);
Conexão em paralelo, com ambas as conexões do mesmo lado da placa (c);
Conexão em série, com ambas as conexões do mesmo lado da placa (d).
Figura 16: Configurações do sistema de refrigeração
Foi selecionada a configuração em série com conexões do mesmo lado por
simplicidade de acesso a essas conexões e de fabricação (Figura 17).
35
Figura 17 – Canais de refrigeração do molde
Para a construção dos canais, é conveniente selecionar um diâmetro
compatível com os acessórios que serão adquiridos (tampões e plugues), que seguem
diâmetros padronizados.
A Tabela 5 especifica o diâmetro do canal recomendado para algumas vazões
do fluido refrigerante.
Tabela 5: Recomendação de diâmetro em função da vazão de refrigerante
Vazão do fluido (l/min) 3,8 9,5 38 85
Diâmetro do canal (mm) 8 11 19 23,8
Para a vazão de 9,2 l/min calculada anteriormente, é recomendado um canal
de cerca de 12 mm de diâmetro. Os dois canais formados pela geometria do postiço
próximo à cavidade tem seção retangular e cujas áreas somadas são equivalentes a
do círculo de 12 mm. Sendo assim, cada canal tem dimensões 11x5 mm.
36
Os canais de sessão circular furados nas placas porta cavidade superior e
inferior tem diâmetros 6 e 8 mm, respectivamente.
Foram selecionados plugues machos com engate rápido com a finalidade de
realizar a conexão com as mangueiras de fluido refrigerante. Além desses, cada placa
requer um tampão para bloquear o fluxo indesejado através dos canais criados na
fabricação. Os acessórios especificados abaixo são do fabricante Bru y Rubio.
Placa porta cavidade superior:
Plug: BR82/6/ R1/4
Tampão: TCR/6
Placa porta cavidade inferior:
Plug: BR82/9/ R3/8
Tampão: TCR/8
Figura 18: Acessórios: (a) plug macho para engate rápido; (b) tampões com anel de vedação [18] [19]
5.5. Sistema extrator
Os elementos que compõe o sistema extrator do molde são também da
fabricante Polimold e estão identificados na Figura 19. [20] [21]
37
(a)
(b)
Figura 19 – Sistema extrator: (a) montagem; (b) elementos
1. Pinos de retorno, fabricados em aço H13. São adquiridos com 14 mm
de diâmetro e 125 mm de comprimento, o qual deve ser reduzido a 123
mm para que o pino não ultrapasse a superfície do molde – Cód:
14x125A;
2. Pinos extratores, também de aço H13, com 3 mm de diâmetro e 125
mm de comprimento, reduzido a 118 mm – Cód: 3x125A;
3. Placa porta extratores, na qual devem ser usinados os furos para
alojamento dos pinos – Cód: CPE34634601716;
38
4. Placa extratora, que será empurrada pelo mecanismo extrator da
injetora – Cód: PE34634602211;
5. Parafuso Allen cabeça cilíndrica com sextavado interno, para união
das placas – M8x30;
6. Encosto padrão, que limita o encontro da placa extratora com a placa
base, a fim de reduzir o surgimento de trincas e desgaste resultante do
choque entre as mesmas - Cód: EP1A;
7. Parafuso cabeça plana escareada com sextavado interno, usado para
fixação do encosto – M6x12 DIN7991;
5.6. Ventilação
O ar é extraído da cavidade por meio de canais de ventilação usinados no
postiço conforme a f Figura 20. Para a poliamida, recomenda-se que
esses canais tenham aproximadamente 0,013 mm de profundidade e que haja
ventilação em cerca de 30% do perímetro da linha de partição. [22]
O perímetro considerado no projeto foi aproximado pelo diâmetro externo da
engrenagem, 138 mm, sendo 30% deste valor igual a 41,5 mm. Optou-se por fazer 8
canais, então cada um deles deveria ter ao menos 5 mm de largura. Os canais do
molde projetado tem 6 mm de largura e 0,02 mm de profundidade.
Figura 20 – Ventilação da cavidade
39
6. Conclusão
Neste trabalho foi projetado um molde de injeção para a fabricação de
engrenagens poliméricas. A Poliamida 6 com 30% de fibra de vidro foi escolhida por
suas propriedades físicas propícias, em destaque a alta tensão de escoamento,
elevada temperatura de fusão e menor coeficiente de contração linear entre os
materiais comparados. Foi selecionada uma injetora elétrica com base nos requisitos
do processo.
O projeto consiste em um molde de duas placas e alimentado por um sistema
de câmara quente. Esse sistema de alimentação foi selecionado tendo em vista o
melhor aproveitamento do material, redução da pressão de injeção e aumento da
resistência mecânica das peças. O sistema de refrigeração foi projetado visando um
resfriamento uniforme das cavidades, com canais circundando os postiços.
Este trabalho limita-se apenas ao projeto, não compreendendo a etapa de
construção do molde. Porém, quando possível, foram utilizados componentes
padronizados e acessíveis visando à facilidade de aquisição e manutenção e a
redução de custo. Já as cavidades são um projeto único, e por isso, são usinadas em
postiços metálicos avulsos. Recomenda-se a usinagem por eletroerosão para a
fabricação de geometrias complexas, como a da engrenagem apresentada neste
trabalho.
O protagonismo da injeção nos processo de fabricação com polímeros dá
relevância a esse projeto, uma vez que os conhecimentos são transponíveis para
outros projetos de moldes.
40
7. Bibliografia
[1] ALFREDA CAMPO, E. The Complete Part Design Handbook: For Injection
Molding of Thermoplastics. 1ª. ed. [S.l.]: Hanser, 2006.
[2] BLASS, A. Processamento de Polímeros. 1ª. ed. Florianópolis, SC: Editora da
UFSC, 1985.
[3] GROOVER, M. P. Fundamentals of Modern Manufacturing. 3ª. ed. [S.l.]: Willey,
2007.
[4] MANRICH, S. Processamento de termoplásticos: Rosca Única, Extrusão e
Matrizes, Injeção e Moldes. 1ª. ed. São Paulo, SP: ArtLiber, 2005.
[5] HARADA, J. Moldes para Injeção de Termoplasticos: Projeto e Princípios
Basicos. 1ª. ed. São Paulo, SP: ArtLiber, 2004.
[6] GLANVILL, A. B. Moldes de injeção: princípios básicos e projetos. São Paulo:
Edgard Blucher, 1970.
[7] CUNHA, A. Manual do Projectista para Moldes de Injecção de Plástico. Marinha
Grande: Edição Centimfe, v. 2, 2003.
[8] BASF Ultramid 8202 PA6. MatWeb. Disponível em:
<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=d8d83fe59e0b47148639f
58bf2642638> Acesso em 26 agosto 2016.
[9] BASF Ultramid A3EG6. MatWeb. Disponível em:
<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=aaa1226eced744cca572
04009098d726> Acesso em 22 agosto 2016.
[10] BASF Ultraform H 2320 006 Q600 POM. MatWeb. Disponível em:
<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=aac3b92e397646a69cc5
537c6f8355d5> Acesso em 22 agosto 2016.
[11] Polyram RamTal PM3007G6 Acetal. MatWeb. Disponível em:
<http://www.matweb.com/search/DataSheet.aspx?MatGUID=3f2d94b889134e029ef06f
b00d9a6f37> Acesso em 22 agosto 2016.
41
[12] BUDYNAS, R. G.; NISBETT, J. K. Elementos de Máquinas de Shigley: Projeto
de Engenharia Mecânica. 8ª. ed. [S.l.]: McGraw Hill, 2011.
[13] MCKINLAY, W.; PIERSON, S. D. Plastics Gearing. 1ª. ed. [S.l.]: ABA/PTG
Publishing, 1994.
[14] Linha ROMI EL. Romi. Disponível em: <http://www.romi.com/wp-
content/uploads/2016/01/cat_romi_el_por_aa_042016_bx.pdf> Acesso em 03
setembro 2016.
[15] Catálogo de Porta Molde de 2 Placas. Polimold. Disponível em:
<http://www.polimold.com.br/downloads/porta_molde/2placas/catalogo_2placas_web_f
ull.pdf> Acesso em 12 setembro 2016.
[16] Polimax série 50. Polimold. Disponível em:
<http://www.polimold.com.br/downloads/serie_50_polimax.pdf> Acesso em 12
setembro 2016.
[17] Catálogo de Câmara Quente - Polimold. Privarsa. Disponível em:
<http://www.privarsa.com.mx/Files/Downloads/180/COLADA%20CALIENTE%20_.pdf>
Acesso em 12 setembro 2016.
[18] Catálogo Plug Macho "BR82". Bru y Rubio. Disponível em:
<http://www.byrcomponentes.com.br/v2/DownloadPDF.aspx?file=Plug_Macho_BR82>
Acesso em 14 setembro 2016.
[19] Catálogo Tampão "TCR". Bru y Rubio. Disponível em:
<http://www.byrcomponentes.com.br/v2/DownloadPDF.aspx?file=Tampao_TCR>
Acesso em 14 setembro 2016.
[20] Catálogo de Extratores. Polimold. Disponível em:
<http://www.polimold.com.br/downloads/extratores/catalogos_extratores_web.pdf>
Acesso em 12 setembro 2016.
[21] Catálogo de Componentes de Moldes. Polimold. Disponível em:
<http://www.polimold.com.br/downloads/porta_molde/componentes_moldes/componen
tes_moldes.pdf> Acesso em 12 setembro 2016.
42
[22] BRYCE, D. M. Plastic Injection Molding. 1ª. s.l. : Society of Manufacturing Engineers, 1996.
43
Anexo A - Análise do Processo pelo Moldflow
Material manufacturer: BASF Engineering Plastics
Material trade name: Ultramid B3WG6
Material Resin identification code: 7
Material Energy usage indicator: 2
Melt temperature: 270.0 (C)
Mold temperature: 80.0 (C)
Injection locations: 4
Max. machine injection pressure: 280.000 (MPa)
Actual filling time: 0.32 (s)
Actual injection pressure: 79.705 (MPa)
Clamp force area: 48.5239 (cm^2)
Max. clamp force during filling: 17.183 (tonne)
Machine clamp open time: 1.50 (s)
Estimated cycle time: 22.57 (s)
Total part weight at the end of filling: 31.596 (g)
Shot volume: 24.0819 (cm^3)
Cavity volume: 24.0819 (cm^3)
Runner system volume: 0.0000 (cm^3)
Maximum clamp force during cycle: 29.667 (tonne)
44
Anexo B - Catálogos de Fabricantes
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
61
2
1
4
5 87 9
10 11 12 13 1615 18
19
20
212223
24
25
17
3
14
6
25 Plug macho superior BR82/6/R1/4 224 Plug macho inferior BR82/9/R3/8 223 Parafuso Allen M8x30 ISO 4762 422 Parafuso cabeça plana
escareada M6x12 DIN 7991 421 Encosto padrão EP1A 420 Parafuso Allen M12x160 ISO 4762 419 Placa base inferior PB3463460761A 118 Espaçador inferior E3463460761A 217 Placa extratora PE34634602211 116 Placa porta extratores CPE34634601716 115 Pino de retorno 14x125 A 414 Pino extrator 3x125A 413 Placa suporte PS34634604614A 112 Placa porta cavidade inferior PC34634602714 111 Bucha guia B22027 410 Postiço cavidade inferior - 49 Postiço cavidade superior - 48 Placa porta cavidade superior PC3463460461 17 Coluna guia C22077046 46 Bucha quente BIX 05035-B 45 Manifold FMX 10100 14 Espaçador superior E3463460561A 23 Placa base superior PBB3463460361AS 12 Parafuso Allen M12x100 ISO 4762 41 Anel centralizador ACP20125-1624/A 1
ITEM DESCRIÇÃO CÓDIGO QTD.Camila Diniz dos Santos
Prof. José Stockler Projeto Final UFRJ
Data: Escala:
Unidade: mm
Molde - Conjunto 1:8
AA
8
SECTION A-A
SCALE 1 : 3
7
1 2 3 4 5 6
8 Tampão superior TCR/6 17 Manifold FMX 10100 16 Bucha de injeção BIX05035-B 45 Ponteira PMA05013-A 44 Macho - 43 Anel de vedação 36x2 82 Postiço superior - 41 Placa cavidade superior PC3463460461 1
ITEM DESCRIÇÃO CÓDIGO QTD.Camila Diniz dos Santos
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:3
Unidade: mm
Conjunto superior
123
123
16,
5
119,8 119
,8
20 10
8 12 60
346 3
46
26
26
30
26 61
10,5
A
A
46
6
2
B
SEÇÃO A-AESCALA 1 : 3
2x45
2
6
12
40
23
30
32
22 6
9,100
DETALHE BESCALA 1 : 1
Camila Diniz dos Santos
Placa - cavidade superior
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:3
Unidade: mm
Tolerância: 0,1
40 H7/j5
AA
10 H7/j6 R2
23
0,3
x45
20 8
5
2 2
4
6
SEÇÃO A-A
0.1
Camila Diniz dos Santos
Cavidade superior
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:1
Unidade: mm
Aço AISI 1045
5
1
B
B
60
H7/
k6
2
3,62
12,1
44
28
,336
SEÇÃO B-B
Camila Diniz dos Santos
Macho - Cavidade superior
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:1
Unidade: mm
Aço AISI 1045
119
,8
119,8
346
26
26
30
21
75
26
61
14 10,5
346
A
A
4 86
H7/
k6
70
H7/
j6
8
8
27
8
12
SEÇÃO A-AESCALA 1 : 4
Camila Diniz dos Santos
Placa - cavidade inferior
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:4
Unidade: mm
Tolerância: 0,1
Anel de vedação68x2 mm
9,500
6,07
6
44,53 35,40
AA
4
11
5
2
84
3 H7/g6
3,04 8,10 1
0,12
6,5
8
70 H7/j6
27.
02
6
8
10
B
SEÇÃO A-AESCALA 1 : 1
0,0
20
DETALHE B ESCALA 30 : 1
Material: Aço AISI 1045Camila Diniz dos Santos
Cavidade inferior
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:1
Unidade: mm
346
61
26
346
14
A
A
95
12
5
4 36
SEÇÃO A-AESCALA 1 : 4
Camila Diniz dos Santos
Placa base superior
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:4
Unidade: mm
Tolerância: 0,1
43,7
19
346
258
31
21
14,2
11
30
6,5
53,
2
A
A
17
B
SEÇÃO A-AESCALA 1 : 3
3,
2
6,
4
3
DETALHE BESCALA 1 : 1
Camila Diniz dos Santos
Placa porta extratores
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:3
Unidade: mm
Tolerância: 0,1
43,7 5
3,2 4 PASSANTE
19
346 3
46
61
26
14 2
1
75
15
Camila Diniz dos Santos
Placa suporte
Prof. José Stockler
Data: 22/09/2016
Projeto Final UFRJ
Escala: 1:3
Unidade: mm
Tolerância: 0,1