Projetando com borracha

PROJETANDO COM BORRACHA

Luis TormentoOutubro/2016

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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".

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.

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".

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 borrachaTolerância dimensional "A1"

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.

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 borrachaTolerância dimensional "A2"

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 3A tolerância dimensional "A3" indica um produto de tolerância "comercial" e será normalmente utilizada em muitos produtos.Tabela padronizada de tolerância dimensional – produtos moldados de borrachaTolerância dimensional "A3" Comercial

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 4A 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 borrachaTolerância dimensional "A4" Não Crítica

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.

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.

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.

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