moldesAOS

para

Aspectos da Fabricao de Moldes

Os processos de usinagem e polimento podem consumir at 80% do recurso total de fabricao de moldes e matrizes. E, para o caso

de moldes que possuem longos tempos de utilizao e dificilmente chegam ao fim de vida, podem ser considerados os principais itens

ligados ao custo final do molde.

Dentre os processos convencionais de usinagem de uma cavidade, o fresamento

aquele responsvel pela fabricao de superfcies complexas. Vrios aspectos

devem ser considerados, como: os parmetros de corte, o material a ser

usinado, a ferramenta de corte, a estratgia de corte e os recursos tecnolgicos

disponibilizados pela mquina/ferramenta.

Outro ponto fundamental na fabricao de moldes so os processos de

acabamento, principalmente o polimento e a texturizao. O documento a seguir

refere-se a algumas consideraes bsicas de modo a facilitar as operaes de

fabricao de cavidades.

No processo de fresamento, necessrio o

conhecimento de tcnicas para a minimizao

do desgaste de flanco e de controle de vibraes,

de modo a evitar avarias.

O sentido de corte pode ser realizado tanto no

modo concordante quanto no discordante. No

fresamento concordante, o movimento de corte

e de avano tem o mesmo sentido, enquanto que

no discordante no (ver Figura ao lado).

Velocidade de corte (vc) influencia no desgaste da ferramenta de corte, pois amplifica as condies de atrito, aumentando a

temperatura na zona de corte, levando desde a fenmenos

relacionados difuso at problemas relacionados a choques de

origem trmica e/ou mecnica.

Avano por dente (fz) com o aumento do avano por dente ocorrem maiores solicitaes mecnicas, aumentando a

deflexo da ferramenta. Com baixo avano ocorre um aumento

do percurso usinado pelo gume, provocando elevado desgaste de

flanco. Objetiva-se sempre a busca da condio intermediria.

Profundidade de corte axial (ap) responsvel direta pelo aumento da potncia de corte, limitando o processo de

desbaste.

Profundidade de corte radial (ae) grandes incrementos radiais (>50% do dimetro da ferramenta) aumentam o percurso

usinado para cada gume. No entanto, melhoram a caracterstica

de impacto, direcionando o esforo para dentro da ferramenta. O

caso contrrio ocorre para condies de engajamento pequeno

(

A classificao Baixa, Baixa para Mdia, Mdia, Mdia para Alta e Alta so orientativas, servindo como um guia comparativo apenas para este grupo de aos.* Devido necessidade de rompimento da camada passivadora (materiais inoxidveis), recomendada a utilizao de processo de nitretao por via inica (sob plasma).

AOS PARA MOLDES UTILIZADOS NA INDSTRIA DE PLSTICOS E DE VIDROS

VILLARES VP20ISO VP20ISOF VP20ISOFS VP50IM VP100 N2711M VH13IM VP420IM V630 VIMCOR

SIMILARES Wnr 1.2738 Wnr 1.2311 Wnr 1.2312 SEM SIMILAR SEM SIMILAR Wnr 1.2711 MOD. AISI H13 Wnr 1.2344AISI 420

Wnr 1.2083AISI 630

~WNr 1.4548SEM SIMILAR

COMPOSIOQUMICA (%)

C 0,36 - Mn 1,60Cr 1,80 - Mo 0,20

Ni 0,70

C 0,36 - Mn 1,60Cr 1,80 - Mo 0,20

C 0,36 - Mn 1,60Cr 1,80 - Mo 0,20

S 0,06

C 0,15 - Cu 1,00Ni 3,00 - Mo 0,30Al 1,00 - S 0,10

Cr - Ni - MnC 0,56 - Mn 0,70Cr 0,70 - Mo 0,30Ni 1,65 - V 0,075

C 0,40 - Si 1,00Cr 5,20 - Mo 1,50

V 0,90 P 0,015 mx S 0,003 mx.

C 0,40 - Si 0,80Cr 13,5 - V 0,25

C 0,035 - Cr 15,40 - Ni 4,40 - Cu 3,50 - Nb+Ta

0,25

C 0,05 - Mn2,5 Cr 12 - Si 0,4 - S 0,1

CARACTERSTICAS

Ao fornecido no estado beneficiado. Possui boa polibi-lidade e resposta texturizao. Possui usinabilidade mel-horada por trata-mentos especiais de aciaria. Para mel-horia da resistncia ao desgaste pode ser nitretado ou ce-mentado.

Ao fornecido no estado beneficiado. Possui boa polibilidade e resposta texturizao e a mesma melhoria de usinabili-dade do VP20ISO. Para melhoria da resistncia ao desgaste pode ser nitretado ou cementado.Recomendado para bar-ras/blocos com espes-suras menores que 600 mm.

Ao fornecido no estado beneficiado. tima usi-nabilidade. Boa resposta nitretao. No reco-mendado para peas que requerem processos de texturizao, cromao e elevada polibilidade.

Ao-ferramenta para moldes desenvolvido especialmente para ser endurecido por tratamento trmico de envelhecimento, com resistncia superior do ao VP20. Possui ex-celentes propriedades de polimento e texturizao. Apresenta excelente soldabildade.

Ao elaborado sob desgasei-ficao a vcuo, de usinabi-lidade melhorada atravs de tratamento das incluses ao Clcio. Os principais beneficios so: alta uniformidade de du-reza, com variao inferior a 2 HRC ao longo de toda seo transversal da pea. Excelente soldabilidade. Alta polibilidade (exceto grau espelhado) e alta reprodutividade de desempen-ho e confeco.

Ao fornecido no estado beneficiado. Possui boa polibilidade e resposta texturizao. Para melhoria da resistncia ao desgaste pode ser nitretado ou cementado. Devido alta dureza de fornecimento so ne-cessrios cuidados para a usinagem, especial-mente a furao.

A o - fe r ra m e n ta utilizado para apli-caes em moldes quando se desejar durezas superiores s dos aos VP20 e VP50. Possui ex-celente capacidade de polimento.

Ao inoxidvel aps tmpera e revenimen-to. Possui como van-tagem principal uma elevada resistncia corroso, que permite o trabalho em ambi-entes midos.

Ao inoxidvel endurecvel por precipitao. Possui ex-celentes propriedades de: - Estabilidade dimensional e de forma;- Soldabilidade;- Resistncia corroso; Polibilidade e resposta tex-turizao.

Aos inoxidvel res-sulfurado, fornecido no estado beneficiado. Possui excelente de-sempenho em usina-gem e principalmente em furao profunda.Propriedades:- Excelente usinabilidade- Excelente soldabilidade- Boa resistncia a cor-roso;- Homogeneidade de dureza;

ESTADO DEFORNECIMENTO

Temperado e Revenido

(30 - 34 HRC)

Temperado e Revenido(30 - 34 HRC)

Temperado e Revenido(30 - 34 HRC)

Solubilizado e Envelhecido (40 - 42 HRC) ou

Solubilizado (330 HB mx.)

Fornecido beneficiado(285 a 321 HB)

Temperado eRevenido

(38 - 42 HRC)

Recozido(235 HB mx.)

Recozido (mx.200 HB) ou Temperado

e Revenido (30 - 34 HRC)

Solubilizado (mx.38 HRC) ou Solubilizado e

Envelhecido (mx.40 HRC)

Beneficiado: (290 - 330 HB)

TRATAMENTOTRMICO INDICADO

- - -Realizar Envelhecimento (no caso de fornecimentono estado solubilizado).

- -Tmpera e

Revenimento

Tmpera e Revenimento (para o

material recozido)

Realizar Envelhecimento (no caso de fornecimento no estado solubilizado).

-

FAIXA USUAL DEDUREZA DO MOLDE

28 - 37 HRC 28 - 37 HRC 28 - 37 HRC 38 - 42 HRC 30 - 34 HRC 38 - 42 HRC 42 - 52 HRC 48 - 54 HRC 24 - 40 HRC 29 - 34 HRC

POLIBILIDADE Mdia para Alta Mdia para Alta Baixa Alta Alta Mdia para Alta Alta Alta Alta Baixa

RESISTNCIA CORROSO

Baixa Baixa Baixa Baixa para Mdia Baixa Baixa Baixa para Mdia Alta Alta Alta

RESPOSTA NITRETAO

Mdia Mdia Mdia Alta Mdia Mdia Alta Alta* Alta* Alta*

RESPOSTA TEXTURIZAO

Mdia para Alta Mdia para Alta Baixa Alta Mdia para Alta Mdia para Alta Alta Alta Alta Baixa

SOLDABILIDADE Mdia Mdia Mdia Alta Alta Mdia Baixa para Mdia Baixa para Mdia Alta Alta

RESISTNCIA AODESGASTE

Baixa para Mdia Baixa para Mdia Baixa para Mdia Mdia Baixa para Mdia Baixa para Mdia Mdia para Alta Mdia para Alta Mdia Baixa para Mdia

COR DE IDENTIFICAO DO AO

Lils-Preto-Lils Azul-Vermelho Verde-Marrom-Verde Lils-Ouro-Lils Vermelho-Azul-Vermelho Verde-Amarelo Verde-Prata-Verde Azul-Marrom Prata-Vermelho Preto-Branco

APLICAES

Moldes para injeo e extruso de ter-mo-plsticos no-clorados e pouco abrasivos.Moldes de grandes dimenses.

Moldes para injeo e extruso de termo- plsticos no-clorados e pouco abrasivos.Moldes com espessu-ras at 600 mm.

Moldes para injeo e extruso de termo-plsticos no-clorados e pouco abrasivos que possuem baixa exigncia de polibilidade. Bases e estruturas de moldes para plstico. Machos para moldes de injeo.

Moldes para injeo e extruso de termo- plsticos no-clorados. Moldes para termo-plsticos reforados com carga.

Porta-moldes, moldes para injeo de plsticos no-clorados, matrizes para ex-truso de termoplsticos no-clorados, moldes para sopro, cmaras quentes, quando no necessria alta resistncia corroso, e aplicaes diver-sas em moldes para plsticos. No recomendvel para apli-caes em que a tenacidade e grau espelhado so requisitos de projeto.

Moldes para injeo de plsticos no-clorados. Moldes para sopro. Matrizes para extruso de termoplsticos no-clorados.

Moldes para in-jeo de termo-plsticos no-clorados em que se requer maior resistncia ao des-gaste, aliada com boa polibilidade. Moldes para vidros.

Moldes para injeo de termoplsticos clorados. Trabalho ou estocagem em atmos-fera mida. Indstria de vidros.

Ferramentas para a con-formao de termoplsti-cos inclusive em processo corrosivo (conformao de polmeros clorados). Pode trabalhar e ser estocado em locais midos.

Cmaras Quentes, Placas de Refrigera-o, Porta Moldes. Tra-balho ou estocagem em atmosfera mida.

O polimento empregado em moldes para atender a vrios requisitos da pea injetada:

requisitos estticos: brilho e transparncia.

mecnicos: evitar entalhes e quebras por fadiga ou sobrecarga

funcionais: ex. dispositivos ticos (lentes).

O polimento uma etapa que consome tempo e recursos. O tempo mdio gasto no polimento manual de moldes de grande

porte est em torno de 300 a 400 horas por molde. Duas observaes so importantes na avaliao da qualidade da superfcie

do molde. Primeiro, a superfcie deve ter a forma geomtrica correta, sem qualquer

ondulao; estas so derivadas de operaes recentes de usinagem. Segundo, a

avaliao da condio de polimento espelhado do molde metlico muitas

vezes realizada por comparao visual do molde ou da superfcie da

pea injetada, baseada na experincia do operador.

A qualidade final da superfcie polida de um ao depende de

fatores como: a tcnica de polimento, o tipo de ao-ferramenta

e o tratamento trmico aplicado no material. Em geral, pode-se

dizer que a tcnica de polimento o fator mais importante.

Um exemplo tpico mostrado no grfico abaixo, do fenmeno de

polimento excessivo (do ingls over polishing), causado por um

encruamento mecnico de camadas muito finas na superfcie

do molde. No polimento excessivo, a rugosidade aumenta

com o aumento do tempo de polimento. O problema apenas

solucionado com a remoo de parte da superfcie (dcimos de

mm) por usinagem e aplicao de novo polimento.

Visualmente, o fenmeno normalmente aparece como casca de

laranja.

Grfico mostrando o efeito do polimento excessivo (over polishing), para dois aos com diferentes durezas.

Para um bom polimento, a superfcie do molde deve estar livre

de arranhes, poros, do efeito casca de laranja, pites (pitting)

e pontos pretos (pinholes). No Brasil, os problemas de pites e

pontos pretos so comumente denominados de porosidades.

Apesar de visualmente parecer correto, o termo porosidade

erroneamente aplicado neste caso, pois deveria ser usado

apenas para vazios pr-existentes no material. No caso de pontos

ou pites observados aps polimento, o problema normalmente

causado por um processo mal realizado (para um determinado

ao e dureza), por aos com um nvel inadequado de incluses

no-metlicas ou mesmo pela combinao desses dois fatores.

Outras possveis fontes de problemas so superfcies com defeitos

de eletroeroso ou encruamento excessivo de usinagem.

Em relao s incluses, elas podem ser entendidas

mecanicamente como partculas na superfcie do ao com

dureza e ductilidade muito diferentes do metal. Todo ao possui

incluses, porm a quantidade e distribuio dependem do

processo de fabricao. Para aplicaes de alto requisito de

Polimento de Moldes

50

Tempo (min)

VA2 - 60 HRCP20 - 32 HRC

Polimento Excessivo(over polishing)

Ru

go

sid

ade

RA

(m

m)

45

40

35

30

25

20

15

10

5

0

0 5 10 15 20 25

A resposta texturizao mede a facilidade de se aplicar

uma textura ao ao-ferramenta utilizado no molde. O

tratamento de texturizao normalmente realizado por

ataque qumico (photo-eaching) diferencialmente aplicado

na superfcie do molde, gerando o negativo do aspecto

final desejado na pea injetada.

O controle do processo, em termos do meio cido

empregado e do procedimento aplicado, fundamental

para um bom resultado de texturizao. Em relao

qualidade do ao, requisitos similares aos de polimento

so necessrios: homogeneidade de microestrutura e

dureza, alm de alto grau de limpeza quanto a incluses

no-metlicas.

polimento, portanto, recomenda-se a refuso via ESR

(processo ISOMAX). Como mostra o esquema abaixo,

existe reduo significativa do nvel de incluses.

Texturizao

a) Convencional ASTM G 2,0 b) ISOMAX, ASTM 1,0F Incluses do tipo D: a) Nvel 2,0, aceitvel para materiais de Convencional. b) Nvel 1,0, tpica de material produzido via ESR. Fonte: ASTM E 45.

4 mm

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