QUEBRANDO OS PARADIGMAS Design de Moldes em Alumínio Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio QUEBRANDO OS PARADIGMAS Design de Moldes em Alumínio vs. Design de Moldes em Aço As diferenças que fazem a diferença

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Considerações Gerais Para se conseguir um molde com sucesso, quando estiver mudando do aço para a cultura do Alumínio, é importante ter sempre em mente : Módulo de Elasticidade : 70 GPa do alumínio versus 210 GPa do aço O molde em alumínio pode requerer um fator de superdimensionamento de 1,5 para a compensar a menor rigidez na flexão ; O cálculo das tensões e deformações são fortemente recomendados ; Coeficiente de Expansão Térmica do Alumínio é 2 x o do Aço : CET Alumínio = 2 x CTE Aço Ligas de alumínio das séries 7XXX ( ALCAST® e ALUMOLD ® 500 ) não devem ser utilizadas quando a temperatura de serviço do MOLDE ( não do plástico ) for superior a 120o.C A condutibilidade térmica do Alumínio é cerca de 3 a 6 vezes superior a do Aço ( consulte a ficha técnica do aço que será substituído, para considerar o valor correto )

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Sistemas de Canais de Alimentação ( “Gate System”) Prefira “Entrada em Leque” quando possível Quando a entrada for submarina / túnel, utilize um inserto de aço

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Áreas de Contato e Raios Utilize uma cinta como reforço para minimizar o empenamento / deformação lateral

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Áreas de Contato e Raios Maximize os raios para minimizar a formação de pontos concentradores de tensão Raios grandes em todos os locais, como nos exemplos acima

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Áreas de Contato e Raios Área cavidade ~ Área partição Tensão linha partição < 50 MPa Balancear / Distribuir uniformemente a cavidade projetada com a área de contato

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Áreas de Contato e Raios Placas de Aço Quando requerido, utilize placas de aço para não sobrecarregar / superestressar a área de partição

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Canais de Refrigeração (“Cooling channels” ) Menos canais de refrigeração, mas com maiores diâmetros ; Fluxo turbulento Distância / Espaçamento entre os canais e da cavidade até os canais : Moldes em Aço : 2D x 2D, sendo D o diâmetro dos canais : ø 8 a 10 mm Moldes em ALUMOLD® ou ALCAST ® : 5D x 5D, sendo D o diâmetro dos canais : ø 12 a 14 mm Condição de taxa de fluxo a ser alcançada : Nr. de Reynolds > 4000 ( fluxo turbulento ) 5D 5D 7D

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Canais de Refrigeração (“Cooling channels” ) Influência do distanciamento entre os canais e até a superfície do molde

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Canais de Refrigeração (“Cooling channels” ) Conexões e fluídos Conexões em aço inoxidável para acoplar mangueiras de água aos canais de refrigeração ao invés de latão, para evitar corrosão galvânica ; Água com qualidade controlada : 5 < PH < 8 Baixo conteúdo/teor de íons ( especialmente cloretos, sulfatos e íons metálicos ) Sem contaminação por bactérias Se requerido, utilize inibidores de corrosão e/ou bactericidas ( nunca alvejante ! )

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Texturização das superfícies Ataque Químico ou Ataque por Laser Ataque Químico Ataque por Laser ATENÇÃO : O resultado deve ser validado para cada aplicação específica, pois pode ser diferente do molde em aço

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Peças móveis e revestimentos superficiais Basicamente, o coeficiente de atrito entre duas superfícies de alumínio é elevado e deve ser minimizado Primeira Alternativa : Utilize Bronze ou Bronze-Grafite (melhor) Segunda Alternativa : Aplique um revestimento de superfície Níquel Químico a base de fósforo ( NiP ) ou PVD Nitreto de Cromo( Cr2N ) + Filme Fino de Carbono

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Tratamento de Superfícies Tratamentos ótimos de superfície vs. partes do molde RESISTÊNCIA À ABRASÃO NA CAVIDADE Tiragens muito grandes, plásticos reforçados com fibra de vidro, policarbonato Revestimento de Níquel Químico ou Cromo Duro RESISTÊNCIA DA LINHA DE PARTIÇÃO Aumento do número de ciclos Revestimento de Níquel Químico COEFICIENTE DE ATRITO Melhoria na desmoldagem Revestimento de Níquel Químico + PTFE (Teflon®) Permitir / Otimizar o deslizamento de partes móveis PVD ( Cr2N ) + Filme Fino de Carbono

Alumínio de Alta Resistência sem Revestimento Revestimento de Níquel Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Tratamento de Superfícies Opções de tratamentos ótimos de superfície vs. partes do molde Alumínio de Alta Resistência sem Revestimento Anodização Dura Revestimento de Cromo Revestimento de Níquel PVD PA CVD Dureza ( HV ) 150 – 180 HV 400 – 550 HV 900 HV 500 – 750 HV 2000 HV 3000 HV Espessura (μm ) - 50 – 100 10 10 – 50 4 Coeficiente de Fricção 0,77 0,21 ( + PTFE ) Baixo 0,12 0,08 – 0,09 Observações Película de Alumina (óxido de Al) Polimento Eletrolítico posterior Deposição Química ( Película Uniforme ) CrxN Filme Fino de Carbono

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Tratamento de Superfícies Comparação de Durezas

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Reparo de Moldes Preferir insertos mecânicos à reparos com soldagem TIG/MIG Reparo Mecânico por inserção à frio Inserto ligeiramente maior que o local a ser reparado ; O inserto é refrigerado ( N2 líquido ) e o molde aquecido ; O inserto é usinado e texturizado ; Muito apropriado para moldes em alumínio em função do alto coeficiente de expansão térmica ( 2 x maior que do aço )

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Reparo de Moldes Preferir insertos mecânicos à reparos com soldagem TIG/MIG Reparo Mecânico por rosqueamento Executar a furação e rosqueamento no molde; Executar o resqueamento no inserto ; Fixar o inserto no molde ; Usinar e texturizar o conjunto inserto/molde ;

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Reparo de Moldes Exemplo de reparo com inserto mecânico em um molde de Alumínio texturizado Solda 4145 no Molde O Inserto somente é visível na solda Nenhuma marca é visível na peça injetada Inserto Quadrado

Recomendações de Design para Projeto de Moldes am Alumínio REGRAS DE DESIGN Operação e manutenção do Molde Cuidados a serem tomados durante a operação com um molde em ALUMOLD® / ALCAST ® Selecione a velocidade de injeção com a menor pressão de injeção possível ( somente através de um estudo de reologia ) Otimize o ciclo de injeção baseado na reologia Evitar pressões excessivas de injeção Aumente a temperatura do plástico para melhorar a viscosidade Evite impactos no fechamento : Reduza a velocidade de fechamento no final Não utilize objetos duros ( inclusive latão ) em casos de desmoldagem difícil ; Não utilize produtos de limpeza agressivos ( especialmente, evite a utilização de produtos contendo componentes clorados) ; Utilize graxas amigáveis ao alumínio, sem grafite ou particulas metálicas ( corrosão galvânica ) e apenas quando for realmente necessário ;

MOLDES PARA PLÁSTICOS EM ALUMÍNIO CONCLUSÕES Moldes em ligas de alumínio convencionais já são bastante utilizados, mas não tanto em aplicações com muita exigência : Moldes de Sopro Termoformagem Rotomoldagem Prototipação Ligas de alumínio de alta resistência e de alta temperatura permitem agora o acesso a aplicações mais exigentes / robustas : Moldes para injeção de médias e altas tiragens Aplicações de moldagem a quente Economias de tempo e dinheiro graças a : Usinagem mais rápida Alta condutibilidade térmica Baixa densidade do alumínio em relação ao aço

CRÉDITOS DE AUTORIA As informações contidas neste trabalho foram cuidadosamente pesquisadas, analisadas e elaboradas por : Jean-Etienne FOURNIER Desenvolvimento de Produto e Suporte Técnico ALCAN Aerospace, Transportation & Industry A tradução e adaptação para o Português foi elaborada por: SCHMOLZ + BICKENBACH DO BRASIL Divisão Alumínio Assistência e Suporte Técnico Alumold®, Alumold® 500, Alumold® 400, Alumold® 350, Alumold® 110 e Alcast ® são ligas patenteadas e marcas registradas mundialmente de propriedade da ALCAN Aerospace, Transport and Industry