Um desenho finalizado pode dar a impressão de que uma peça de borracha está pronta. As dimensões estão definidas, o material especificado e a quantidade anual estimada. No entanto, uma questão permanece: como a borracha não vulcanizada entrará nesse formato, permitindo que o ar aprisionado escape, vulcanize uniformemente e saia sem danos? Esse é o trabalho do projeto personalizado de moldes de borracha.

Quando essas escolhas são deixadas para a fase de orçamento, o ferramenteiro precisa preencher as lacunas. Dois fornecedores podem cotar o mesmo desenho, mas imaginar linhas de partição, volumes de canais de alimentação, número de cavidades e acabamento diferentes. Os preços não são necessariamente inconsistentes; eles podem descrever dois planos de produção diferentes.

A norma ISO 3302-1:2014 foi confirmada como vigente em 2024. Ela fornece classes de tolerância dimensional para produtos de borracha sólida moldados, extrudados e calandrados relevantes. Ela não escolhe um ponto de injeção, não indica ao ar por onde sair da cavidade nem comprova que a peça irá vedar em uma montagem. [3]

Um molde é uma decisão processual tomada em aço.

As ferramentas de borracha fazem mais do que reproduzir geometria. Elas definem por onde o material entra, a distância que percorre, quais superfícies se encontram quando a ferramenta fecha, onde podem se formar rebarbas e em qual direção a peça curada deve se mover durante a remoção. Essas decisões moldam cada ciclo de produção após o lançamento.

Um caso público demonstra o quanto o layout pode mudar.

A SIGMA Engineering publicou um caso envolvendo a ASPEM Ferramentaria e um molde de elastômero planejado com 48 cavidades, medindo 700 por 550 mm. O volume original do canal de injeção era de 159 cm³. A simulação foi usada para examinar a taxa de cisalhamento, a pré-vulcanização e a pressão de injeção enquanto os canais eram reduzidos passo a passo. [1]

O resultado relatado foi uma redução de 47% no volume do canal de alimentação e 89 g a menos de material por injeção. O canal de alimentação redesenhado exigiu 1.064 bar, enquanto a máquina tinha capacidade máxima de 1.800 bar. O autor do estudo de caso calculou uma economia anual de material de US$ 33.108, usando as premissas de ciclo, turnos e preço da borracha apresentadas. [1]

Um segundo relato do mesmo projeto acrescenta uma descoberta menos óbvia. A análise térmica mostrou que quatro cavidades nos cantos aqueceram de forma diferente. Aos 310 segundos, as partes centrais atingiram uma cura média de 90%, enquanto as partes dos cantos estavam em 75%. A remoção dessas quatro posições permitiu que o ciclo relatado caísse de 340 para 310 segundos. [2]

Estes são os resultados da simulação e do cálculo de economia da editora do caso, não são números auditados independentemente e não são um projeto da Yida. A lição útil não é a porcentagem. É que o melhor layout comercial não era simplesmente o layout com mais cavidades ou o corredor de distribuição maior.

Segredos de conflitos escondidos sob uma peça simples

É necessário fazer a marca de separação.

As linhas de partição da borracha geralmente são vistas apenas como um detalhe do molde, discutido somente após a conclusão e aprovação do desenho. Na realidade, em serviço, essa linha pode atravessar uma área de vedação, uma área estética da peça ou uma borda utilizada por um alimentador automático. Nesse caso, uma pequena linha saliente ou desalinhada pode se tornar um problema funcional.

Às vezes, pode ser mais vantajoso posicionar a marca de vedação da borracha em uma área rebaixada ou em uma superfície não trabalhada para proteger a função dessa peça. Mas a consequência será que a dificuldade na fabricação do molde poderá aumentar. O desenho deve delimitar claramente uma superfície crítica de uma superfície comum. É um erro comum esperar uma linha invisível em todos os locais, pois é bem provável que você esteja transferindo a incerteza para o preço.

É necessário liberar ar, mas a borracha não consegue seguir o mesmo caminho?

Os gases deslocados pela vulcanização, assim como o ar introduzido no molde através de canais de injeção ou de distribuição, precisam poder escapar da cavidade do molde. Normalmente, essa saída de ar é feita por meio de ventilação do molde. É verdade que a falta de ventilação adequada pode resultar em preenchimento incompleto do molde, queimaduras ou gases presos, levando a defeitos. Mas é possível que uma ventilação mais profunda do que o necessário permita a passagem de borracha em excesso, o que causaria rebarbas.

Uma das razões pelas quais a ventilação de moldes de borracha não pode ser reduzida a uma única profundidade de ranhura e simplesmente reproduzida a partir de outro modelo é que diferentes características dos compostos vulcanizados e diferentes pressões utilizadas no processo de moldagem determinam a quantidade de ar a ser expelida. Além disso, fatores como o padrão de preenchimento do molde, a temperatura do material de borracha e a quantidade permitida de rebarba também influenciam. Embora seja possível detectar pontos de aprisionamento de ar por meio de simulação, ainda são necessários testes para garantir a faixa de operação satisfatória do molde.

Um corredor mais baixo nem sempre é um corredor melhor.

Os materiais dos canais de alimentação usados ​​em muitos processos de vulcanização de borracha não podem ser reutilizados simplesmente derretendo-os como sucata termoplástica comum. Portanto, reduzir o volume dos canais de alimentação pode representar uma economia real de material. No entanto, canais excessivamente pequenos podem causar aumento de pressão, cisalhamento e risco de queima da borracha, além de preenchimento irregular das cavidades.

A reformulação neste caso da ASPEM demonstra que eles estavam monitorando as restrições em termos de material e canal de alimentação, em vez de simplesmente reduzir o canal por intuição. O balanceamento do canal é apenas uma das maneiras de medir isso; além disso, também se deve avaliar o balanceamento do canal no final das cavidades e entre os lotes de produção consecutivos, e não o caminho mais curto indicado no CAD.

A temperatura faz parte da forma.

Não se deve esquecer que a cavidade não é a única responsável pela operação. A localização dos aquecedores, a espessura da chapa metálica, os insertos, os componentes do sistema de canais frios e a perda de calor nas bordas contribuem para um campo de temperatura variável. O componente de aço pode já ter atingido a temperatura definida, enquanto diferentes pedaços de borracha podem ainda estar em processo de cura ou podem nem sequer ter atingido a temperatura de cura.

Um molde que produz uma peça central de boa qualidade, enquanto as peças dos cantos ficam instáveis, é um sintoma da explicação acima. O prolongamento do ciclo protegerá a posição mais fria, mas, ao mesmo tempo, submeterá todas as outras peças a um tempo de espera maior. Um layout térmico adequado ou a alteração das posições das cavidades podem ser uma solução melhor.

A coleta é um problema

A borracha dúctil tem a capacidade de se desprender do molde em situações onde uma peça rígida de plástico ficaria presa; no entanto, a ductilidade não é ilimitada. Uma borda fina pode dobrar, um fole pode esticar e um inserto colado pode deslizar se a força de ejeção não for aplicada corretamente. O acabamento superficial e a direção de ejeção são parâmetros de produção importantes, e não apenas a estética.

Os projetistas também devem levar em consideração o método real de ejeção: remoção manual, assistência pneumática, escova, ejetor, robô ou dispositivo de fixação específico. Se uma peça apresentar retorno elástico imprevisível após a ejeção, a inspeção ou alimentação subsequente poderá representar um verdadeiro gargalo.

O preço da ferramenta é apenas o primeiro fator a ser considerado em termos de custo.

O custo das ferramentas de moldagem de borracha aumenta com a presença de cavidades, insertos de precisão, guias deslizantes, sistemas de canais frios, sensores e automação. No entanto, um orçamento inicial baixo pode se tornar caro ao longo do projeto se gerar grande desperdício de material nos canais de injeção, corte lento, limpeza frequente ou produção instável.

Uma comparação útil separa o custo inicial da ferramenta de moldagem de borracha das despesas recorrentes com material, ciclo, acabamento, inspeção e manutenção. Solicite a cada fornecedor que informe a quantidade de cavidades ativas, o processo esperado, o tratamento dos canais de alimentação, o escopo da manutenção normal e qual a produção que o ciclo cotado realmente representa.

Dois padrões ajudam, mas nenhum deles cria a ferramenta.

A norma ISO 3302-1 ajuda o comprador e o fornecedor a expressarem as classes de tolerância dimensional para produtos dentro do seu âmbito de aplicação. Ela exclui explicitamente os anéis de vedação toroidais de precisão, portanto, não deve ser aplicada indiscriminadamente a anéis O. Mais importante ainda, a conformidade dimensional por si só não estabelece a estanqueidade, a retenção ou a vida útil à fadiga. [3]

A norma ASTM D3767 descreve métodos para medir as dimensões de produtos de borracha e corpos de prova. Ela observa que a pressão do instrumento pode afetar significativamente a espessura observada de um material macio e flexível. A especificação detalhada ainda precisa definir o método, a amostragem e os locais de medição. [4]

Esses limites são importantes durante a revisão de ferramentas. Uma dimensão crítica que atravessa duas metades do molde pode responder de forma diferente ao alinhamento e ao excesso de material do que uma característica formada dentro de um único inserto. Uma tolerância de desenho sem uma instrução de medição compatível pode gerar divergências após a fabricação das peças.

Não aprove uma amostra e considere que o molde está finalizado.

Algumas amostras promissoras demonstram que a ferramenta consegue produzir peças de boa qualidade sob pelo menos um conjunto de condições. A validação do molde de borracha levanta uma questão diferente: as cavidades e o processo pretendidos conseguem continuar produzindo peças acabadas aceitáveis ​​após o aquecimento, manuseio, rebarbação e inspeção normais?

Para a validação de moldes de borracha, analise as peças por cavidade em vez de misturá-las imediatamente. Meça as características críticas usando o método acordado. Inspecione o canal de injeção e as bordas funcionais após o acabamento. Em seguida, teste a vedação, a retenção, a força ou o movimento em componentes de acoplamento representativos.

Execute o teste por tempo suficiente para observar o equilíbrio da temperatura e o ritmo normal de produção. Inclua paradas, limpeza e reinícios quando relevantes. Registre o lote do composto, a revisão do molde e as configurações do processo para que uma melhoria ou falha posterior possa ser atribuída a uma mudança real.

A palavra 'sem rebarbas' também precisa de cautela. Um fabricante de moldes especializado, a Desenco, afirma que na verdade não existe um processo completamente livre de rebarbas; o objetivo prático é controlar as rebarbas dentro das especificações da peça. Isso torna a localização e o limite aceitáveis ​​mais úteis do que uma expressão genérica. [5]

Uma conversa melhor antes do corte do aço.

Comece pelas superfícies de trabalho. Mostre o que veda, flexiona, posiciona, une ou se adapta ao cliente. Adicione a direção de montagem, a geometria de acoplamento, o fluido de serviço, a temperatura e o teste funcional necessário. Em seguida, discuta onde uma marca de injeção, um traço de linha de partição ou uma pequena quantidade de rebarba controlada podem ser aceitáveis.

Compartilhe a demanda anual real e o padrão de pedidos, não apenas uma estimativa otimista da quantidade total ao longo da vida útil do produto. Defina quantas cavidades serão amostradas, como as dimensões aproximadas serão medidas e o que precisa ser comprovado antes do início da produção em série. Esses detalhes permitem que o fornecedor precifique o processo em vez de fazer uma estimativa com base em um desenho.

Quando a Yida analisa uma nova peça, o pacote inicial mais útil é o desenho, o modelo 3D (se disponível), os requisitos de composição ou desempenho, as informações sobre a peça de acoplamento e a demanda esperada. A partir daí, o projeto personalizado do molde de borracha pode ser discutido em termos de função e repetibilidade, em vez de ficar restrito a um único preço de ferramental.