Na indústria de manufatura, os moldes são heróis anônimos que dão forma a incontáveis produtos. No entanto, é um grande equívoco acreditar que todos os moldes são iguais. É como a diferença entre as ferramentas que podem ser usadas para conformar metal e aquelas utilizadas para conformar plástico; ambos são completamente diferentes, criados para lidar com comportamentos distintos dos materiais e com demandas específicas de fabricação. É importante que engenheiros, designers e fabricantes conheçam as principais diferenças entre moldes para estampagem de metal e moldes para processamento de plástico.
1. O Desafio Principal: Comportamento do Material
Matrizes de Estampagem Metálica: Estas matrizes enfrentam um problema de deformação plástica em estado sólido. Entre os componentes da matriz é colocada uma chapa ou bobina metálica (por exemplo, aço, alumínio, cobre). O uso de uma pressão elevada (em toneladas) obriga o metal a ceder permanentemente, dobrar, estender, cortar ou conformar-se em uma forma possível, sem fundir. Isso consiste em superar o limite de resistência do metal e gerenciar o retorno elástico (a ação do metal em recuperar parcialmente sua forma original ao tentar manter sua forma inicial).
Moldes para Processamento de Plástico: Estes funcionam com material fundido ou muito amolecido. Os grãos de plástico são derretidos até que possam fluir como um líquido viscoso. Esse material fundido é então injetado sob pressão ou forçado para dentro de uma cavidade do molde. O plástico solidifica-se no molde e assume sua forma final. Isso ocorre devido à dificuldade em controlar a dinâmica do fluxo, garantindo que haja preenchimento completo da cavidade, controlando o processo de resfriamento de forma a minimizar defeitos (como rebarbas ou empenamento) e permitindo que a peça solidificada seja facilmente ejetada.
2. Prioridades no Projeto e Construção do Molde
Moldes para Estampagem de Metal:
●Resistência e Durabilidade: Fundamental. Os moldes precisam suportar impactos intensos e frequentes, além de atritos abrasivos causados pelo movimento de contatos metálicos. Aços-ferramenta (como D2, A2) ou até mesmo carboneto são comumente utilizados, sendo frequentemente endurecidos até alcançarem uma dureza muito elevada na escala Rockwell C.
●Folga Precisa: O ato de cisalhamento envolve uma pequena folga entre o punção e o bloco de matriz nas operações de corte, a fim de evitar rebarbas excessivas e/ou danos às ferramentas utilizadas.
●Aplicação de Pressão: O design tem como objetivo transmitir grande tonelagem de forma eficiente com elementos estruturais resistentes (punções, blocos de matriz, sapatas).
●Frequentemente: Matrizes de estampagem de muitas formas, particularmente relacionadas aos modos de dobragem ou corte simples, não exigem as complexidades extensas das matrizes plásticas.
●Matrizes para Processamento de Plástico (Moldes):
●Cavidade e Macho Complexos: O molde estabelece a geometria complexa externa (cavidade) e interna (macho) do artigo plástico consultado. A complexidade pode ser muito elevada.
●Sistema de Resfriamento: Um sistema interno de canais de refrigerante (água ou óleo) é essencial. O resfriamento otimizado e consistente tem relação direta com o tempo de ciclo e a qualidade das peças.
●Sistema de Alimentação: O canal de alimentação, os canais de distribuição e as entradas pelas quais o plástico fundido é depositado na cavidade proveniente do bico da máquina. O design influencia os padrões de fluxo, a pressão de preenchimento e a aparência das peças.
●Sistema de Ejeção: Pinos, mangas ou elevadores são cuidadosamente posicionados para ejetar a peça resfriada do molde, mantendo-a intacta.
●Ventilação: A ventilação é realizada por meio de canais ou furos pequenos para liberar o ar aprisionado quando o material fundido entra na cavidade, evitando queimaduras ou falta de preenchimento.
●Material: Pode ser aço para ferramentas endurecido (P20, H13, S7) ou aço inoxidável de diversos tipos, mas o acabamento superficial e a resistência à corrosão (especificamente em alguns plásticos) também são fatores importantes.
3. O Ambiente de Produção
Estampagem de Metal: Geralmente é realizada em uma prensa mecânica ou hidráulica. Tendem a ser extremamente rápidas nas operações (centenas de peças por minuto podem ser produzidas, dependendo dos componentes básicos). Este é normalmente um processo frio, embora existam alguns processos especiais de conformação que envolvem aquecimento. O atrito e o desgaste são frequentemente reduzidos com o uso de lubrificantes.
Processamento de Plástico: É realizado principalmente por meio de máquinas de moldagem por injeção, mas também por outros métodos, como moldagem por sopro e moldagem por compressão. A natureza do processo envolve uma quantidade considerável de calor: fusão do plástico seguida de seu resfriamento no molde. Um ciclo pode variar entre segundos e minutos, dependendo do tamanho da peça e da espessura das paredes. A eficiência do resfriamento tem grande impacto no tempo de ciclo. Desmoldantes podem ser utilizados, embora não sejam tão universais quanto os lubrificantes usados na estampagem.
4. Vida Útil & Mecanismos de Desgaste
Matrizes de Estampagem Metálica: Desgaste abrasivo - principalmente metal contra aço-ferramenta, adesivo - trincas. Rachaduras podem ficar rombudas. Ocorre fissuração por fadiga devido a tensões cíclicas elevadas. A manutenção pode envolver afiação, substituição de áreas desgastadas ou inserção de insertos. A vida útil é tradicionalmente medida em centenas de milhares ou milhões de golpes com matrizes bem mantidas.
Matrizes para Processamento de Plástico (Moldes): Os tipos de desgaste encontrados são os causados por cargas abrasivas nos plásticos, corrosão devido a certos polímeros ou água de resfriamento e, potencialmente, erosão devido ao derretimento do plástico em alta velocidade. Uma propriedade estética influenciada pela degradação do polimento na superfície da cavidade é a aparência do produto. A manutenção envolverá polimento, reparação de danos na superfície e desobstrução das linhas ou saídas de refrigeração. As vidas úteis também são geralmente muito longas (centenas de milhares a milhões de ciclos), embora sejam extremamente sensíveis ao tipo de plástico utilizado, bem como à manutenção.
Por Que a Distinção é Importante
Selecionar incorretamente a filosofia de projeto do molde em relação ao material é um convite ao fracasso. Um molde utilizado na conformação de peças metálicas não possui esses canais de refrigeração e sistemas de alimentação exigidos pela injeção de plástico. Uma impressão em plástico não resistiria às vibrações geradas pelo conformamento de aço. Essas são as diferenças básicas; deformação no estado sólido e processamento em fusão, a necessidade de otimizar o resfriamento e os ajustes precisos, gerenciamento do fluxo e da recuperação elástica, e todas devem ser compreendidas para:
● Projetar ferramental eficaz e durável.
●Otimizar os processos de fabricação.
●Selecionar materiais apropriados para o próprio molde.
●Diagnosticar e resolver problemas de produção de forma eficiente.
●Estimar com precisão os custos do ferramental e das peças.
Embora ambos os tipos distintos de matrizes sejam instrumentos de precisão, necessários nos esforços de produção em massa, seus design, construção e funcionalidade são regidos por física radicalmente diferentes na qual os metais e plásticos são transformados pela usinagem bruta até a peça finalizada. Esta é uma divisão básica que cria grandes oportunidades na manufatura.