![\"\"](\"https:\/\/cicma.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/DSC01568-150x150.jpg\")
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Ao se iniciar um projeto a sele\u00e7\u00e3o de materiais \u00e9 uma das atividades mais importantes. Neste artigo s\u00e3o apresentados os a\u00e7os mais utilizados na fabrica\u00e7\u00e3o de moldes para inje\u00e7\u00e3o de pl\u00e1stico, bem como suas principais caracter\u00edsticas e suas aplica\u00e7\u00f5es.<\/p>\n
Est\u00e1 ocorrendo uma evolu\u00e7\u00e3o na ind\u00fastria de moldes e matrizes. Ciclos de vida cada vez mais curtos tornam a produtividade e a flexibilidade de todo o processo de manufatura essencial para obter uma boa economia. O molde para inje\u00e7\u00e3o de pl\u00e1stico \u00e9 uma composi\u00e7\u00e3o em que seus v\u00e1rios componentes, cada qual com sua fun\u00e7\u00e3o bem definida, formam um ferramental de alta complexidade. Esta caracter\u00edstica decorre de fatores como a interatividade entre transfer\u00eancia de calor, desgaste e outras peculiaridades do conjunto de pe\u00e7as. Os componentes que constituem o molde, para atender da melhor maneira \u00e0s suas atribui\u00e7\u00f5es, exigindo, portanto, uma sele\u00e7\u00e3o apropriada dos materiais a serem empregados na sua confec\u00e7\u00e3o.<\/p>\n
Sele\u00e7\u00e3o de a\u00e7os para moldes de inje\u00e7\u00e3o em pl\u00e1stico:<\/strong> Somente a partir do inicio do s\u00e9culo XX, a utiliza\u00e7\u00e3o de ferramenta de a\u00e7o se generalizou e come\u00e7ou a adquirir import\u00e2ncia que se apresenta na \u00e9poca atual, gra\u00e7as a estudos e pesquisas no campo da t\u00e9cnica de sua fabrica\u00e7\u00e3o, assim como no constante desenvolvimento de novos tipos de a\u00e7os, mediante a incorpora\u00e7\u00e3o de novos elementos de liga, para aplica\u00e7\u00f5es de responsabilidade cada vez maior. Esses a\u00e7os s\u00e3o, provavelmente, os que exigem maiores cuidados e aten\u00e7\u00e3o tanto sob o ponto de vista de fabrica\u00e7\u00e3o, desde a sua fundi\u00e7\u00e3o, transforma\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica at\u00e9 o tratamento t\u00e9rmico final, como tamb\u00e9m sob o ponto de vista de aplica\u00e7\u00e3o. Isso \u00e9 perfeitamente compreens\u00edvel quando se considerar os requisitos que eles devem preencher, e os tipos e condi\u00e7\u00f5es de servi\u00e7os a que se destinaram. Temperabilidade \u00e9 um requisito indispens\u00e1vel, pois uma maior penetra\u00e7\u00e3o de dureza garante perfeita uniformidade de caracter\u00edsticas mec\u00e2nicas em sec\u00e7\u00f5es apreci\u00e1veis. O aumento do teor de elementos de liga tem a tend\u00eancia de diminuir a diferen\u00e7a de dureza entre a superf\u00edcie e o centro, com garantia de endurecimento total. Outro requisito importante \u00e9 a usinabilidade, que \u00e9 definida como a aptid\u00e3o que o material tem para ser processado (usinado) por uma ferramenta de corte (fresa, broca, outros). Esta propriedade \u00e9 relevante em a\u00e7os utilizados em cavidades por estas serem as partes de maior complexidade e import\u00e2ncia de um molde, local onde tem as maiores toler\u00e2ncias dimensionais.<\/p>\n A soldabilidade tamb\u00e9m \u00e9 um requisito indispens\u00e1vel, pois a soldagem \u00e9 uma opera\u00e7\u00e3o tipicamente complexa em a\u00e7os de alta temperabilidade, como os a\u00e7os AISI P20 e DIN 1.2711. Isto porque, durante o resfriamento ap\u00f3s soldagem, a regi\u00e3o aquecida (denominada zona termicamente afetada ZTA) sofre endurecimento pela transforma\u00e7\u00e3o martens\u00edtica. E, para a aplica\u00e7\u00e3o em moldes, este endurecimento n\u00e3o uniforme causa diferen\u00e7as no resultado do polimento, as quais podem inviabilizar visualmente as futuras pe\u00e7as de pl\u00e1stico produzidas. Os a\u00e7os endurecidos por precipita\u00e7\u00e3o, possuem baixo teor de carbono em sua composi\u00e7\u00e3o, conferindo ao material menor tend\u00eancia a problemas de soldagem. A polibilidade \u00e9 uma propriedade muito importante para a qualidade superficial do produto final (pe\u00e7a pl\u00e1stica), dando a qualquer superf\u00edcie um acabamento espelhado. \u00c9 a facilidade que o a\u00e7o tem de ser polido.<\/p>\n Materiais para constru\u00e7\u00e3o de moldes de inje\u00e7\u00e3o em pl\u00e1stico:<\/strong> A sele\u00e7\u00e3o do a\u00e7o para um molde pode n\u00e3o ser t\u00e3o cr\u00edtica quanto a sele\u00e7\u00e3o do pl\u00e1stico para o sucesso de uma aplica\u00e7\u00e3o. Como os pl\u00e1sticos s\u00e3o formulados para atingir uma performance numa aplica\u00e7\u00e3o, os a\u00e7os s\u00e3o misturados (formando ligas) para atingir performance espec\u00edfica de uso. Algumas aplica\u00e7\u00f5es requerem um a\u00e7o com alta dureza e resist\u00eancia ao desgaste, enquanto outras requerem um a\u00e7o altamente tenaz para vencer a fadiga mec\u00e2nica. Em geral, a\u00e7os com alta dureza e resistentes ao desgaste tendem a tornarem-se mais quebradi\u00e7os; a sele\u00e7\u00e3o de um a\u00e7o mais tenaz torna o molde menos resistente ao desgaste pela fric\u00e7\u00e3o a\u00e7o-a\u00e7o ou pela abrasividade de pl\u00e1sticos carregados. Os requisitos ou caracter\u00edsticas exigidas por esses tipos de a\u00e7os, comprovam a sua complexidade e os problemas que os produtores e os usu\u00e1rios t\u00eam de enfrentar para possibilitar o seu emprego nas melhores condi\u00e7\u00f5es.\u00a0 Em princ\u00edpio, o fator fundamental que possibilita o atendimento das exig\u00eancias da qualidade dos a\u00e7os \u00e9 a composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica, os principais elementos presentes nos a\u00e7os para fabrica\u00e7\u00e3o de moldes s\u00e3o os seguintes: sil\u00edcio, carbono, mangan\u00eas, n\u00edquel, cromo, van\u00e1dio, molibd\u00eanio e tungst\u00eanio.<\/p>\n Para a fabrica\u00e7\u00e3o de moldes de inje\u00e7\u00e3o os a\u00e7os utilizados devem ter boa resist\u00eancia \u00e0s tens\u00f5es e de f\u00e1cil usinabilidade e de estrutura homog\u00eanea que pode ser conseguida com o recozimento do a\u00e7o. As resist\u00eancias \u00e0s tens\u00f5es s\u00e3o necess\u00e1rias devido as altas press\u00f5es empregadas durante a moldagem, bem como pela necessidade de suportar as tens\u00f5es de flex\u00e3o e as cargas de compress\u00e3o. D\u00e1-se o nome de a\u00e7os ferramenta ao conjunto de a\u00e7os utilizados na fabrica\u00e7\u00e3o de ferramentas industriais, eles s\u00e3o de alta qualidade, produzidos sob toler\u00e2ncias de composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e propriedades f\u00edsicas. A fus\u00e3o dos a\u00e7os-ferramentas \u00e9 realizada, normalmente, em quantidades relativamente pequenas nos fornos el\u00e9tricos, tomando-se um especial cuidado com as toler\u00e2ncias de composi\u00e7\u00e3o qu\u00edmica e homogeneidade do produto final. Estas e outras particularidades tornam o a\u00e7o-ferramenta um material de custo mais elevado do que os a\u00e7os comuns. A\u00e7o carbono ou a\u00e7o ligado, tamb\u00e9m conhecido como a\u00e7os para constru\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica, s\u00e3o destinado \u00e0 fabrica\u00e7\u00e3o de partes do porta molde, tais como placas extratoras, espa\u00e7adores e placas base, no caso do SAE 1045, mas tamb\u00e9m s\u00e3o utilizados para a fabrica\u00e7\u00e3o de buchas e colunas no caso do SAE 8620, ap\u00f3s o tratamento t\u00e9rmico. Os a\u00e7os para fabrica\u00e7\u00e3o de moldes s\u00e3o a\u00e7os com m\u00e9dio teor de carbono com boas caracter\u00edsticas de polimento e uniformidade de dureza, al\u00e9m de apresentarem baixa distor\u00e7\u00e3o, baixa resist\u00eancia ao amolecimento a elevadas temperaturas, soldabilidade e polibilidade. Esses a\u00e7os possuem cromo e n\u00edquel como principais elementos de liga. Aplica\u00e7\u00e3o: moldes para inje\u00e7\u00e3o ou compress\u00e3o de pl\u00e1sticos e s\u00e3o classificados como grupo P. Exemplo: AISI P20. Os a\u00e7os para trabalho a quente s\u00e3o destinados ao trabalho a temperaturas superiores a 200\u00baC, caracterizando-se por apresentar, nas condi\u00e7\u00f5es de opera\u00e7\u00e3o, elevada dureza, resist\u00eancia mec\u00e2nica e ao desgaste, bem como alta temperabilidade, tenacidade, condutividade e \u00e0 forma\u00e7\u00e3o de trincas t\u00e9rmicas. Indicado para utiliza\u00e7\u00e3o em opera\u00e7\u00f5es em elevadas temperaturas, condi\u00e7\u00f5es de press\u00e3o e abras\u00e3o. Exemplo: AISI H13.<\/p>\n A\u00e7os indicados:<\/strong>\u00a0 Os a\u00e7os indicados a seguir s\u00e3o os de uso corrente no Brasil, a rela\u00e7\u00e3o apresenta as principais caracter\u00edsticas dos a\u00e7os indicados. Notar que os a\u00e7os indicados s\u00e3o para uso padr\u00e3o em inje\u00e7\u00e3o de pl\u00e1stico. Os a\u00e7os indicados na fabrica\u00e7\u00e3o de moldes de inje\u00e7\u00e3o de pl\u00e1sticos s\u00e3o a\u00e7os tais como AISI H13, AISI P20, VP Atlas, XPM 42, SF-2050, Moldplus 40, AISI 420, entre outros.<\/p>\n AISI 1045<\/strong> – os a\u00e7os-carbono possuem na sua composi\u00e7\u00e3o apenas quantidades limitadas dos elementos Carbono, Sil\u00edcio, Mangan\u00eas, Cobre, Enxofre e F\u00f3sforo. Outros elementos existem apenas em quantidades residuais. O a\u00e7o carbono tem \u00f3tima forjabilidade e boa usinabilidade. Aplica\u00e7\u00f5es: placas que comp\u00f5em o porta molde.<\/p>\n AISI 8620<\/strong> – estes cont\u00eam quantidades espec\u00edficas de elementos de liga diferentes daqueles normalmente utilizados nos a\u00e7os comuns.\u00a0 Estas quantidades s\u00e3o determinadas com o objetivo de promover mudan\u00e7as nas propriedades f\u00edsicas e mec\u00e2nicas que permitam ao material desempenhar fun\u00e7\u00f5es espec\u00edficas. Os a\u00e7os-liga costumam ser designados de acordo com os seus elementos predominantes, como por exemplo, a\u00e7os n\u00edquel-cromo-molibd\u00eanio (AISI 8620). A\u00e7o com boa temperabilidade e usinabilidade. Possui \u00f3tima forjabilidade e soldabilidade. Indicado para os casos que se deseja endurecimento superficial por cementa\u00e7\u00e3o ou carbonitreta\u00e7\u00e3o. Aplica\u00e7\u00f5es: Buchas e colunas.<\/p>\n AISI 4340<\/strong> – representa os a\u00e7os carbono de baixa liga, \u00e9 um a\u00e7o com a mais alta temperabilidade entre os de constru\u00e7\u00e3o mec\u00e2nica. Dependendo do teor de carbono, a dureza na condi\u00e7\u00e3o temperada varia de 54 a 59 Rockwell C, utilizado no estado pr\u00e9-beneficiado com dureza de 28 a 32 Rockwell C. \u00c9 um a\u00e7o de baixo custo. Aplica\u00e7\u00f5es: para moldes de grandes dimens\u00f5es, mas inadequado para obten\u00e7\u00e3o de alta qualidade final.<\/p>\n AISI H13<\/strong> – dos a\u00e7os ferramenta para trabalho a quente endurec\u00edveis por t\u00eampera, os a\u00e7os AISI H13 s\u00e3o caracterizados por: – Boa resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o tanto a baixa ou alta temperatura. – Excelente tenacidade e ductilidade. – Uniforme e elevado n\u00edvel de usinabilidade e polibilidade – Boa resist\u00eancia a altas temperaturas e a fadiga t\u00e9rmica – Propriedades de t\u00eampera uniforme – Boa estabilidade dimensional durante a tempera Aplica\u00e7\u00f5es: inje\u00e7\u00e3o de moldes termopl\u00e1sticos (longas produ\u00e7\u00f5es) e moldes de partes em resinas pl\u00e1sticas com exig\u00eancia final.<\/p>\n Polimento: apresenta boa polibilidade na condi\u00e7\u00e3o de temperado e revenido. Polimento ap\u00f3s a retifica\u00e7\u00e3o pode ser efetuado aplicando oxido de alum\u00ednio ou pasta diamantada.<\/p>\n AISI P20<\/strong> – do grupo dos a\u00e7os ferramenta espec\u00edficos para moldes de inje\u00e7\u00e3o de termopl\u00e1sticos, os a\u00e7os AISI P20 ainda s\u00e3o os a\u00e7os mais utilizados para moldes de inje\u00e7\u00e3o de termopl\u00e1sticos em geral, principalmente pelo baixo custo, f\u00e1cil disponibilidade no mercado e de sua boa usinabilidade, entre outras propriedades. O P-20 \u00e9 pr\u00e9-beneficiado na dureza de 28 – 32 Rockwell C e aplicado universalmente onde n\u00e3o h\u00e1 requisitos de resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o. Os a\u00e7os pr\u00e9-beneficiados da fam\u00edlia AISI P20 apresentam o maior volume de todos os a\u00e7os usados em moldes. Aplica\u00e7\u00f5es: inje\u00e7\u00e3o de moldes termopl\u00e1sticos. Polimento: apresenta boa polibilidade na condi\u00e7\u00e3o de temperado e revenido.<\/p>\n VP Atlas, XPM 42, SF-2050 e Moldplus 40<\/strong> – a\u00e7os pr\u00e9-beneficiados derivados de aperfei\u00e7oamentos na liga DIN 1.2711 visando melhorar usinabilidade. Estes a\u00e7os apresentam dureza entre 38 – 42 Rockwell C, que propiciam sua utiliza\u00e7\u00e3o tanto em moldes de grandes dimens\u00f5es, como na necessidade do aumento da resist\u00eancia ao desgaste e resist\u00eancia mec\u00e2nica, quando comparado a outras ligas P20. Aplica\u00e7\u00f5es: Moldes para pl\u00e1stico com zonas moldantes at\u00e9 1000mm de espessura, pois possui dureza homog\u00eanea at\u00e9 o n\u00facleo.<\/p>\n AISI 420<\/strong> – os a\u00e7os AISI 420 s\u00e3o a\u00e7os ferramenta inoxid\u00e1vel martens\u00edticos com as seguintes propriedades: – Boa resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o; – Boa polibilidade; – Boa resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o; – Boa estabilidade dimensional na t\u00eampera. T\u00eam como benef\u00edcios: – Baixo custo de manuten\u00e7\u00e3o do molde (o acabamento superficial das cavidades ficam mantidos durante longas jornadas de trabalho). – Baixo custo de produ\u00e7\u00e3o (os canais de refrigera\u00e7\u00e3o n\u00e3o s\u00e3o afetados pela corros\u00e3o) – Alta resist\u00eancia \u00e0 abras\u00e3o. Aplica\u00e7\u00f5es: moldagem de materiais corrosivos. Exemplo: PVC.\u00a0 Polimento: apresenta boa polibilidade na condi\u00e7\u00e3o de temperado e revenido.<\/p>\n Outros tipos de ligas utilizadas na fabrica\u00e7\u00e3o de machos e cavidades:<\/strong> As ligas de Alum\u00ednio apresentam alta condutibilidade t\u00e9rmica, quatro vezes maior que os a\u00e7os e menor densidade, quase tr\u00eas vezes mais leve que os a\u00e7os. Por\u00e9m com uma resist\u00eancia mec\u00e2nica menor que a\u00e7os usados na fabrica\u00e7\u00e3o de moldes. O benef\u00edcio \u00e9 um resfriamento mais r\u00e1pido e uniforme, proporcionando redu\u00e7\u00e3o nos ciclos de moldagem e o tempo reduzido de fabrica\u00e7\u00e3o do molde, devido ao \u00e0 f\u00e1cil usinagem. Outra caracter\u00edstica importante do alum\u00ednio \u00e9 sua elevada resist\u00eancia \u00e0 corros\u00e3o, devido \u00e0 forma\u00e7\u00e3o de uma camada de \u00f3xido de alum\u00ednio, muito fina, transparente e extremamente aderente que confere essa caracter\u00edstica ao evitar o prosseguimento da oxida\u00e7\u00e3o e, principalmente, a remo\u00e7\u00e3o dos \u00f3xidos.<\/p>\n J\u00e1 as ligas de Cobre-Ber\u00edlio apresentam alta condutibilidade t\u00e9rmica, tr\u00eas a quatro vezes maior que os a\u00e7os e compar\u00e1vel ao alum\u00ednio, por\u00e9m com uma resist\u00eancia mec\u00e2nica similar aos a\u00e7os usados na fabrica\u00e7\u00e3o de moldes. O endurecimento por precipita\u00e7\u00e3o \u00e9 consider\u00e1vel e permite a esta liga atingir 40 Rockwell C, um valor de dureza compat\u00edvel com o de muitos a\u00e7os. O benef\u00edcio \u00e9 um resfriamento mais r\u00e1pido e uniforme, proporcionando redu\u00e7\u00e3o nos ciclos de moldagem e um melhor controle dimensional das pe\u00e7as injetadas. Aliado \u00e0 durabilidade do molde.<\/p>\n Por fim, a escolha do a\u00e7o apropriado para confec\u00e7\u00e3o do molde deve ser feita levando em conta n\u00e3o s\u00f3 as caracter\u00edsticas realmente imprescind\u00edveis para o caso, como tamb\u00e9m o comportamento do material durante as opera\u00e7\u00f5es de fabrica\u00e7\u00e3o, a pr\u00f3pria forma da ferramenta e, finalmente o custo final da ferramenta. Como visto, o processo de sele\u00e7\u00e3o de a\u00e7o \u00e9 um processo que tem de ser conduzido com vista no \u201ctodo\u201d da ferramenta, inclu\u00eddo-se a\u00ed a produ\u00e7\u00e3o desejada, disponibilidade de a\u00e7os no mercado nacional e suas caracter\u00edsticas.\u00a0 Esta vis\u00e3o de conjunto contribu\u00edra, em muito, para o m\u00e1ximo desempenho do molde, ou seja, ela durar\u00e1 \u00e0 medida da necessidade do usu\u00e1rio.<\/p>\n Escolher a melhor op\u00e7\u00e3o para o seu molde, n\u00e3o \u00e9 complicado quando compreende os pr\u00f3s e os contras de cada material, \u00e9 uma parte cr\u00edtica do processo que pode afetar o sucesso do seu projeto.\u00a0Pesquisas feitas antes da constru\u00e7\u00e3o de moldes e, mais importante, sele\u00e7\u00e3o de fornecedores, podem ajudar a garantir que voc\u00ea receba o desempenho esperado do seu pr\u00f3ximo molde.<\/p>\n![\"\"](\"https:\/\/cicma.com.br\/blog\/wp-content\/uploads\/2020\/04\/DSC01492-Copia-150x150.jpg\")
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