Insertos Metálicos: Peças de alta qualidade

Processo exige planejamento e cuidados especiais para gerar peças de alta qualidade

As peças injetadas em plásticos muitas vezes precisam contar com a presença de insertos metálicos.

Os insertos podem proporcionar, por exemplo, maior resistência mecânica a itens que precisam ser montados com a ajuda de parafusos e porcas, rebites e anéis fixadores ou em peças nas quais o metal é totalmente envolvido pelo plástico.

São muito usados, também, em condutores que equipam automóveis, aparelhos eletrônicos e em outras aplicações.

A moldagem por injeção de plástico feita em moldes nos quais são inseridos previamente os insertos é o método de transformação mais utilizado para a obtenção dessas peças.

É um processo similar ao da injeção de peças comuns, mas exige cuidados específicos.

Planejada caso a caso, a operação precisa contar com processos de fabricação idealizados a partir do design das peças e insertos e dos equipamentos disponíveis na planta fabril onde serão produzidos.

As injetoras usadas podem ser de modelos horizontais ou verticais.

A alimentação das peças nos moldes pode ser feita manualmente ou de forma automatizada.

Os moldes devem ser fabricados de maneira a contemplar os preceitos de qualidade e produtividade.

Presença indispensável para que algumas aplicações se tornem lucrativas, os robôs necessitam de rigorosa adequação às necessidades para cumprirem a missão de forma satisfatória.

A seleção adequada do material plástico também é muito importante e leva em conta características das resinas como capacidade de alongamento e elasticidade, entre outras – no caso dos componentes técnicos, em sua grande maioria, são usados plásticos de engenharia.

A mesma peça pode conter mais de um, e em determinadas situações vários insertos. Os insertos podem estar presentes desde conjuntos minúsculos aos de grande porte e apresentam os mais diversos formatos.

Alguns cuidados precisam ser tomados na hora de projetar os itens metálicos.

Tudo começa na escolha do material.

Eles podem ser feitos de latão, muito usado em conexões para tubulações, e aço, em aplicações técnicas.

O design também requer cuidados. Para peças que serão sujeitas a esforços mecânicos de rotação, por exemplo, eles precisam ser “enrugados”, contar com recartilhados que os fixem com segurança na peça final.

Ou para peças sujeitas a movimentos de tração, são usinados “dentes” que melhoram a adesão do inserto ao plástico. Entre outras alternativas.

Deve-se evitar que os insertos contenham cantos vivos, cantos arredondados aliviam tensões na matéria-prima plástica na hora do preenchimento do molde.

Outra recomendação para se prevenir contra prejuízos na resina a ser injetada em determinadas ocasiões é aquecer os insertos na mesma temperatura do molde na hora de colocá-los nas matrizes.

É possível a aplicação de insertos após a transformação da peça plástica – a fixação pode se dar a partir de diferentes métodos, como prensagem ou ultrassom.

Verticais e horizontais – A alimentação do inserto no molde é aspecto para lá de importante na definição do processo de fabricação das peças.

Ela pode se dar de forma manual por um operador ou com o auxílio de robôs.

Além da disponibilidade de robôs na planta industrial do transformador, algumas variáveis decidem a escolha.

São levadas em conta aspectos como as dimensões da peça e inserto, o número de cavidades do molde, o número de insertos a ser colocado em cada peça, o volume de produção pretendido e o tipo de injetora a ser usada (vertical ou horizontal).

Para determinados tipos de peças é comum o uso de injetoras horizontais.

Como exemplo, podemos citar peças grandes fabricadas em moldes de uma cavidade.

No caso da injeção horizontal, a alimentação do inserto, manual ou por meio de robôs, precisa ser efetuada com todo o cuidado.

Insertos Metálicos: Peças de alta qualidade ©QD Foto: Divulgação
Cardenal: inserto deve ser bem fixado ao molde

“O inserto precisa ser colocado de modo a ficar fixo no molde, se ele sair da posição projetada ou sofrer uma queda antes da realização do ciclo pode causar sérios danos na linha de produção”, alerta Marcos Cardenal, engenheiro de vendas da Wittmann Battenfeld, fabricante de injetoras, robôs e equipamentos para automação de linhas de injeção.

Para evitar esse tipo de problema, quando é viável, opta-se por realizar a operação em injetoras verticais.

Nos equipamentos verticais, a parte fixa do molde fica em uma mesa e o operador ou robô coloca o inserto antes da realização do ciclo de injeção.

Quando o volume de produção de peças exige, são adotadas mesas rotatórias que contam com duas partes fixas do molde. Enquanto ocorre a operação de injeção em uma placa fixa, a alimentação manual ou por robôs é feita na outra placa, o que aumenta muito o volume de produção de peças.

Em máquinas verticais de menor porte, podem ser adotados moldes com duas placas fixas em mesas vai e vem, de modo que a alimentação ocorra em uma placa em paralelo ao ciclo de injeção realizado na outra placa.

“A alimentação manual em mesas vai e vem se torna impossível em injetoras verticais de grande porte, os operadores teriam que percorrer uma distância grande o tempo todo para posicionar os insertos”.

Em algumas aplicações, o uso de robôs se torna quase imprescindível.

“Existem moldes com 32 ou 64 cavidades e colocar insertos manualmente nessas ocasiões em todas as peças prejudica muito a produtividade”, explica Cardenal.

Nessas ocasiões, é comum a realização de uma etapa de preparação.

Ao invés de os insertos serem inseridos diretamente no molde, são montadas bandejas (também chamadas de máscaras) em que os insertos são colocados de forma prévia.

Os robôs, então, pegam essas bandejas e as levam aos moldes. A preparação das bandejas pode se dar com a ajuda de panelas vibratórias que facilitam a aproximação das peças.

Quando são usados robôs, é preciso muito cuidado com a precisão do percurso a ser percorrida pelo inserto ou bandeja no intervalo entre o momento que o equipamento efetua a alimentação.

“Qualquer alteração no percurso faz com que os insertos não se encaixem com precisão nos orifícios aos quais são destinados”.

Moldes – Os moldes são figuras chaves para o bom funcionamento da injeção de peças com insertos.

Algumas particularidades precisam ser levadas em conta na hora do desenvolvimento dos projetos, como, por exemplo, selecionar com cuidado o local onde estarão posicionadas as linhas de emenda – em várias ocasiões elas devem ficar o mais distante possível de onde é posicionado o inserto.

Os espaços idealizados para o encaixe dos insertos podem estar posicionados no lado fixo ou móvel da matriz.

Para as ferramentarias, ao mesmo tempo que se trata de segmento de mercado interessante, a condução de um projeto que traga resultados satisfatórios é um desafio.

Uma dessas empresas, a Belga Matrizes, está no mercado desde 1979 e tem sede em Caxias do Sul-RS.

Ela produz moldes de injeção com até 50 toneladas e tem entre clientes empresas dos setores de automóveis, móveis e agrícolas, entre outros.

De acordo com Flávio Tesser, gerente de engenharia, é bastante comum a empresa receber encomendas de moldes para peças que contenham insertos.

“Temos a capacidade de total desenvolvimento, da factibilidade do molde à aprovação de produção”, garante.

O técnico explica que o conceito desses moldes é bastante similar ao dos que não possuem insertos.

A maior preocupação é a de garantir que o inserto, uma vez colocado na ferramenta em injetoras horizontais, não caia durante a etapa do ciclo em que ocorre o seu fechamento.

“Os imãs ou eletroímãs são os componentes mais recomendados para garantir uma fixação segura”.

Esse nicho também rende boas encomendas para empresas especializadas em componentes padronizados para moldes e câmaras quentes.

Insertos Metálicos: Peças de alta qualidade ©QD Foto: Divulgação
Teixeira produz câmara quente própria para injeção vertical

“Atendemos vários fabricantes de moldes para condutores”, revela Wilson Teixeira, diretor técnico da Tecnoserv.

Ele explica que não existem itens padronizados específicos para esse tipo de molde, são comercializados os mesmos produtos usados nas matrizes de peças plásticas comuns.

“Um componente diferenciado para o qual somos procurados por esses clientes é a câmara quente projetada para máquinas de injeção vertical”.

Robôs – Linhas de injeção automatizadas para peças plásticas com insertos é um mercado muito importante para as fornecedoras de robôs.

“Fazemos bastante coisa para esse tipo de linha de produção”, atesta José Luiz Galvão Gomes, diretor da Mago Automação, empresa que no Brasil detém a marca Dal Maschio.

“Os robôs colocam o inserto e extraem a peça, proporcionam importante ganho de produtividade”, explica.

A Mago produz modelos cartesianos, os mais usados nas linhas de injeção. De acordo com Gomes, para cada encomenda, o equipamento precisa ser adaptado.

“Em alguns casos, as peças contêm um ou mais insertos posicionados nos lados móvel e fixo do molde. Vendemos um robô para uma empresa de autopeças para um conjunto que contava com cerca de vinte insertos, colocados em diferentes pontos da ferramenta”.

Os movimentos dos robôs muitas vezes são complexos e precisam ser controlados de maneira rigorosa.

“Usamos cabeçotes de rotação especiais, muitas vezes servo controlados”. Outra preocupação é com o design das garras.

“Conforme o caso, usamos duas garras, uma para colocar o inserto e outra para extrair a peça. Quando é possível usamos uma garra só para efetuar as duas operações”.

Empresa europeia especializada em robótica, a Sepro é outra marca que atende vários pedidos para esse tipo de aplicação.

A empresa contém em seu portfólio inúmeros modelos, inclusive sofisticados robôs que fazem movimentos em cinco eixos.

Insertos Metálicos: Peças de alta qualidade ©QD Foto: Divulgação
Silva: cinco eixos executam bem movimentos complexos

“Esses robôs podem se mover em todos os cinco eixos a qualquer momento com total controle e isso permite que possam realizados movimentos complicados”, explica Oscar da Silva, diretor da subsidiária brasileira.

O diretor lembra que no caso da sobre injeção de insertos metálicos (ou de vidro, etiquetas e tecidos) a utilização do robô garante a segurança da operação, evitando que o operador se posicione dentro da injetora para posicionar os insertos manualmente.

Também reduz o tempo e garante a repetibilidade dos ciclos, o que resulta em melhor qualidade do produto final.

Silva explica que o tipo de robô a ser indicado depende da configuração do molde, da quantidade de insertos a serem colocados e do tipo de alimentação adotado.

Para ele, o ponto chave do processo está no desenvolvimento das garras.

“No caso das peças e insertos estarem no mesmo lado do molde, seja ele o fixo ou o móvel, é necessária uma garra dupla com mudança de plano para permitir a retirada do produto final e a colocação em seguida do inserto”.

No caso de as peças e insertos estarem posicionados em lados diferentes do molde (fixo e móvel), a solução é diferenciada.

“São necessárias duas garras distintas”.

Ainda nessa situação, a partir da posição onde será aplicado o inserto, talvez seja necessário ter um cabeçote especial no robô.

A quantidade de circuitos de vácuo e de pressão necessários para o equipamento é importante, em função da quantidade de cavidades e insertos e dos movimentos necessários da garra.

Da mesma forma, a capacidade de carga do robô é essencial.

Apesar das peças finais terem, talvez, alguns gramas, a garra para pegar os insertos pode ser muito pesada em função de todo o mecanismo necessário para realizar a operação.

“Não podemos esquecer que os transformadores efetuam trocas de moldes frequentes em suas linhas de produção, o que também exige uma série de cuidados na hora da configuração do modelo a ser utilizado”, ressalta.

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