Mini-Projecto · Terminal técnico estanque com inserto em zamak e vedante sobremoldado em LSR
Contexto
A "Contactel", fabricante de conectores elétricos industriais, precisa de um novo terminal técnico estanque: um pino de contacto metálico, obtido por fundição injetada em liga de zamak, que depois é usado como inserto dentro de um segundo molde, onde se injeta à volta dele um vedante em LSR (silicone líquido), garantindo estanquicidade e isolamento elétrico na zona de saída do cabo.
A equipa de projeto de moldes foi contratada para projetar os dois moldes (o de fundição injetada do inserto e o de sobremoldação do vedante), verificar a compatibilidade entre os dois materiais e processos, e entregar um dossiê técnico completo, pronto para orçamentação e fabrico.
Trabalhas individualmente ou a pares. Entregas um dossiê com desenhos, cálculos, parâmetros de processo e justificação de cada decisão.
Requisitos
Funcionais
- Molde 1 (inserto): fundição injetada em liga de zamak, com cota crítica nominal definida pela equipa (mínimo 40,00 mm), cavidade e macho dimensionados com a contração correta do zamak.
- Molde 2 (sobremoldação): injeção de LSR sobre o inserto de zamak, com sistema de alimentação e respiros adequados à baixa viscosidade do LSR.
- Verificação explícita da compatibilidade de contração entre o zamak (dimensionamento do molde 1) e o comportamento do LSR sobre um inserto rígido (o LSR não solidifica por arrefecimento; a verificação aqui é sobretudo de temperatura de processo e retenção mecânica, não de diferença de contração linear como em dois plásticos).
- Retenção mecânica entre o inserto e o vedante: pelo menos uma ranhura ou saliência no zamak, para o LSR curado não se soltar.
- Sistema de extração definido para os dois moldes, e sistema de refrigeração (molde 1, frio, para arrefecer o zamak) ou de controlo térmico (molde 2, quente, para curar o LSR).
- Cálculo da força de fecho e escolha justificada de máquina de catálogo, para cada um dos dois moldes.
Não-funcionais
- Escolha de aço de molde adequada a cada processo (trabalho a quente no molde 1).
- Plano de segurança e saúde no trabalho específico para metal fundido e para manuseamento do LSR.
- Documentação técnica clara: desenhos cotados, tabela de parâmetros de processo, lista de componentes de cada molde.
Fases
Fase 1 · Planeamento e especificações (2h) Analisar as especificações técnicas e funcionais da peça (função, geometria, tolerâncias, volume de produção) e decidir a cota nominal do inserto. Justificar a escolha do zamak e do LSR face a alternativas (ex.: alumínio, termoplástico técnico).
Fase 2 · Molde de fundição injetada do inserto em zamak (5h) Definir a tipologia do molde, calcular a cota do molde com a contração do zamak, dimensionar a gitagem (curta, com respiros), calcular a área projetada e a força de fecho, e escolher a máquina de catálogo.
Fase 3 · Molde de sobremoldação em LSR (5h) Definir a posição e a fixação do inserto de zamak dentro do molde 2, dimensionar o sistema de alimentação e os respiros (LSR é muito fluido), definir a temperatura do molde e estimar o tempo de ciclo (dominado pela cura).
Fase 4 · Verificação de compatibilidade entre processos e materiais (2h) Confirmar que a temperatura do molde de LSR não deforma nem amolece o inserto de zamak já solidificado, e detalhar a solução de retenção mecânica entre os dois materiais.
Fase 5 · Segurança e saúde no trabalho (2h) Definir os EPI e os procedimentos de segurança específicos para a fundição injetada (metal fundido) e para a moldação de LSR (produtos de limpeza, ventilação).
Fase 6 · Documentação e dossiê final (2h) Reunir desenhos, cálculos, tabela de parâmetros de processo de cada molde e lista de componentes.
Fase 7 · Apresentação (2h) Apresentar os dois moldes à turma, justificando cada decisão com os cálculos e as regras desta UC.
Critérios de avaliação
| Critério | Peso |
|---|---|
| Planeamento e especificações da peça | 10% |
| Molde de fundição injetada (zamak): tipologia, contração, gitagem, força de fecho | 25% |
| Molde de sobremoldação (LSR): alimentação, respiros, ciclo de cura | 25% |
| Verificação de compatibilidade entre processos e materiais | 15% |
| Segurança e saúde no trabalho | 10% |
| Documentação e dossiê final | 10% |
| Apresentação | 5% |
Erros comuns
- Aplicar ao zamak a fórmula de contração de um MIM/CIM (dividir por 1−s) em vez da fórmula correta do metal fundido (multiplicar por 1+s).
- Esquecer que o molde de LSR tem de estar quente, e dimensionar um sistema de arrefecimento em vez de um sistema de controlo térmico para manter a temperatura de cura.
- Não prever nenhuma forma de retenção mecânica entre o inserto de zamak e o LSR, assumindo que os dois materiais colam sozinhos.
- Escolher a pressão específica de fecho de um termoplástico comum para dimensionar o molde de fundição injetada.
- Ignorar o posicionamento e a fixação do inserto dentro do molde 2, um passo crítico da sobremoldação que não existe num molde de material único.
- Tratar a segurança do metal fundido e a segurança do LSR como a mesma coisa, quando os riscos (queimadura vs inalação de produtos de limpeza, por exemplo) são diferentes.
Bónus (opcional)
- Substituir o inserto de zamak por um em liga de alumínio e refazer os cálculos de contração e força de fecho.
- Propor uma alternativa em MIM para o mesmo inserto, calculando a cota da peça verde a partir da mesma cota final.
- Desenhar um mecanismo de desmoldação de roscas para uma variante do terminal com fixação roscada.
- Propor uma versão em molde rotativo que integre as duas injeções (zamak e LSR) numa só máquina, discutindo as limitações práticas dessa integração.
Reflexão
No dossiê final, responde: porque é que a contração do zamak se calcula multiplicando por (1+s), enquanto a de uma peça MIM se calcularia dividindo por (1−s)? E qual foi a decisão mais difícil de justificar entre a fundição injetada do inserto e a sobremoldação do vedante?