Sebenta · Montagem e ajustes de moldes em bancada (UC03948)

Introdução

Um molde de injeção é uma máquina de precisão feita de dezenas de peças que têm de encaixar, deslizar e alinhar-se ao centésimo de milímetro. Antes de o molde ir para a injetora, alguém tem de o montar: receber os blocos moldantes, os elementos normalizados e a estrutura, seguir o desenho técnico e a lista de materiais, e ajustar cada superfície e cada folga até o conjunto funcionar como um relógio. É esse trabalho, feito em bancada, com ferramenta manual e instrumentos de medição, que esta unidade curricular ensina.

Portugal tem um dos clusters de moldes mais respeitados do mundo, centrado na região de Marinha Grande e Leiria, a fornecer moldes para a indústria automóvel, de embalagem e de eletrodomésticos em toda a Europa. O técnico que monta e afina moldes em bancada é a última linha de controlo de qualidade antes do molde entrar em produção: um erro de montagem custa horas de máquina parada e material desperdiçado.

Objetivos de aprendizagem (referencial): analisar as especificações da montagem e a documentação técnica de moldes; montar e ajustar os componentes e acessórios de moldes; e validar o funcionamento de moldes em bancada, cumprindo sempre as normas de segurança, saúde no trabalho e proteção ambiental.

1. O molde de injeção e o trabalho em bancada

Um molde de injeção transforma plástico fundido numa peça sólida com a forma exata do produto final. É constituído por várias metades e sistemas que têm de trabalhar em conjunto:

A cinemática do molde é a sequência de movimentos de um ciclo completo: fecho e aperto das duas metades, injeção do plástico, arrefecimento, abertura, avanço do conjunto de extração para desmoldar a peça, e regresso do conjunto de extração antes do fecho seguinte. Entender esta cinemática é o primeiro passo para montar um molde: cada peça só faz sentido quando se sabe em que momento do ciclo ela atua.

Montagem em bancada é o trabalho de reunir estes sistemas fora da injetora, numa bancada de trabalho, usando ferramenta manual, uma fresadora convencional para pequenos ajustes, e instrumentos de medição. O objetivo é entregar um molde que abre, fecha e extrai corretamente antes de subir à máquina para o primeiro ensaio de injeção. Um molde que chega à máquina mal montado gera paragens, avarias e, no pior caso, danifica a própria injetora.

2. Desenho técnico, esquema e lista de materiais

Nenhuma montagem começa sem ler a documentação. Três documentos guiam o trabalho:

O desenho de conjunto mostra o molde montado, com todas as peças na sua posição relativa, cortes que revelam o interior (canais, extratores, circuitos de água) e as cotas críticas de funcionamento: folgas, tolerâncias de ajustamento e alturas fechada e aberta. Segue as normas de desenho técnico (cortes, vistas, escalas, cotagem) tal como qualquer desenho mecânico, mas com simbologia própria de moldes para elementos normalizados (colunas, casquilhos, molas).

O desenho de definição (ou de fabrico) é o desenho individual de cada peça, com todas as cotas, tolerâncias, rugosidades e tratamentos térmicos exigidos.

O desenho esquemático representa a cinemática do molde de forma simplificada, normalmente por blocos e setas, mostrando a sequência de movimentos (fecho, injeção, abertura, extração, retorno) sem o detalhe geométrico de cada peça. Serve para perceber o que acontece e por que ordem, antes de perceber como cada peça é feita. É especialmente útil em moldes com mecanismos hidráulicos ou corrediças, onde a sequência de acionamento tem de estar sincronizada com o movimento de abertura.

A lista de materiais (BOM), associada ao desenho de conjunto, identifica cada peça por um código, a designação, o material, a quantidade e, para peças normalizadas, a referência do catálogo do fabricante (por exemplo, colunas e casquilhos guia, parafusos, molas). Antes de montar, o técnico consulta e valida a lista de materiais contra o que foi efetivamente entregue: confirma quantidades, referências e que não falta nenhuma peça normalizada. É frequente faltar uma peça pequena (uma anilha, um parafuso de uma referência específica) que só se descobre a meio da montagem se a validação não for feita logo no início.

3. Tecnologia de materiais e tratamentos térmicos

Nem todas as peças de um molde usam o mesmo aço. A escolha depende da função:

Os tratamentos térmicos alteram estas propriedades:

• Têmpera e revenido: aquece-se o aço acima da temperatura crítica, arrefece-se rapidamente (têmpera, ganha-se dureza mas fica frágil) e depois reaquece-se a uma temperatura mais baixa (revenido, perde-se um pouco de dureza mas ganha-se tenacidade). Usa-se em blocos moldantes de longa duração e em extratores.
• Cementação: enriquece-se em carbono a superfície de uma peça de aço de baixo teor de carbono e têmpera-se só essa camada. Dá uma superfície muito dura sobre um núcleo tenaz, ideal para colunas guia sujeitas a desgaste por deslizamento repetido.
• Nitruração: introduz-se azoto na superfície a temperaturas mais baixas que a cementação, sem deformar a peça. Usa-se em cavidades e núcleos já maquinados com precisão, quando não se pode arriscar empeno.
• Alívio de tensões: um aquecimento moderado, sem mudança de dureza, que relaxa as tensões internas criadas pela maquinagem grosseira. Faz-se antes do acabamento final, porque a peça pode "mexer-se" ligeiramente ao aliviar tensões, e isso destruiria uma superfície já acabada.

4. Organização e preparação do trabalho para a montagem

Antes de apertar o primeiro parafuso, o técnico prepara o posto de trabalho:

1. Confere o desenho de conjunto e a lista de materiais contra as peças recebidas (capítulo 2).
2. Organiza a bancada: espaço limpo, ferramentas e instrumentos de medição à mão, superfície protegida para não riscar as superfícies moldantes.
3. Veste o equipamento de proteção individual adequado às operações previstas (capítulo 13).
4. Define a estratégia de montagem: a ordem em que os sistemas são montados, para que cada passo seja possível sem desmontar o anterior.

A sequência típica de montagem de um molde, do exterior para o interior do ciclo de funcionamento, é:

Estrutura (placas de base) → Sistema de guiamento (colunas/casquilhos)
  → Elementos moldantes (cavidade e núcleo) → Sistema de alimentação
  → Conjunto de extração → Suportes e mecanismos de monitorização
  → Circuitos hidráulicos/pneumáticos → Validação em bancada

Esta ordem não é arbitrária: o guiamento tem de estar montado e verificado antes dos elementos moldantes, porque é ele que garante que a cavidade e o núcleo fecham alinhados. Montar os moldantes antes do guiamento arrisca desalinhá-los sem se dar conta.

5. Elementos de fixação, centramento e posicionamento

Fixação. As peças fixas de um molde prendem-se sobretudo com parafusos de cabeça cilíndrica (tipo Allen) e alinham-se com cavilhas (pinos cilíndricos calibrados) que impedem qualquer deslocamento lateral. A cavilha faz o posicionamento fino; o parafuso só garante que a peça não se solta.

O aperto dos parafusos segue um binário calculado, não "à mão de sorte": um parafuso mal apertado pode desprender-se com a vibração da máquina; um parafuso apertado a mais pode partir ou deformar a peça.

Centramento e posicionamento. As colunas guia e os casquilhos guia garantem que a cavidade e o núcleo se encontram sempre na mesma posição relativa, ciclo após ciclo. Como a coluna tem de deslizar livremente dentro do casquilho, sem nunca gripar, usa-se um ajustamento com folga, normalizado pela ISO 286: tipicamente H7 no furo do casquilho e g6 no veio da coluna.

As anilhas centradoras cumprem uma função semelhante à escala da máquina: encaixam num furo do prato da injetora e garantem que o molde fica centrado com o bico de injeção antes de ser apertado. Em bancada verifica-se que estão montadas e que o seu diâmetro corresponde ao furo do prato indicado no desenho.

6. Ferramentas, equipamentos e instrumentos de medição

A montagem em bancada combina ferramenta manual, uma fresadora convencional para retoques pontuais, e um conjunto de instrumentos de medição que confirmam, a cada passo, que a peça está dentro da tolerância.

O relógio comparador, montado num suporte magnético sobre uma base de referência, é o instrumento que verifica se uma placa extratora se desloca em paralelo com a placa de base ao longo de todo o curso, ou se uma face da cavidade está perpendicular ao plano de fixação. Uma leitura total (TIR, total indicator reading) acima do valor admitido no desenho indica desalinhamento a corrigir.

As escalas de rugosidade são padrões físicos comparativos (por toque e vista) usados quando não há rugosímetro disponível, para uma avaliação rápida do acabamento. Como referência: uma superfície obtida por eletroerosão (EDM) fica normalmente entre Ra 0,8 μm e Ra 3,2 μm; uma superfície polida (para peças de aspeto, como lentes ou embalagens transparentes) desce a menos de Ra 0,1 μm.

7. Montagem dos elementos moldantes principais e acabamento superficial

Os elementos moldantes principais são a cavidade (a parte fêmea, que dá a forma exterior da peça) e o núcleo (a parte macho, que dá a forma interior). Fixam-se cada um na sua placa de suporte, com parafusos e cavilhas de posicionamento, seguindo sempre a orientação indicada no desenho: um bloco moldante montado ao contrário, ou rodado 180°, só se descobre a meio do fecho, quando já é tarde.

Depois de montados, verifica-se:

• O acabamento superficial da cavidade e do núcleo, comparando com o valor de Ra pedido no desenho, com o rugosímetro ou as escalas de rugosidade.
• A existência de fugas de gás: no molde fechado, o ar (e os gases da decomposição do plástico durante a injeção) tem de conseguir sair pela linha de junção sem que o plástico fundido escape com ele. Para isso maquinam-se canais de escape de gases (venting): um patamar muito raso junto à cavidade, seguido de um canal mais fundo que leva o ar até à atmosfera.

• As zonas de afastamento: pequenos rebaixos propositados em superfícies que, por desenho, não devem tocar-se (para não gerar atrito nem desgaste prematuro). Confirma-se com azul-da-prússia que essas zonas realmente não marcam contacto.

8. O sistema de alimentação do molde

O sistema de alimentação leva o plástico fundido, vindo do bico da injetora, até cada cavidade. Tem três elementos, do exterior para o interior, e é essencial não confundir os seus nomes:

• Bucha de injeção: a peça normalizada com um furo cónico, encostada ao bico da injetora, onde o plástico entra no molde.
• Gito (sprue): o troço de plástico solidificado que fica dentro da bucha de injeção, com a forma cónica do furo. É o primeiro material a solidificar e o último a arrefecer, por isso a bucha de injeção tem sempre um ângulo de saída que facilita a sua extração.
• Canal de distribuição (runner): o canal maquinado no plano de junção que leva o material do gito até cada ataque, quando há mais do que uma cavidade ou mais do que um ponto de entrada.
• Ataque (gate): a secção estreita, na entrada da cavidade, onde o canal de distribuição se liga à peça. É propositadamente estreita para poder partir-se (ou ser cortada) facilmente depois da moldação, deixando uma marca mínima na peça.

Na montagem em bancada, verifica-se que a bucha de injeção está corretamente alinhada com o furo de entrada da placa, que o raio esférico da ponta da bucha corresponde ao raio do bico da injetora indicado no desenho (para não haver fuga de material nesse encontro), e que o gito tem ângulo de saída suficiente para se soltar sozinho ao abrir o molde.

9. O conjunto de extração

Depois de a peça arrefecer, tem de sair do molde sem se danificar. É essa a função do conjunto de extração:

• Extratores (pinos extratores): pinos cilíndricos que empurram a peça para fora do núcleo. Cortam-se ao comprimento exato indicado no desenho, com uma pequena folga de acerto que se remove depois na retificação final da face de apoio.
• Aros extratores: extratores em forma de manga (anel), usados a envolver um núcleo cilíndrico ou a base do gito, para desmoldar peças de revolução sem deixar a marca pontual de um pino.
• Hastes-balancé: hastes ligadas a um mecanismo de alavanca (balancé) que garante o regresso antecipado do conjunto de extração, antes de o molde fechar totalmente. Sem este mecanismo, um extrator que ainda não tivesse recuado seria esmagado no fecho seguinte.
• Placa extratora, placa impulsora e contraplaca: o conjunto de placas onde os extratores e os aros são fixos e que avança e recua, empurrado pelo sistema de extração da injetora (ou, em bancada, manualmente ou por um cilindro de teste).

Estas placas precisam de espaço para se deslocar dentro da estrutura do molde. Esse espaço é aberto por calços (blocos espaçadores) colocados entre a placa de suporte da cavidade e a placa de base.

Depois de montado, verifica-se com um relógio comparador que os extratores ficam exatamente à face da superfície moldante quando em repouso (nem salientes, o que marcaria a peça, nem recuados, o que deixaria a peça presa).

10. Afinação de superfícies de ajustamento e tolerâncias de funcionamento

Mesmo com peças maquinadas dentro da tolerância de fabrico, o encontro entre a cavidade e o núcleo na linha de junção raramente fica perfeito à primeira. É aqui que entra a afinação de superfícies de ajustamento:

1. Pinta-se uma das superfícies com azul-da-prússia e fecha-se o molde suavemente.
2. Abre-se e observa-se onde a tinta marcou: são os pontos de contacto real.
3. Raspa-se (com uma raspadeira manual) apenas os pontos altos marcados, nunca a superfície toda.
4. Repete-se o processo até a marca de tinta cobrir toda a linha de junção de forma uniforme.

As tolerâncias de funcionamento resumem-se numa tabela de referência, para consulta rápida em bancada:

11. Hidráulica e pneumática no molde

Muitos moldes têm mecanismos móveis além da abertura/fecho e da extração: corrediças para desmoldar reentrâncias laterais, ou núcleos móveis (core-pulls) acionados por cilindros. Estes cilindros podem ser hidráulicos (mais força, para peças grandes) ou pneumáticos (mais rápidos, para peças pequenas), e o desenho esquemático do capítulo 2 é o que mostra em que momento do ciclo cada um atua.

O molde também tem circuitos de refrigeração (água) e, nalguns casos, circuitos de óleo para aquecer moldantes que trabalham a temperaturas elevadas. Antes de o molde subir à máquina, testa-se a estanquidade destes circuitos com um ensaio de pressão superior à pressão de trabalho, para detetar fugas que só se manifestariam sob pressão real.

Os mecanismos de monitorização de posição são sensores (normalmente interruptores de fim-de-curso) que confirmam, à máquina, que o conjunto de extração regressou totalmente antes de autorizar o fecho seguinte. Em bancada, monta-se e regula-se a posição destes sensores para que disparem exatamente no ponto certo do curso, nem antes nem depois.

Os suportes são blocos ou colunas colocados sob a placa de suporte da cavidade, para que esta não flita (não se deforme) sob a pressão de injeção. A sua posição tem de deixar livre o espaço por onde a placa extratora se desloca.

12. Validação do funcionamento em bancada, encerramento e proteção do molde

Antes de o molde sair da bancada, valida-se a sequência de funcionamento em vazio, ou seja, sem material plástico: abrir, avançar o conjunto de extração até ao fim do curso, recuá-lo, fechar, e repetir o ciclo várias vezes à mão (ou acionado lentamente, se a bancada tiver esse recurso), verificando que:

• não há interferências mecânicas em nenhum ponto do curso;
• os extratores avançam e recuam sem prender;
• eventuais corrediças ou núcleos móveis se movem na sequência correta;
• o molde fecha sempre na mesma posição, sem folga na linha de junção.

Só depois de validado em vazio o molde segue para o primeiro ensaio de injeção na máquina.

Encerramento e proteção do molde. O trabalho de bancada não termina na validação: antes do transporte ou do armazenamento,

• aplica-se um produto conservante (óleo anticorrosivo) em todas as superfícies moldantes desprotegidas, para evitar oxidação;
• fecha-se o molde e coloca-se uma fixação de segurança para transporte (uma barra ou placa aparafusada entre as duas metades) que impede a abertura acidental durante a movimentação;
• confirma-se que os olhais de suspensão estão montados, completamente enroscados e não danificados, prontos para a próxima movimentação com ponte rolante.

Descurar esta etapa é uma causa comum de acidentes: um molde que se abre a meio de um transporte, ou que chega à máquina seguinte já com corrosão, anula o trabalho de afinação feito em bancada.

13. Segurança, saúde no trabalho e proteção ambiental

O enquadramento legal de referência é a Lei n.º 102/2009 (regime jurídico da promoção da segurança e saúde no trabalho) e o Decreto-Lei n.º 50/2005 (prescrições mínimas de segurança e saúde na utilização de equipamentos de trabalho, incluindo fresadoras e equipamentos de elevação).

Movimentação de cargas com ponte rolante e olhais. Um molde pesa, com frequência, várias centenas de quilogramas. Regras que não se negoceiam:

• Nunca passar sob uma carga suspensa, nem permitir que outra pessoa o faça.
• O olhal de suspensão tem de estar dimensionado para a carga e enroscado a fundo (nunca apoiado apenas nas primeiras roscas).
• A tabela de cargas admissíveis (referência de catálogo, tipo DIN 580) é consultada antes de escolher o olhal:

Entalamento entre placas. Durante os testes de abertura e fecho, nunca se colocam as mãos entre as duas metades do molde, nem entre a placa extratora e a placa de base, mesmo com o movimento a ser lento e manual. É uma das causas mais comuns de acidente em bancada de moldes.

Bancada e ferramenta manual. Limas, raspadeiras e chaves são afiadas e usadas com a peça bem fixa; nunca se segura a peça com uma mão enquanto se raspa com força na direção da outra.

Solventes e óleos. A limpeza de peças com solvente e o manuseamento de óleos de corte e conservantes expõem a pele e as vias respiratórias. Trabalha-se com ventilação adequada, evitando o contacto direto e prolongado.

Equipamento de proteção individual, ancorado à exposição real:

Em caso de emergência, o número nacional é o 112. Procedimentos concretos:

• Entalamento ou esmagamento: não tentar mover a vítima nem desmontar o molde sozinho; isolar a zona, ligar de imediato ao 112 e seguir as instruções.
• Corte: comprimir a ferida com um penso limpo, elevar o membro se possível, procurar assistência médica.
• Projeção de químico nos olhos ou pele: lavar de imediato com água abundante no lava-olhos ou chuveiro de emergência durante pelo menos 15 minutos, e procurar assistência médica com a ficha de dados de segurança do produto.
• Incêndio: usar o extintor adequado ao tipo de fogo (nunca água sobre óleos ou eletricidade), acionar o alarme e evacuar se o fogo não for controlado de imediato.

Proteção ambiental. Óleos usados, solventes e panos contaminados são resíduos perigosos: armazenam-se em recipientes próprios, identificados, e nunca se despejam no esgoto. Aparas e resíduos metálicos separam-se para reciclagem. Consulta-se sempre a ficha de dados de segurança de qualquer produto químico novo antes de o usar.

Erros comuns

• Começar a montar sem confirmar a lista de materiais contra as peças recebidas, e só descobrir a falta de uma peça a meio do trabalho.
• Montar cavidade ou núcleo sem confirmar a orientação no desenho, obrigando a desmontar tudo outra vez.
• Confundir gito, canal de distribuição e ataque, e maquinar um deles com as dimensões do outro.
• Raspar toda a superfície de junção em vez de raspar só os pontos altos marcados a azul-da-prússia.
• Esquecer o mecanismo de regresso antecipado dos extratores (hastes-balancé), deixando-os expostos ao esmagamento no fecho seguinte.
• Apertar os parafusos de fixação numa sequência linear, em vez de padrão cruzado, empenando a placa.
• Escolher um olhal de suspensão "no limite" da carga, sem margem de segurança.
• Entregar o molde sem conservante nem fixação de segurança para transporte, confiando que "ninguém o vai abrir sozinho".

Glossário

• Ataque (gate): secção estreita que liga o canal de distribuição à cavidade, pensada para partir facilmente depois da moldação.
• Aro extrator: extrator em forma de manga, usado em peças de revolução.
• Azul-da-prússia: tinta usada para marcar os pontos de contacto real entre duas superfícies a ajustar.
• Bucha de injeção: peça normalizada onde se forma o gito, encostada ao bico da injetora.
• Calço: bloco espaçador que abre o espaço necessário ao curso de extração.
• Canal de distribuição (runner): canal que leva o plástico do gito até cada ataque.
• Cavidade: parte fêmea do conjunto moldante, dá a forma exterior da peça.
• Cavilha: pino cilíndrico calibrado que garante o posicionamento fino entre duas peças.
• Cinemática do molde: sequência de movimentos de um ciclo completo de fecho, injeção, abertura e extração.
• Coluna guia / casquilho guia: par que garante o alinhamento entre as duas metades do molde.
• Escape de gases (venting): canal muito raso na linha de junção que deixa sair o ar sem deixar sair o plástico.
• Extrator (pino extrator): elemento que empurra a peça para fora do núcleo.
• Gito (sprue): troço de plástico solidificado dentro da bucha de injeção.
• Hastes-balancé: hastes ligadas a um mecanismo de alavanca que garante o regresso antecipado do conjunto de extração.
• Linha de junção (parting line): plano onde a cavidade e o núcleo se encostam quando o molde fecha.
• Núcleo: parte macho do conjunto moldante, dá a forma interior da peça.
• Placa extratora, placa impulsora, contraplaca: conjunto de placas que suporta e movimenta os extratores.
• Rebarba (flash): excesso de material que escapa pela linha de junção quando há folga a mais.
• Zona de afastamento: rebaixo propositado para evitar contacto e desgaste entre superfícies que não devem tocar-se.

Síntese

Montar um molde em bancada segue sempre a mesma lógica: ler a documentação técnica e validar a lista de materiais, organizar o trabalho e definir a sequência, fixar e alinhar a estrutura e o guiamento, montar os elementos moldantes e o sistema de alimentação, montar e afinar o conjunto de extração, ligar os mecanismos hidráulicos, pneumáticos e de monitorização, verificar acabamentos, folgas e escape de gases, validar o funcionamento em vazio, e só depois encerrar e proteger o molde para transporte. Cada passo cumpre normas de segurança, saúde no trabalho e proteção ambiental, do primeiro parafuso ao último olhal de suspensão.

Exercícios resolvidos

1. Um casquilho guia mede Ø20,015 mm e a coluna guia mede Ø19,985 mm. Estes valores estão dentro do ajustamento H7/g6 estudado no capítulo 5?

Resolução: o furo H7 vai de 20,000 a 20,021 mm; 20,015 mm está dentro do intervalo. O veio g6 vai de 19,980 a 19,993 mm; 19,985 mm também está dentro do intervalo. Sim, ambos cumprem o ajustamento, com uma folga real de 20,015 - 19,985 = 0,030 mm, dentro da gama de 7 a 41 μm calculada.

2. Porque é que a bucha de injeção tem sempre um ângulo de saída no furo cónico onde se forma o gito?

Resolução: o gito solidifica dentro desse furo cónico. Sem ângulo de saída, o gito ficaria preso na bucha de injeção ao abrir o molde, em vez de se soltar sozinho com a coluna guia do lado da extração. O ângulo garante que o gito acompanha a metade móvel do molde.

3. Um canal de escape de gases foi maquinado com 0,08 mm de profundidade em vez dos 0,025 mm previstos para um polímero de baixa viscosidade. Qual o efeito mais provável?

Resolução: uma profundidade quatro vezes superior ao previsto deixa passar o próprio plástico fundido pelo canal, em vez de só deixar sair o ar. O resultado é rebarba na linha de junção, exatamente na zona do canal de escape.

4. Depois de fechar o molde com azul-da-prússia, a marca aparece só numa faixa estreita de um dos lados da linha de junção. O que se faz a seguir?

Resolução: raspa-se apenas essa faixa marcada, em passagens de cerca de 0,01 mm, repetindo o ensaio com azul-da-prússia até a marca cobrir toda a linha de junção de forma uniforme. Nunca se raspa a superfície toda de forma indiscriminada.

5. Um molde de 620 kg vai ser suspenso por um único olhal central. Qual o olhal mínimo da tabela do capítulo 13 a usar?

Resolução: com um único ponto de suspensão, o olhal recebe a carga total, 620 kg. O olhal M16 (620 kg de carga admissível) fica exatamente no limite, sem qualquer margem de segurança; a boa prática é subir para o M20 (970 kg), que garante uma margem real.