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UC · Unidade de Competência · UC03950

Sebenta · Efetuar o teste de moldes de injeção plástica (UC03950)

Da leitura do desenho ao relatório final, montagem, teste em vazio, teste com injeção e avaliação de resultados
50h · 4.5 pontos crédito Curso: T. Produção e Gestão de Mo ↗ Referencial oficial SNQ
Índice

Introdução

Um molde de injeção sai da oficina de fabrico mecanicamente terminado, mas só o teste na máquina de injeção prova que produz a peça correta. É a última barreira antes de o molde seguir para produção em série ou ser entregue a um cliente, e é também onde se apanham, a um custo baixo, defeitos que em produção custariam paragens de linha e sucata.

Esta sebenta segue o percurso de quem testa um molde, exatamente como as três realizações do referencial desta unidade descrevem: testar e validar as montagens de partes de moldes e de moldes, testar e corrigir a injeção, e avaliar os resultados. Pelo caminho, aprendes a ler o desenho técnico e a lista de materiais, a compreender a cinemática e os circuitos do molde, a escolher a máquina de injeção certa (com cálculos reais de força de fecho, capacidade e contração), a validar a refrigeração, a interpretar a curva de pressão e a agir sobre defeitos, sempre com a segurança em primeiro plano.

Objetivos de aprendizagem (referencial): interpretar desenho de fabrico e montagem; consultar a lista de materiais; validar o checklist de componentes; estudar a cinemática do molde; definir o funcionamento dos circuitos de refrigeração; utilizar instrumentos de medida e verificação; aplicar as técnicas e procedimentos de teste de moldes; testar a pressão de águas e óleos; testar o molde em vazio; acompanhar o molde a teste com injeção; executar ações corretivas; analisar as peças produzidas e os relatórios de teste; preencher fichas técnicas de teste; aplicar as normas de segurança, saúde no trabalho e proteção ambiental.

1. Da leitura do desenho à montagem do molde

Antes de tocar em qualquer ferramenta, um/a técnico/a de moldes lê a documentação técnica. É essa leitura que sustenta todo o trabalho seguinte.

Desenho técnico, normas e desenho esquemático

O desenho de fabrico de cada peça do molde traz cotas, tolerâncias e indicações de acabamento superficial. O desenho esquemático de fabrico e montagem mostra como as peças se relacionam entre si: uma vista explodida, por exemplo, indica a ordem pela qual as placas, colunas e componentes se encaixam. As normas de desenho técnico (escalas, tipos de linha, cortes, vistas, simbologia) garantem que qualquer técnico, em qualquer oficina, lê o desenho da mesma forma.

A lista de materiais (BOM)

A lista de materiais (Bill of Materials, BOM) identifica todos os componentes do molde: placas, colunas e buchas de guiamento, molas, elementos de fixação, ligadores hidráulicos e pneumáticos, sensores.

Coluna típica Exemplo
Referência 12.03
Designação Coluna de guiamento Ø20
Quantidade 4
Material / norma 1.2842, catálogo normalizado
Fornecedor catálogo standard

Consultar a lista de materiais antes de começar a montagem confirma que nada falta na caixa do molde e que as referências físicas batem certo com o desenho. Um componente em falta descoberto a meio da montagem obriga a parar e a perder tempo; descoberto antes, resolve-se com uma simples encomenda.

Sistemas de um molde de injeção

Um molde organiza-se em sistemas com função própria, que se testam de forma diferente mas têm de funcionar em conjunto:

Moldes de 2 placas têm uma separação simples; moldes de 3 placas têm uma placa extra que separa automaticamente o sistema de alimentação da peça, útil quando há várias entradas distribuídas. Um molde com canal quente exige, antes de qualquer teste, confirmar que o controlador de temperatura atingiu a temperatura de trabalho.

Sequência de montagem

A sequência de montagem segue sempre uma ordem lógica, do interior para o exterior: primeiro os componentes internos (insertos, buchas), depois as placas que os suportam, depois o guiamento, por fim a fixação geral. Seguir a sequência do desenho (e não "de memória") evita ter de desmontar tudo outra vez porque uma peça devia ter entrado antes de outra.

2. Cinemática do molde

Cinemática é o estudo dos movimentos do molde: o que se move, em que ordem e com que curso. Estudar a cinemática, a partir do desenho, é uma das aptidões centrais desta UC, e faz-se antes de ligar seja o que for.

A sequência básica de um ciclo

Fecho → Injeção → Compactação → Arrefecimento → Abertura → Extração → Retorno dos extratores

Cada movimento tem de acontecer na ordem certa, sem colisões, e cada movimento adicional (um cursor, um elevador) precisa de estar sincronizado com a abertura e o fecho para não colidir com a cavidade ou com a peça.

Movimentos extra: cursores, elevadores e desenroscamento

Peças com contrassaídas (undercuts, reentrâncias que impedem a desmoldagem direta) precisam de movimentos extra:

Elemento Movimento Aciona-se por
Cursor (corrediça) lateral came ou cilindro hidráulico
Elevador (lifter) diagonal, durante a extração ligado à placa de extração
Núcleo roscado rotação engrenagem ou motor hidráulico

Cada um destes elementos tem uma janela de tempo no ciclo em que se pode mover sem colidir; um intertravamento (interlock) garante que, por exemplo, um cursor só se move depois de o molde estar suficientemente aberto.

3. Circuitos hidráulicos e pneumáticos

Os movimentos do molde que exigem mais força usam hidráulica; os movimentos leves e rápidos usam pneumática.

Hidráulica

O óleo hidráulico, sob pressão, aciona cilindros hidráulicos que movem cursores pesados e núcleos roscados, e pode acionar também a extração hidráulica em moldes grandes. As ligações fazem-se por mangueiras e engates rápidos, à central hidráulica da máquina ou a uma unidade própria do molde.

Pneumática

O ar comprimido aciona o sopro de desmoldagem (ajuda a soltar a peça), válvulas e sensores que confirmam a posição de um elemento móvel (fim de curso), e por vezes a extração assistida a ar em peças de parede fina.

Hidráulica Pneumática
Força alta baixa a média
Velocidade moderada alta
Uso típico cursores, núcleos roscados sopro, sensores de posição

Testar antes de ligar à sequência automática

Testa-se cada circuito isoladamente, em modo manual: confirma-se pressão, caudal e ausência de fugas hidráulicas, e a confirmação de posição nos sensores pneumáticos. Só depois se liga o movimento à sequência automática do ciclo. Um cursor que trava a meio do curso é quase sempre falta de pressão ou uma fuga numa mangueira; um sensor que não confirma posição pode ser uma falha pneumática, não necessariamente mecânica.

4. Fixação, centramento e tolerâncias de funcionamento

Elementos de fixação

Fixam as peças do molde entre si e o molde aos pratos da máquina: parafusos e porcas (com o binário de aperto correto, seguindo sempre uma sequência em cruz e por etapas, nunca um parafuso "a fundo" antes dos outros), grampos de fixação (clamps) e anilhas e elementos de bloqueio que evitam desaperto por vibração.

Elementos de centramento e posicionamento

Garantem que as duas metades do molde encaixam sempre no mesmo sítio: colunas e buchas de guiamento alinham as placas durante o fecho; o anel de centragem centra o molde com o bico de injeção da máquina; pinos e batentes de posicionamento fixam a posição de insertos e componentes móveis. Sem centramento correto, o bico da máquina não alinha com o gito, e o resultado é fuga de material ou queda de pressão logo no arranque.

Tolerâncias de funcionamento

As tolerâncias de funcionamento definem a folga admissível entre peças móveis: nem tanta que gere jogo e desalinhamento, nem tão apertada que gripe.

Fora de tolerância, o molde ou gripa (folga a menos) ou desalinha e marca a peça (folga a mais); verificar as tolerâncias com o instrumento certo faz parte da validação da montagem.

5. Preparar o teste: checklist, instrumentos e organização

Organização do trabalho antes do teste

  1. Confirmar a lista de materiais e a documentação (desenho, esquema hidráulico/pneumático).
  2. Inspecionar visualmente o molde: sujidade, marcas de transporte, parafusos soltos.
  3. Validar o checklist de componentes e acessórios: extratores, mangueiras, sensores, ligadores.
  4. Preparar os instrumentos de medida e a ficha técnica de teste em branco.
  5. Confirmar as condições de segurança da célula de trabalho.

Instrumentos de medida e verificação

A escolha do instrumento depende da cota a verificar: uma cota crítica (encaixe, vedação) pede micrómetro ou relógio comparador; uma cota geral pode bastar-se com um paquímetro.

Instrumento Mede Precisão típica
Paquímetro comprimentos, diâmetros 0,02 mm
Micrómetro dimensões pequenas e críticas 0,01 mm
Calibre (padrão) passa/não passa conforme a peça
Relógio comparador desvios, planeza, curso 0,01 mm
Rugosímetro / escalas acabamento superficial µm ou escala visual

Exemplo resolvido: preparar um teste

Um molde de 2 cavidades chega à célula de teste. O/a técnico/a: (1) confere as 46 referências da lista de materiais contra a caixa de acessórios, (2) inspeciona visualmente e encontra um parafuso de fixação frouxo, que reaperta ao binário indicado no desenho, (3) confirma que o extrator e as duas mangueiras hidráulicas dos cursores estão presentes, (4) prepara paquímetro, micrómetro e a ficha de teste, (5) confirma que as proteções da máquina estão operacionais. Só depois disto o molde sobe à máquina.

6. Escolher a máquina de injeção: força de fecho

Durante a injeção, o material empurra as paredes da cavidade com uma pressão que tende a abrir o molde. A força que a máquina tem de fazer para o manter fechado chama-se força de fecho, e é o primeiro critério (mas não o único) para escolher a máquina certa.

Área projetada

A área projetada é a área da peça, projetada no plano de fecho do molde, multiplicada pelo número de cavidades, mais a área do sistema de alimentação (o gito e os canais também sentem a pressão de injeção).

Área total = (área da peça × nº de cavidades) + área do sistema de alimentação

Esquecer o sistema de alimentação é um erro clássico: subestima a força de fecho necessária e pode levar a escolher uma máquina pequena de mais.

Exemplo resolvido: força de fecho

Peça retangular 100 × 60 mm, molde de 2 cavidades, sistema de alimentação com 8 cm² de área projetada, pressão na cavidade estimada em 400 bar.

Grandeza Cálculo Valor
Área de 1 peça 100 mm × 60 mm = 6 000 mm² 60 cm²
Área das 2 cavidades 2 × 60 cm² 120 cm²
Área da alimentação dado do projeto do molde 8 cm²
Área total projetada 120 + 8 128 cm²

A força de fecho relaciona-se com a pressão e a área pela fórmula (com a pressão em bar e a área em cm², o resultado sai em quilonewton, kN):

Fecho (kN) = pressão na cavidade (bar) × área projetada (cm²) / 100
           = 400 × 128 / 100 = 512 kN

Margem de segurança e escolha da máquina

O valor calculado é o mínimo teórico. Na prática, aplica-se uma margem de segurança de 15% a 25%, para cobrir variações de pressão, desgaste da máquina e imprecisões do cálculo:

Fecho com margem de 20% = 512 × 1,20 = 614,4 kN

Escolhe-se, do parque de máquinas disponível, a primeira com força de fecho nominal igual ou superior a este valor:

Máquina Força de fecho nominal
A 350 kN
B 650 kN
C 900 kN
D 1 300 kN

A máquina B, com 650 kN, é a escolha: fica acima dos 614,4 kN exigidos com margem, com uma margem real de 27% face ao valor calculado sem margem (650 / 512 − 1 ≈ 27%). A máquina A (350 kN) ficaria muito abaixo do necessário; a máquina C seria um exagero de capacidade para este molde.

7. Escolher a máquina de injeção: os outros critérios

A força de fecho não chega. Uma máquina só é a escolha certa se cumprir todos os critérios seguintes.

Capacidade de injeção vs peso da moldação

O peso da moldação (shot weight) é o peso de todas as peças de um disparo mais o peso do sistema de alimentação. No exemplo anterior, com uma peça de 18 g, 2 cavidades e canais com 6 g:

Peso por disparo = (18 g × 2) + 6 g = 42 g

Regra prática: o disparo deve ficar entre 20% e 80% da capacidade de injeção da máquina. Com a máquina B, de 60 g de capacidade:

Utilização = 42 / 60 = 70%

Está dentro da regra: um disparo abaixo de 20% tem má repetibilidade (o fuso mal se move); acima de 80% não plastifica bem (o fuso trabalha no limite).

Distância entre colunas, curso e altura do molde

Critério Necessário Máquina B Cumpre?
Força de fecho (com margem) 614,4 kN 650 kN sim
Peso do disparo / capacidade 42 g (70%) 60 g sim
Largura do molde / colunas 400 mm 470 mm sim
Curso de abertura 140 mm 500 mm sim
Altura do molde 300 mm 200-500 mm sim

Só quando todos os critérios da tabela cumprem é que a máquina está confirmada. Um único critério que falhe obriga a escolher outra máquina, mesmo que a força de fecho estivesse certa.

8. Teste em vazio e validação do circuito de refrigeração

O teste em vazio

Antes de injetar, testa-se o molde sem material, só com os movimentos mecânicos, hidráulicos e pneumáticos: em modo manual e devagar primeiro, só depois em automático e à velocidade de produção. Confirma-se: fecho e abertura sem colisões, sincronismo de cursores e elevadores, extração completa e retorno dos extratores. Qualquer ruído, vibração ou paragem anómala interrompe o teste de imediato. Só se avança ao teste com injeção depois de o teste em vazio correr sem incidentes, ciclo após ciclo.

Validar o circuito de refrigeração

A validação dos circuitos de refrigeração é, no referencial desta UC, um critério de desempenho próprio, testado antes da injeção:

O mesmo princípio aplica-se aos circuitos de óleo: testar a pressão de águas e de óleos antes de os ligar à sequência automática é uma aptidão explícita desta UC. Uma fuga pequena numa união pode não se ver de imediato, mas baixa a pressão e desequilibra o arrefecimento de um lado do molde.

9. Teste com injeção: curva de pressão, comutação, almofada e tempo de ciclo

A curva de pressão de injeção

Ao longo de um ciclo, a pressão no fuso (e na cavidade) segue uma curva com fases distintas:

Enchimento (pressão sobe depressa, controlo por velocidade) Comutação (V/P) Compactação/recalque (pressão controlada, mais baixa) Selagem do ponto de injeção  Queda residual

A curva real, lida no ecrã da máquina, funciona como a "impressão digital" de cada ciclo: um desvio na curva denuncia um problema, muitas vezes antes de a peça sair defeituosa.

Comutação e almofada

Comutar cedo demais deixa a peça por encher; comutar tarde demais arrisca rebarba por excesso de pressão. Deixar a almofada chegar a zero retira o controlo por pressão à fase de compactação, com peso de peça inconsistente disparo a disparo.

Exemplo resolvido: tempo de ciclo

O tempo de ciclo soma o tempo de cada fase, do fecho ao regresso à posição de fecho:

Fase Tempo
Fecho do molde 2,0 s
Injeção (enchimento) 1,5 s
Compactação 3,0 s
Arrefecimento 12,0 s
Abertura + extração 3,0 s
Tempo de ciclo total 21,5 s

Com este ciclo e 2 cavidades, a produção horária é:

Peças/hora = (3600 / tempo de ciclo) × nº de cavidades
           = (3600 / 21,5) × 2 ≈ 335 peças/hora

O arrefecimento (12 s em 21,5 s, mais de metade do ciclo) é quase sempre a fase mais longa: reduzi-lo, sem comprometer a qualidade, é a forma mais eficaz de baixar o tempo de ciclo, muito mais do que acelerar o fecho ou a injeção.

10. Avaliar as peças: acabamento, materiais e contração

Acabamento superficial

O acabamento da cavidade transfere-se diretamente para a peça. Avalia-se por comparação visual com escalas de referência (ex.: VDI 3400, texturas de descarga elétrica, graus de polimento espelho, semi-mate ou mate) ou, quando a especificação exige um valor numérico, por rugosímetro (Ra, em µm). Um acabamento inconsistente entre cavidades do mesmo molde é quase sempre sinal de polimento irregular ou desgaste localizado.

Tecnologia de materiais e tratamentos térmicos

Aço de molde Uso típico
1.2311 / 1.2312 uso geral, pré-temperado
1.2343 / 1.2344 elevada dureza, ciclos longos
1.2083 / 420 inoxidável, materiais corrosivos (ex.: PVC)

Os tratamentos térmicos ajustam as propriedades do aço: a têmpera aumenta a dureza; o revenido, feito logo a seguir, reduz a fragilidade da têmpera; a nitruração endurece só a camada superficial, sem alterar o núcleo, aumentando a resistência ao desgaste. Usar um aço comum com um material plástico corrosivo, sem revestimento nem aço inoxidável, é uma causa comum de corrosão prematura da cavidade.

Contração do material

Ao arrefecer, o plástico encolhe: a contração (shrinkage) é uma percentagem própria de cada material, e a cavidade tem de ser desenhada maior do que a peça final para compensar.

Material Contração típica
PP (polipropileno) 1,8%
POM (poliacetal) 2,0%
ABS 0,5%
PA66 + 30% fibra de vidro 0,3%
Cota da cavidade = cota da peça × (1 + contração)

Exemplo resolvido: uma peça em PP precisa de uma cota final de 100 mm. Com a contração do PP a 1,8%:

Cota da cavidade = 100 × (1 + 0,018) = 100 × 1,018 = 101,80 mm

Se a cavidade tivesse sido maquinada a exatamente 100 mm, a peça sairia mais pequena do que o pedido, fora de tolerância. Para um material diferente, como o ABS (contração 0,5%) numa peça de 80 mm: 80 × 1,005 = 80,40 mm. Cada material usa sempre o seu próprio valor de contração; nunca se aplica a percentagem de um material a outro.

11. Defeitos, ações corretivas e registo de resultados

Ler os defeitos

Defeito Causa provável Ação corretiva
Falta de enchimento pressão/velocidade baixas, molde frio subir pressão/velocidade, aquecer o molde
Rebarba (flash) força de fecho insuficiente ou excesso de pressão verificar a máquina, baixar a pressão de compactação
Chupagem (sink mark) compactação insuficiente, almofada instável subir tempo/pressão de compactação, rever a almofada
Empeno arrefecimento desequilibrado verificar o circuito de refrigeração

Cada ação corretiva testa-se uma de cada vez, comparando com a curva de pressão e com a peça anterior: mudar vários parâmetros ao mesmo tempo torna impossível saber o que resolveu o defeito. Um empeno que aparece sempre do mesmo lado da peça aponta quase sempre para um desequilíbrio no circuito de refrigeração desse lado, não para um problema de material.

Analisar as peças produzidas

Compara-se a peça produzida com o desenho e os requisitos técnicos: cotas dentro da tolerância, acabamento conforme especificado, ausência de defeitos visíveis ou funcionais. É esta análise que sustenta a proposta de melhorias em função dos resultados observados no teste.

Registo dos resultados

Cada teste gera um registo escrito, a ficha técnica de teste: identificação do molde, da máquina, do material e do lote; parâmetros usados (pressão, velocidade, temperaturas, tempo de ciclo); medições feitas, com o instrumento usado e o desvio face ao desenho; defeitos observados, ações corretivas aplicadas e resultado final. Um registo sem valores numéricos, só com "OK", não serve para comparar com o próximo teste, nem sustenta a decisão de aprovar, corrigir ou rejeitar o molde.

12. Segurança, saúde no trabalho e proteção ambiental

Zonas quentes: o perigo principal

A máquina de injeção tem zonas que ultrapassam os 200 ºC: o cilindro de plastificação e o bico de injeção. Nunca se toca nestas zonas durante ou logo após o funcionamento; o risco é de queimadura por contacto e de projeção de material fundido, sobretudo durante a purga. A purga e a limpeza libertam ainda gases de degradação térmica, e fazem-se sempre com extração de fumos e, se aplicável, proteção respiratória. O EPI ancora-se sempre à exposição real de cada tarefa: purgar exige mais proteção do que apenas observar o ciclo à distância.

Procedimento em caso de queimadura

  1. Afastar a pessoa da fonte de calor, sem se colocar em risco (nunca criar uma segunda vítima).
  2. Arrefecer a zona com água corrente à temperatura ambiente, o tempo que for preciso, nunca com gelo.
  3. Não remover material plástico agarrado à pele nem furar bolhas.
  4. Contactar o 112 em queimaduras graves, extensas ou em zonas sensíveis (face, mãos, articulações).
  5. Registar o incidente, conforme os procedimentos de segurança da empresa.

Encravamentos, consignação e movimentação

As proteções e encravamentos da máquina (portas de segurança, barreiras) nunca se anulam nem se contornam, mesmo para "ganhar tempo" num teste: é precisamente nesse instante que ocorrem os acidentes mais graves. Antes de qualquer intervenção manual dentro do molde, aplica-se a consignação (LOTO, Lockout-Tagout): corta-se e bloqueia-se a energia elétrica, hidráulica e pneumática, com cadeado (impede a ação) e etiqueta (identifica quem e porquê). Moldes pesados deslocam-se sempre com ponte rolante, cintas e ganchos certificados, nunca à força humana.

O enquadramento legal aplicável inclui 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 para a utilização de equipamentos de trabalho). Os resíduos gerados pela purga e pela limpeza (material plástico degradado, panos contaminados) seguem as normas de proteção ambiental aplicáveis a resíduos industriais, nunca vão para o lixo comum.

Erros comuns

Glossário

Síntese

Testar um molde de injeção segue sempre a mesma ordem: ler o desenho e a lista de materiais → compreender sistemas e cinemática → validar circuitos hidráulicos e pneumáticos, fixação, centramento e tolerânciaspreparar o teste com checklist e instrumentos → escolher a máquina (força de fecho, capacidade, colunas, curso, altura) → testar em vazio e validar a refrigeraçãotestar com injeção (curva de pressão, comutação, almofada, tempo de ciclo) → avaliar as peças (acabamento, materiais, contração) → corrigir defeitos e registar resultadosfechar o ensaio (arrefecer, desmontar, conservar). A segurança (zonas quentes, LOTO, ponte rolante) atravessa cada etapa, nunca é um passo à parte.

Exercícios resolvidos

1. Um molde de 3 cavidades tem uma peça com área projetada de 60 cm² e um sistema de alimentação com 8 cm². Qual é a área total projetada?

Resolução: área total = (60 × 3) + 8 = 180 + 8 = 188 cm². Note-se que o sistema de alimentação nunca se esquece, mesmo que a sua área pareça pequena face à das cavidades.

2. Com a área do exercício anterior e uma pressão na cavidade de 400 bar, qual é a força de fecho necessária, sem margem?

Resolução: Fecho = pressão (bar) × área (cm²) / 100 = 400 × 188 / 100 = 752 kN.

3. Uma peça em POM precisa de uma cota final de 50 mm. Sabendo que a contração do POM é 2,0%, qual é a cota da cavidade?

Resolução: cota da cavidade = 50 × (1 + 0,020) = 50 × 1,02 = 51,00 mm.

4. Um molde de 2 cavidades tem tempo de fecho 1,8 s, injeção 1,2 s, compactação 2,5 s, arrefecimento 9,0 s e abertura+extração 2,5 s. Qual é o tempo de ciclo total e as peças por hora?

Resolução: tempo de ciclo = 1,8 + 1,2 + 2,5 + 9,0 + 2,5 = 17,0 s. Peças/hora = (3600 / 17,0) × 2 ≈ 423 peças/hora.

5. Uma peça sai com rebarba (flash) num molde recém-montado numa máquina de força de fecho aparentemente suficiente. Que duas causas prováveis se devem verificar primeiro?

Resolução: primeiro, confirmar se a força de fecho real está correta (calibração da máquina, se o molde está bem montado e centrado); segundo, verificar se a pressão de compactação está a mais, empurrando material para fora da linha de junção. Corrige-se um parâmetro de cada vez, comparando com a curva de pressão.