Porque se testa um molde

Um molde sai da oficina de fabrico mecanicamente pronto, mas só o teste na máquina de injeção prova que produz a peça certa. É a última barreira antes de o molde ir para produção ou ser entregue ao cliente.

• Valida a montagem: tudo encaixa, move-se e fecha sem forçar.
• Valida a injeção: o molde enche, arrefece e desmolda a peça correta.
• Gera um relatório que sustenta a decisão: aprovar, corrigir ou rejeitar.

As três realizações desta UC resumem o percurso: testar e validar a montagem, testar e corrigir a injeção, avaliar os resultados.

Do fabrico à produção em série

Fabrico das peças do molde → Montagem → Teste em vazio → Teste com injeção
→ Avaliação das peças → Ações corretivas (se preciso) → Aprovação → Produção em série

• Cada seta é um ponto de decisão: só se avança se o passo anterior cumprir os requisitos.
• Um teste malfeito ou apressado passa problemas para a produção, onde custam muito mais a corrigir.
• Esta UC cobre desde a leitura do desenho até ao relatório final.

Ler o desenho de fabrico e de montagem

Antes de tocar no molde, o/a técnico/a interpreta a documentação técnica:

• Desenho de fabrico: cada peça do molde, com cotas, tolerâncias e acabamento.
• Desenho esquemático de montagem: como as peças se encaixam, por que ordem e com que folgas.
• Normas de desenho técnico: escalas, tipos de linha, cortes, vistas, simbologia normalizada.

Sem ler corretamente o desenho, não é possível validar se a montagem está certa nem detetar um desvio.

A lista de materiais (BOM)

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

Consultar a lista de materiais antes da montagem confirma que nada falta e que as referências batem certo com o desenho.

A estrutura de um molde de injeção

Um molde de injeção organiza-se em sistemas com uma função própria:

• Sistema de moldação: cavidade (impressão fêmea) e macho (bucha, forma o interior da peça).
• Sistema de alimentação: gito, canais e entradas (ataques), leva o fundido até à cavidade.
• Sistema de extração: extratores, placas de extração, molas de retorno.
• Sistema de refrigeração: canais de água, para arrefecer a peça de forma uniforme.
• Sistema de guiamento: colunas e buchas de guiamento, garantem o alinhamento entre as metades.

Cada sistema é testado de forma diferente, mas todos têm de funcionar em conjunto.

Molde de 2 e de 3 placas

• Molde de 2 placas: separação simples, o gito sai preso à peça (ou destaca-se com ataque submarino).
• Molde de 3 placas: uma placa extra separa o sistema de alimentação da peça automaticamente, útil em várias entradas.
• Canal quente (hot runner): mantém o material fundido no canal, sem gito sólido a reciclar, reduz desperdício.

A escolha do sistema condiciona o teste da alimentação: um canal quente exige verificar o controlador de temperatura antes do teste em vazio.

O que é a cinemática do molde

Cinemática é o estudo dos movimentos do molde: o que se move, em que ordem e com que curso.

Sequência típica de um ciclo:

Fecho → Injeção → Compactação → Arrefecimento → Abertura → Extração → (retorno dos extratores)

• Cada movimento tem de acontecer na ordem certa e sem colisões.
• Movimentos adicionais (cursores, elevadores) têm de estar sincronizados com a abertura e o fecho.

Estudar a cinemática antes do teste evita danificar o molde por um movimento fora de sequência.

Cursores, elevadores e desenroscamento

Peças com contrassaídas (undercuts) precisam de movimentos extra, para além de abrir e fechar:

• Cursores (corrediças): deslocam-se lateralmente, acionados por came ou cilindro hidráulico, libertam furos ou reentrâncias laterais.
• Elevadores (lifters): sobem em diagonal durante a extração, libertam pequenas contrassaídas internas.
• Núcleos roscados (desenroscamento): rodam para libertar roscas internas ou externas, por engrenagem ou motor hidráulico.

Cada um destes elementos tem uma janela de tempo no ciclo em que se pode mover, sem colidir com a cavidade nem com a peça.

Hidráulica no molde

O óleo hidráulico, sob pressão, aciona os movimentos que exigem mais força:

• Cilindros hidráulicos: movem cursores pesados e núcleos roscados.
• Extração hidráulica: em moldes grandes, substitui o extrator mecânico da máquina.
• Ligações por mangueiras e engates rápidos, à central hidráulica da máquina ou a uma unidade própria do molde.

O teste da hidráulica confirma pressão, caudal e ausência de fugas antes de ligar o movimento à sequência automática.

Pneumática no molde

O ar comprimido aciona movimentos mais leves e rápidos:

• Sopro de desmoldagem: ajuda a soltar a peça da cavidade ou do macho.
• Válvulas e sensores pneumáticos: confirmam a posição de um elemento (fim de curso).
• Extração assistida a ar, em peças de parede fina ou grande área de sucção.

Elementos de fixação

Fixam as peças do molde entre si e o molde à máquina, sem folgas indesejadas:

• Parafusos e porcas, com o binário de aperto correto (nem pouco, nem excessivo).
• Grampos de fixação (clamps), para prender o molde aos pratos da máquina.
• Anilhas e elementos de bloqueio, evitam que um parafuso desaperte com a vibração.

Um parafuso mal apertado é uma das causas mais comuns de desalinhamento durante o teste.

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.
• Anel de centragem (centering ring): 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 molde pode não encher ou verter material.

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.

• Ajustamento com folga: colunas e buchas de guiamento, para deslizar sem gripar.
• Ajustamento apertado: encaixes de centragem, onde não pode haver jogo.
• Fora de tolerância, o molde ou gripa (aperta demasiado) ou desalinha (folga a mais).

Verificar as tolerâncias faz parte da validação da montagem, com os instrumentos de medida certos.

Organização e checklist antes do teste

Antes de ligar seja o que for, organiza-se o trabalho:

1. Confirmar a lista de materiais e a documentação (desenho, esquema hidráulico/pneumático).
2. Inspecionar visualmente o molde: sujidade, marcas de transporte, parafusos visíveis.
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.

Organização a montante poupa paragens no meio do teste.

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 o paquímetro.

Área projetada e pressão na cavidade

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.

Área projetada: a área da peça (e do sistema de alimentação) projetada no plano de fecho do molde. Multiplica-se pelo número de cavidades e soma-se a área dos canais de alimentação, porque a pressão também empurra ali.

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

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: 400 bar.

Fecho necessário (kN) = pressão (bar) × área (cm²) / 100 = 400 × 128 / 100 = 512 kN

Margem de segurança

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

512 kN × 1,20 (margem de 20%) = 614,4 kN necessários, com margem

Escolhe-se então, do parque de máquinas disponível, a primeira com força de fecho nominal igual ou superior a esse valor: neste caso, uma máquina de 650 kN (margem real de 27% acima do calculado).

Nunca se escolhe a máquina só pela força de fecho: os blocos seguintes mostram os outros critérios.

Capacidade de injeção vs peso da moldação

A força de fecho não chega: a máquina também tem de conseguir injetar o material necessário de uma só vez.

Peso da moldação (shot weight) = peso de todas as peças de um disparo + peso do sistema de alimentação.

No exemplo do bloco anterior (peça de 18 g, 2 cavidades, canais com 6 g):

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

Regra prática: o disparo deve ficar entre 20% e 80% da capacidade de injeção da máquina. Com uma máquina de 60 g de capacidade: 42 / 60 = 70%, dentro da regra.

Distância entre colunas, curso e altura do molde

Mesmo com força e capacidade certas, o molde tem de caber fisicamente na máquina:

• Distância entre colunas (tie bars): a largura e a altura do molde têm de passar entre as 4 colunas da máquina.
• Curso de abertura: tem de deixar espaço para extrair a peça, tipicamente 2× a altura da peça na direção de abertura + folga de extração.
• Altura mínima e máxima do molde: a máquina define um intervalo (distância entre pratos); o molde tem de caber nesse intervalo.

Curso necessário = (2 × altura da peça) + folga de extração
                  = (2 × 40 mm) + 60 mm = 140 mm

Com uma máquina de 500 mm de curso, este molde cumpre com folga larga.

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: 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.

O molde só passa ao teste com injeção depois de o teste em vazio correr sem incidentes, ciclo após ciclo.

Validar o circuito de refrigeração

O circuito de refrigeração arrefece a peça de forma uniforme, evitando empenos e tempos de ciclo longos. Testa-se antes da injeção:

• Pressão de água: liga-se o circuito e confirma-se a pressão e o caudal, sem quedas anómalas.
• Deteção de fugas: nas ligações rápidas, nos O-rings e nas uniões dos canais internos.
• Verificação de percurso: água a entrar por um lado e a sair pelo outro, sem bolsas de ar (purgar o circuito).

Garantir a validação dos circuitos de refrigeração é, no referencial desta UC, um critério de desempenho próprio, não um detalhe menor.

A curva de pressão de injeção

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

Enchimento (pressão sobe depressa) → Comutação → Compactação/recalque
(pressão controlada, mais baixa) → Selagem do ponto de injeção → Queda residual

• Enchimento: a máquina injeta a alta velocidade, controlada por posição do fuso.
• Compactação: pressão mais baixa e controlada, compensa a contração enquanto o material arrefece.
• A curva real, lida no ecrã da máquina, é a impressão digital de cada ciclo: um desvio na curva denuncia um problema antes mesmo de ver a peça.

Comutação (V/P) e almofada

• Comutação (switch-over, V/P): o ponto exato em que a máquina passa de controlo por velocidade (enchimento) para controlo por pressão (compactação). Costuma acontecer entre 95% e 98% do volume da cavidade cheio.
• Almofada (cushion): a quantidade de material que fica à frente do fuso, no fim da compactação, sem o fuso "bater no fundo".

A almofada garante que é a pressão do material, e não o contacto mecânico do fuso, que controla a compactação. Um valor típico ronda 2 a 5 mm de curso de fuso.

As componentes do tempo de ciclo

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

O arrefecimento é quase sempre a fase mais longa: reduzi-lo (sem comprometer a qualidade) é a forma mais eficaz de baixar o tempo de ciclo.

Acabamento superficial

O acabamento superficial da cavidade transfere-se diretamente para a peça:

• Escalas de referência (ex.: VDI 3400, texturas de descarga elétrica) e escalas de polimento (grau espelho, semi-mate, mate).
• Verificação por comparação visual com escalas padrão, ou por rugosímetro, quando a especificação exige um valor numérico (Ra, em µm).
• Um acabamento inconsistente entre cavidades é sinal de polimento irregular ou de desgaste localizado.

Tecnologia de materiais e tratamentos térmicos

• Aços de molde comuns: 1.2311/1.2312 (uso geral, pré-temperado), 1.2343/1.2344 (elevada dureza, ligas de alumínio e ciclos longos), 1.2083/420 (inoxidável, para materiais corrosivos como o PVC).
• Tratamentos térmicos: têmpera (aumenta a dureza), revenido (reduz a fragilidade após a têmpera), nitruração (endurece só a superfície, aumenta a resistência ao desgaste sem alterar o núcleo).
• A escolha do aço e do tratamento afeta diretamente a vida útil e o acabamento possível da cavidade.

Porque a cavidade é maior do que a peça

Ao arrefecer, o plástico encolhe: a contração (shrinkage) é uma percentagem própria de cada material. A cavidade tem de ser desenhada maior do que a peça final, para que, depois de contrair, fique na cota certa.

Cota da cavidade = cota da peça × (1 + contração)

Exemplo resolvido: corrigir uma cota pela contração

Uma peça em PP precisa de uma cota final de 100 mm. A contração do PP é 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. Corrigir a cavidade pela contração é o que garante a cota certa depois de a peça arrefecer.

Ler os defeitos e agir

O teste com injeção quase nunca sai perfeito à primeira. Ler o defeito aponta a causa provável e a ação corretiva:

Cada ação corretiva testa-se uma de cada vez, comparando com a curva de pressão e a peça anterior.

Preencher a ficha técnica de teste

Cada teste gera um registo escrito, não fica só na memória de quem testou:

• 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.

A ficha técnica de teste é o documento que sustenta a decisão de aprovar, corrigir ou rejeitar o molde, e que fica no histórico do molde para o próximo teste.

Fim do ensaio: arrefecer, desmontar e conservar

O teste não termina quando a última peça sai boa:

1. Arrefecer o molde de forma controlada antes de o desmontar, evita choques térmicos e empenos nas placas.
2. Purgar o material residual do canhão da máquina, com o procedimento e a proteção corretos.
3. Desmontar e limpar o molde, verificar componentes móveis e voltar a lubrificar conforme o plano.
4. Conservar: proteger as cavidades com produto anticorrosivo, guardar em condições adequadas.
5. Arquivar a ficha técnica e as peças-amostra aprovadas.

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 tocar no cilindro nem no bico durante ou logo após o funcionamento.
• Risco de queimadura por contacto e de projeção de material fundido, sobretudo durante a purga.
• A purga e a limpeza libertam gases de degradação térmica: fazem-se sempre com extração de fumos e, se aplicável, proteção respiratória.

O EPI ancora-se à exposição real de cada tarefa: purgar exige mais proteção do que observar o ciclo à distância.

Procedimento em caso de queimadura

Em caso de queimadura por contacto ou projeção de material fundido:

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

• Proteções e encravamentos (portas de segurança, barreiras) da máquina nunca se anulam nem se contornam, mesmo para "ganhar tempo" num teste.
• Consignação (LOTO): antes de qualquer intervenção manual dentro do molde, corta-se e bloqueia-se a energia (elétrica, hidráulica, pneumática), com cadeado e etiqueta próprios.
• Movimentação do molde: moldes pesados deslocam-se com ponte rolante, cintas e ganchos certificados, nunca à força humana.

Enquadramento legal: Lei n.º 102/2009 (regime da segurança e saúde no trabalho) e Decreto-Lei n.º 50/2005 (prescrições mínimas para equipamentos de trabalho). Os resíduos da purga e da limpeza seguem as normas de proteção ambiental aplicáveis a resíduos industriais.