UC05045

Construir uma carta de afinação de parâmetros de injeção

Dados do molde, cálculos, curvas de injeção, testes de enchimento e validação da parametrização

Curso profissional · 25h · Técnico de Fundição

Plano

  1. O molde e os dados para o cálculo
  2. Parâmetros de injeção e qualidade
  3. Volume de metal e curso do pistão
  4. Curvas de injeção e comutação
  5. Calcular velocidades e pressões
  6. Programar os movimentos dos pratos
  7. Testes de enchimento
  8. Inspecionar e validar a parametrização
  9. Elaborar a carta de afinação
  10. Defeitos e os cálculos a rever
  11. Registos e otimização do processo
  12. Segurança, EPI, ambiente e qualidade

Bloco 1 · O molde e os dados para o cálculo

Analisar a relação entre as curvas de injeção e os dados do molde

Analisar a relação entre as curvas de injeção e os dados do molde é a primeira realização oficial desta UC. Nada se calcula sem saber que dados do molde vamos usar.

  • Cavidade: volume e geometria da peça.
  • Canais e ataque: volume adicional de metal e área crítica de velocidade.
  • Gito: volume que também tem de ser injetado.
  • Área projetada: entra no cálculo da força de fecho.

Um molde novo obriga sempre a refazer os cálculos, mesmo com a mesma máquina e a mesma liga.

Que dados usamos em cada cálculo

Dado do molde Usado para calcular
Volume da cavidade volume total de metal
Volume de canais e gito volume total de metal
Área do ataque velocidade do pistão, tempo de enchimento
Área projetada da peça pressão específica e força de fecho

A curva de injeção constrói-se sempre a partir destes números concretos, nunca de memória ou por comparação vaga com outra peça.

Bloco 2 · Parâmetros de injeção e qualidade

Os parâmetros de injeção

Parâmetro Efeito se estiver errado
Pressão de injeção baixa: enchimento incompleto; alta: rebarba
Velocidade de injeção baixa: junta fria; alta: ar aprisionado
Temperatura do metal baixa: falta de fluidez; alta: porosidade de gás
Temperatura do molde fria: arrefecimento brusco; quente: mais tempo de ciclo
Tempo de ciclo mal ajustado: produtividade ou qualidade comprometidas

Nenhum parâmetro funciona isolado: mudar um obriga muitas vezes a rever outro.

Regra prática antes de calcular

Quando um resultado parece estranho, confirma primeiro os dados de entrada, não a fórmula.

  • Uma velocidade calculada muito acima do habitual costuma vir de uma área do ataque mal medida.
  • Um curso do pistão absurdo costuma vir de confundir raio com diâmetro.
  • A maioria dos erros de cálculo nasce de um dado mal medido, não de uma fórmula mal aplicada.

Confirmar os dados de entrada poupa horas de correção mais tarde.

Bloco 3 · Volume de metal e curso do pistão

Calcular o volume total de metal e a área da câmara

Efetuando os cálculos para a determinação dos parâmetros de trabalho é o primeiro critério de desempenho oficial.

  • Volume total = Volume da peça + Volume dos canais e gito.
  • Área = π × raio².
  • Curso do pistão = Volume total ÷ Área da câmara.

Só operações elementares: soma, área do círculo, divisão. O rigor está nos dados, não na matemática.

Exemplo resolvido: tampa de compressor (Fundipeça)

Cavidade 420 cm³, canais e gito 130 cm³. Câmara com 50 mm de diâmetro e 400 mm de comprimento útil.

  1. Volume total = 420 + 130 = 550 cm³.
  2. Área da câmara = π × 2,5² ≈ 19,63 cm².
  3. Curso do pistão = 550 ÷ 19,63 ≈ 280,2 mm.
  4. Percentagem de enchimento = 280,2 ÷ 400 × 100 ≈ 70%.

Um curso sempre confirmado contra o comprimento útil real da câmara, nunca só o valor calculado.

Bloco 4 · Curvas de injeção e comutação

Construir curvas de injeção

Construir curvas de injeção é a segunda realização oficial, e também um critério de desempenho oficial.

Velocidade
   │                    ┌──── 2ª fase (rápida)
   │        1ª fase     │
   │       (lenta)      │
   └──────────────────────────────────────► Curso
              ↑
       Ponto de comutação
  • 1ª fase: lenta, enche a câmara e os canais sem aprisionar ar.
  • Comutação: quando o metal chega ao ataque.
  • 2ª fase: rápida, enche a cavidade antes de arrefecer.

Calcular o ponto de comutação

  • Curso da 1ª fase = Volume até ao ataque ÷ Área da câmara.
  • Curso da 2ª fase = Curso total − Curso da 1ª fase.

Exemplo (tampa de compressor): volume até ao ataque (canais e gito) 130 cm³, área 19,63 cm².

  • Curso da 1ª fase = 130 ÷ 19,63 ≈ 66,2 mm (ponto de comutação).
  • Curso da 2ª fase = 280,2 − 66,2 = 214,0 mm.

Comutação cedo demais gera turbulência nos canais; tarde demais atrasa o enchimento rápido.

Bloco 5 · Calcular velocidades e pressões

Da velocidade no ataque à velocidade do pistão

Calcular velocidades e pressões de injeção é uma aptidão central. A conservação do caudal dá:

Velocidade do pistão = Velocidade no ataque × (Área do ataque ÷ Área da câmara).

Exemplo: velocidade no ataque 35 m/s, área do ataque 1,2 cm², área da câmara 19,63 cm².

Velocidade do pistão = 35 × (1,2 ÷ 19,63) ≈ 2,14 m/s.

O pistão move-se devagar; é o ataque, muito mais estreito, que dá velocidade ao metal.

Tempo de enchimento, pressão e força de fecho

  • Tempo de enchimento = Curso da 2ª fase ÷ Velocidade do pistão ≈ 0,214 m ÷ 2,14 m/s ≈ 100 ms.
  • Pressão no metal = Pressão hidráulica × Multiplicador da máquina = 120 × 10 = 1200 bar.
  • Força de fecho (kN) = Pressão (bar) × 0,01 × Área projetada (cm²) = 1200 × 0,01 × 150 = 1800 kN ≈ 183,7 t.

A força calculada compara-se sempre com a capacidade real da máquina antes de validar.

Bloco 6 · Programar os movimentos dos pratos

Sequência de movimentos dos pratos

Programando os movimentos dos pratos da máquina é um critério de desempenho oficial.

  1. Abertura do prato móvel.
  2. Extração da peça pelos extratores.
  3. Fecho rápido, enquanto há folga entre as metades.
  4. Fecho lento de aproximação, nos últimos milímetros, para alinhar sem choque.
  5. Fecho com força total, já com o molde alinhado.

Ao contrário da curva de injeção, o fecho é rápido primeiro e lento no fim.

Afinar o sistema de fecho e de extração

  • Posições de comutação calculadas a partir da folga real entre as metades do molde.
  • O fecho rápido poupa tempo de ciclo sem risco de choque.
  • A extração só começa depois de confirmada a posição de abertura total.

Exemplo: molde com 15 mm de folga, fecho rápido até aos 5 mm, fecho lento nos últimos 5 mm.

Bloco 7 · Testes de enchimento

Monitorizar o processo com testes de enchimento

Monitorizar o processo de injeção do metal líquido com a realização de teste de enchimento é a terceira realização oficial. Nenhum cálculo dispensa a confirmação prática.

Um teste de enchimento (short shot):

  1. Reduz o volume de metal, obtendo peças parcialmente cheias.
  2. Repete com volumes crescentes.
  3. Analisa a frente de enchimento em cada peça.
  4. Compara com a curva de injeção calculada.

Registar os dados do teste de enchimento

Registando os dados do teste de enchimento é uma aptidão explícita, ligada ao rigor da recolha de dados.

Dado a registar Porque importa
Parâmetros aplicados permite repetir ou ajustar o teste seguinte
Percentagem de enchimento mede o progresso entre testes
Localização das falhas aponta o parâmetro a corrigir
Curva real vs curva calculada valida (ou não) o cálculo teórico

Bloco 8 · Inspecionar e validar a parametrização

Verificar a qualidade dos fundidos

Verificando a qualidade dos fundidos de acordo das especificações definidas é um critério de desempenho oficial.

  • Enchimento completo, incluindo os cantos mais afastados do ataque.
  • Superfície sem porosidade, sem juntas frias, sem rebarba excessiva.
  • Dimensional dentro da tolerância definida no desenho técnico.

Só depois de verificados os três critérios se avança para a validação.

O ciclo de validação

Validar a parametrização é a quarta realização oficial.

  1. Aplicar os parâmetros calculados.
  2. Produzir peças de teste.
  3. Inspecionar contra as especificações.
  4. Conforme: validar e avançar para a carta.
  5. Não conforme: ajustar um parâmetro de cada vez e repetir.

Ajustar vários parâmetros ao mesmo tempo torna impossível saber o que resolveu o problema.

Bloco 9 · Elaborar a carta de afinação

Elementos constituintes da carta de afinação

Garantindo o preenchimento, com os parâmetros de referência validados, da carta de afinação fecha o cálculo desta UC.

Secção Conteúdo
Identificação peça, molde, liga, data, responsável
Temperaturas forno, molde
Injeção velocidades, ponto de comutação, pressão de intensificação
Curso do pistão total, 1ª fase, 2ª fase
Tempos enchimento, arrefecimento, ciclo
Força de fecho calculada e programada

Só valores validados entram na carta

A carta de afinação preenche-se depois do ciclo de testes de enchimento e inspeção, nunca com os primeiros valores calculados.

Exemplo (tampa de compressor): curso total 280,2 mm, comutação 66,2 mm, velocidade 2ª fase 2,14 m/s, tempo de enchimento 100 ms, força de fecho 184 t programada (máquina com 250 t disponíveis).

Cada valor corresponde ao que foi confirmado numa peça conforme, não a um cálculo teórico isolado.

Bloco 10 · Defeitos e os cálculos a rever

Ligar cada defeito ao cálculo correspondente

Defeito Parâmetro a rever
Porosidade velocidade da 2ª fase, ponto de comutação
Junta fria velocidade de injeção, temperatura do metal
Enchimento incompleto volume total de metal, pressão de intensificação
Rebarba força de fecho calculada e programada
Deformação dimensional pressão de intensificação, arrefecimento

Interpretar o defeito à luz dos cálculos evita mexer nos parâmetros ao acaso.

Exemplo: porosidade longe do ataque

Uma peça de teste sai com porosidade concentrada na zona mais afastada do ataque.

  • Rever primeiro a velocidade da 2ª fase e o ponto de comutação.
  • Se o pistão comuta demasiado cedo, a 2ª fase começa ainda nos canais e arrasta ar.
  • Só depois de confirmar estes dois se revê a temperatura do metal.

Ordem de revisão importa: cálculo primeiro, temperatura depois.

Bloco 11 · Registos e otimização do processo

Rigor, fiabilidade e interpretação dos dados

Assegurando o rigor e fiabilidade da recolha e registo dos dados e informação do processo é transversal a toda a UC.

  • Registar data, parâmetros e resultado de cada teste e ajuste.
  • Interpretar os dados recolhidos: ler tendências, não só números isolados.
  • Registar as alterações dos parâmetros, não apenas o valor final validado.

Uma carta sem histórico de alterações obriga a repetir testes já feitos.

Otimizar o processo produtivo

Depois de validada a parametrização, há sempre espaço para otimizar:

  • Ajustar finamente o ponto de comutação para reduzir o tempo de ciclo.
  • Reduzir a pressão de intensificação ao mínimo que ainda garante a peça conforme.
  • Rever a carta periodicamente, sobretudo se o molde envelhecer e as folgas mudarem.

Otimizar não é recalcular do zero, é afinar em torno de uma parametrização já validada.

Bloco 12 · Segurança, EPI, ambiente e qualidade

Riscos, EPI e gestão de resíduos

Construir e testar uma carta de afinação implica liga líquida e a máquina em funcionamento real.

  • Riscos: queimaduras, projeção de liga, esmagamento na unidade de fecho.
  • EPI obrigatório: luvas e mangas anticalóricas, viseira, avental, calçado de segurança.
  • Peças de teste rejeitadas seguem como sucata metálica, conforme as normas de resíduos.

Os testes de enchimento não dispensam o EPI, mesmo sendo "só testes".

Cumprir as normas até à carta final

Cumprindo as normas de segurança e saúde no trabalho, de proteção individual, de gestão de resíduos, de proteção ambiental e da qualidade é o último critério de desempenho oficial da UC.

  • As normas da qualidade exigem documentação e rastreabilidade de todo o processo de cálculo e validação.
  • Rigor, autonomia e sentido crítico sustentam o trabalho, do primeiro cálculo à carta validada.

Uma carta de afinação só é profissional se for, ao mesmo tempo, correta e rastreável.

Recapitulando

  • Tudo começa em analisar os dados do molde: cavidade, canais, gito, ataque, área projetada.
  • Calcular o volume de metal e o curso do pistão com operações elementares e rigor nos dados.
  • Construir a curva de injeção, com o ponto de comutação calculado a partir do volume até ao ataque.
  • Calcular velocidades, pressões e força de fecho, e programar os movimentos dos pratos.
  • Testar o enchimento, registar com rigor, inspecionar e validar a parametrização, um parâmetro de cada vez.
  • Só depois se preenche a carta de afinação, sempre com valores confirmados, nunca teóricos.

Próximo: fichas e mini-projeto, calcular e construir uma carta de afinação de raiz.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: esta é a primeira realização oficial da UC, todas as outras dependem de analisar bem estes dados. - Erro comum: começar a calcular sem confirmar as dimensões reais do molde no desenho técnico. - Exemplo: mostrar um desenho técnico de molde e pedir à turma para apontar cavidade, canais, gito e ataque.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: cada dado do molde tem um destino de cálculo específico, não é informação genérica. - Erro comum: usar a área da cavidade em vez da área do ataque no cálculo da velocidade. - Exercício: dado um desenho de molde simples, a turma identifica que dado usar em cada fórmula.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a tabela é o mapa de causa-efeito que vai guiar todos os cálculos seguintes. - Erro comum: tratar cada parâmetro como isolado, ignorando o efeito nos restantes. - Pergunta: o que acontece à porosidade se só a temperatura do metal subir, com tudo o resto igual?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: rigor nos dados de entrada é mais importante do que decorar fórmulas. - Erro comum: recalcular várias vezes a mesma fórmula sem verificar o dado original. - Exemplo: mostrar um cálculo errado por troca de raio com diâmetro e pedir à turma para encontrar o erro.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: as fórmulas são simples de propósito, o referencial pede operações elementares, não cálculo avançado. - Erro comum: esquecer de converter milímetros para centímetros antes de calcular volumes. - Exemplo: fazer o cálculo passo a passo no quadro com a turma antes do exemplo completo.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: este exemplo (Fundipeça, tampa de compressor) vai continuar nos blocos seguintes, os alunos devem seguir os mesmos números. - Erro comum: não verificar se o curso calculado cabe no comprimento útil real da câmara. - Pergunta: porque é que 70% de enchimento é um valor equilibrado, nem baixo demais nem alto demais?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a curva de injeção não é abstrata, constrói-se diretamente a partir dos volumes e da área da câmara. - Erro comum: confundir o ponto de comutação com o meio do curso total. - Exemplo: desenhar a curva no quadro com a turma, marcando as três fases.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: o ponto de comutação depende do volume real até ao ataque, não de uma percentagem fixa do curso. - Erro comum: usar sempre "metade do curso" como atalho, ignorando o volume real dos canais. - Pergunta: o que acontece se o ponto de comutação for calculado antes de o metal chegar realmente ao ataque?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a área do ataque, muito menor que a área da câmara, é o que amplia a velocidade do metal em relação à do pistão. - Erro comum: confundir a velocidade do pistão com a velocidade do metal no ataque, são valores muito diferentes. - Exemplo: comparar com uma mangueira de jardim, tapar a ponta aumenta a velocidade da água sem mexer na torneira.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: tempos de enchimento na ordem das dezenas de milissegundos são normais em fundição injetada. - Erro comum: esquecer de comparar a força de fecho calculada com a capacidade real da máquina. - Pergunta: o que acontece se a força de fecho da máquina for inferior à calculada? (o molde abre ligeiramente, rebarba grave).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: programar os pratos exige a mesma disciplina de posições e velocidades de comutação da curva de injeção. - Erro comum: manter o fecho rápido até muito perto do contacto final, gerando impacto e desgaste do molde. - Exemplo: comparar com estacionar um carro, aproximação rápida seguida de manobra lenta no espaço apertado.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a afinação do sistema de fecho e de extração é um conhecimento explícito do referencial desta UC. - Erro comum: programar a extração antes de confirmar sensorialmente a abertura total do molde. - Exercício: dada uma folga de molde diferente, a turma propõe as distâncias de comutação do fecho.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a realização de testes de enchimento é o que liga o cálculo teórico à máquina e ao molde reais. - Erro comum: fazer só um teste com o volume completo, perdendo informação sobre a ordem de preenchimento. - Exemplo: mostrar fotografias de uma sequência de short shots de uma peça real.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: registar não é burocracia, é o que permite comparar testes sucessivos e não repetir ajustes já tentados. - Erro comum: guardar só o resultado final ("enchimento completo"), sem registar os parâmetros usados em cada teste. - Pergunta: porque é que reduzir o volume, em vez da pressão, dá um teste mais controlado e repetível?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: os três critérios (enchimento, superfície, dimensional) têm de estar TODOS conformes, não bastam dois. - Erro comum: validar uma peça "porque parece boa", sem confirmar as cotas dimensionais. - Exemplo: mostrar uma peça de teste com um defeito dimensional que não é visível a olho nu.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: ajustar um parâmetro de cada vez é a diferença entre um método e uma tentativa e erro sem fim. - Erro comum: mudar dois ou três parâmetros ao mesmo tempo depois de um teste falhado. - Pergunta: o que fazer se uma peça enche por completo mas fica fora da tolerância dimensional? (não se valida, ajusta-se e repete-se).

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: a carta tem uma estrutura fixa, é isso que permite a qualquer operador lê-la sem ambiguidade. - Erro comum: deixar campos da carta em branco por os considerar "óbvios" ou "iguais aos de outra peça". - Exemplo: mostrar uma carta de afinação real preenchida e percorrer cada secção.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: só entra na carta o que já foi confirmado por um teste conforme, é a garantia de que a carta funciona na prática. - Erro comum: copiar os valores calculados diretamente para a carta sem os confirmar. - Pergunta: porque é que a carta regista a força de fecho programada e não só a calculada?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: esta tabela é o elo entre os capítulos de cálculo e a inspeção de qualidade, é a base do diagnóstico com método. - Erro comum: mudar vários parâmetros perante um defeito, perdendo a relação causa-efeito. - Exercício: dado um defeito, a turma identifica qual cálculo da UC rever primeiro.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: há uma ordem lógica de revisão, cálculo de curva antes de mexer na temperatura. - Erro comum: subir logo a temperatura do forno perante qualquer porosidade, sem rever a curva de injeção primeiro. - Pergunta: porque é que a porosidade longe do ataque aponta mais para a curva do que para a temperatura?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: registar o histórico de alterações poupa trabalho repetido no futuro. - Erro comum: sobrescrever valores anteriores em vez de manter o histórico de ajustes. - Pergunta: que vantagem tem analisar vários registos ao longo do tempo, em vez de olhar só para o último teste?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: otimização parte sempre de uma base já validada, não é recomeçar o processo de cálculo. - Erro comum: reduzir tempo de arrefecimento como única forma de otimizar, comprometendo a qualidade interna. - Exercício: dado um tempo de ciclo com todas as fases, a turma identifica onde otimizar primeiro.

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: o uso de EPI aplica-se com o mesmo rigor durante os testes, que são momentos de maior manipulação da máquina. - Erro comum: relaxar o EPI durante os testes, por não serem produção normal. - Pergunta: porque é que os testes de enchimento, com ajustes frequentes, podem até ser mais arriscados do que um turno de produção estável?

NOTAS DO PROFESSOR - Enfatizar: este critério fecha a UC e aplica-se a todo o processo, não só à entrega final. - Erro comum: tratar a documentação como um extra, feito só no fim, em vez de acompanhar cada teste. - Exercício: dar um cenário de fim de sessão de testes e pedir a lista de normas a cumprir antes de sair.