Transcript SOLUÇÕES EFICIENTES em alumínio para a indústria de moldes

SOLUÇÕES EFICIENTES
em ligas de alumínio de alta resistência
para a Indústria de Moldes Plásticos
Alumold®, Alumold® 500, Alumold® 400, Alumold® 350, Alumold® 110 e Alcast ® são ligas patenteadas e marcas
registradas mundialmente de propriedade da ALCAN Aerospace, Transport and Industry
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
Melhor Usinabilidade
Maior Condutibilidade Térmica
Menor Densidade
Dureza
Resistência Mecânica
Rigidez
Ganhos em redução de custos :
Novos hábitos
 Tempos de Usinagem Reduzidos
 Aumento de Produtividade
 Métodos de Design diferentes do aço
 Hábitos de utilização
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
 Aumento na velocidade de usinagem : Até 10 vezes mais rápida do que com aço ;
 Aumento na velocidade de Eletro-Erosão : Até 5 vezes mais rápida do que com aço ;
 Redução no tempo de polimento : Cai para até ¼ do que é gasto com aço ;
 Possibilidade de usinagem profunda ;
 Redução no tempo gasto com ajustagem do molde ;
 Aumento na vida útil das ferramentas de usinagem ;
Índice de
Usinabilidade
Tamanho
da Cavidade
Grande
Médio
Complexidade
da Cavidade
Pequeno
Baixa
Média
Alta
Redução no custo do molde !
Redução no prazo de entrega do Molde !!
Redução do tempo para o Molde entrar em produção !!!
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
 Condutibilidade Térmica de 3 a 6 vezes maior que a do aço ;
 Mesma faixa de condutibilidade térmica de ligas de Cu-Be ( Cobre-Berílio ) ;
 Menor tempo de resfriamento das peças injetadas / sopradas ;
 Redução nos tempos de ciclo de injeção / sopro ;
 Maior velocidade na extração de calor ;
Material
Condutividade
Térmica
Ligas de alumínio de alta resistência série
7XXX ( nova geração )
150 W/mK
Aço de Baixo Carbono
57 W/mK
Aço Pré-Endurecido
39 W/mK
Aço Endurecido
24 W/mK
Cobre – Berílio
100-230 W/mK
Redução no tempo de ciclo de injeção / sopro !
Aumento na produtividade ( mais peças / hora ) !!
Redução no custo final da peça plástica !!!
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
Comparação da velocidade de resfriamento de uma mesma peça
injetada em um molde fabricado com Aço e outra em molde
fabricado com ALUMOLD®
AÇO (P20)
ALUMOLD®
Maior Homogeneidade térmica !
Menor distorção / empenamento das peças !!
Menor nível de perdas na injeção / sopro !!!
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
 Moldes em alumínio sofrem menor influência do posicionamento dos canais de refrigeração,
ao contrário do que ocorre com o aço ;
 Simplificação do design e usinagem dos canais de refrigeração de um molde em alumínio ;
Design do molde facilitado !
Menor necessidade de usinagem !!
Usinagem simplificada e mais barata !!!
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
Aço
Carbono
ALUMOLD®
500
ALCAST®
ALUMOLD
® 350
Aço PréEndurecido
XC48
7XXX
7XXX
2XXX
P20
Densidade
( Kg / dm3 )
7,8
2,82
2,82
2,82
7,8
8,3 – 8,9
Condutibilidade Térmica
( W / m o.C )
48
153
150
134
29
100 – 330
Limite de Escoamento 0,2
( MPa )
325
470 – 540
280
330 – 366
820
460 – 1000
Limite de Resistência
( MPa )
600
510 – 590
310
420 – 465
1100
520 – 1300
Módulo de Elásticidade
( GPa )
210
72
72
72,4
210
130
Dureza
( HB )
174
185
135
135 - 145
304
150 - 380
Liga
Ligas de
Cobre
• Alteração no Design para compensar os módulos diferentes do que do aço e, em
alguns casos, menores resistências mecânica e à fadiga ;
• Se a dureza não for suficiente, existe a alternativa/possibilidade de tratamento
superficial ;
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
Faixa de Preços
( R$ / dm3 )
Preços de custo para um pedaço de cada material, com as mesmas dimensões : 100 mm x 100 mm x 100 mm
A menor densidade do alumínio ( menor peso ) compensa com
vantagens a diferença no preço por Kg em relação ao aço !!!
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
Economia em matéria-prima
16% a 49%
Redução de custos com usinagem
20% a 40%
Custo total do molde
20% a 40%
Redução de tempo de ciclo de injeção/sopro
20% a 60%
Redução do custo total de produção
20% a 60%
ESTIMATIVAS POTENCIAIS.
Valores reais dependem do tipo do molde, características da peça e
das variáveis do processo de injeção/sopro
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
MOLDURA DE TELEVISOR – ABS – 300.000 peças
 Prensa de Injeção de 800 Ton
 Custo do molde ( incluindo matéria-prima )
 Aço ( P20 ) : 10 Ton € 230.000
 ALUMOLD® : 4 Ton € 170.000
( -26% )
Tempo de ciclo
 ALUMOLD®
: 40 segundos
 Aço P20 (Mínimo)
: 57 segundos
 Aço P20 (Mesma Qualidade)
: 77 segundos
 Nr. de dias para produção completa
 Aço P20
: 200 – 270 dias
 ALUMOLD®
: 140 dias
ECONOMIA TOTAL GERADA COM
ALUMOLD®
( menor tempo de ciclo no aço)
ECONOMIA TOTAL GERADA COM
ALUMOLD®
( peças com a mesma qualidade )
€ 200.000 (29% ) e 60 dias (30%)
€ 374.000 (43% ) e 130 dias (48%)
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
CAPAÇETE – ABS – 800.000 peças
 Prensa de Injeção de 300 Ton
 Custo do molde ( incluindo matéria-prima )
 Aço ( P20 ) : € 38.500
 ALUMOLD® : € 27.000
( -30% )
Tempo de ciclo
 ALUMOLD®
: 24 segundos
Aço P20 (Mesma Qualidade)
: 60 segundos
 Nr. de dias para produção completa
 Aço P20
: 556 dias
 ALUMOLD®
: 222 dias
ECONOMIA TOTAL GERADA COM
ALUMOLD®
( peças com a mesma qualidade )
€ 412.000 (60% ) e 334 dias (60%)
Enquanto um molde de aço produz 1 milhão de peças,
o mesmo molde em ALUMOLD® produz 2,5 milhões de
peças, no mesmo tempo e c/ o mesmo custo final !!!
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
OEM
Transformador /
Usuário final do Molde
Fabricante do Molde
Usinabilidade
Tempo até o
produto
alcançar o
mercado
• Tempo de entrega
• Custo do Molde
• Reciclabilidade do Molde
• Menor custo do molde ;
• Menor tempo de usinagem ;
• Menor tempo de ajustagem ;
• Menor tempo em Eletro-Erosão ;
• Menor tempo de monitoramento na
usinagem ;
• Menor custo / maior durabilidade do
ferramental de corte ;
• Maior economia de energia gasta com a
usinagem ;
• Menor tempo até o ferramental alcançar o
mercado ;
Condutibilidade
Térmica
Custo unitário
da peça
plástica
• Produtividade do Molde
• Qualidade da peça
( stress residual )
• Sistemas de refrigeração simplificados ;
• Menor tempo na usinagem dos canais de
refrigeração ;
• Menor esforço nas prensas de
injeção
• Manuseio mais fácil
• Maior segurança
• Manuseio mais fácil ;
• Menores custos de transporte ;
• Maior segurança ;
Densidade
Posicionando as ligas de alumínio na indústria de Moldes Plásticos
Pressão de Injeção ( BAR )
Limite de Escoamento ( MPa )
1.200
600
Alumold® 500
Alumold® 350
300
Borracha
600
450
Moldes de
Injeção
900
300
ALCAST®
150
Alumold® 110
Sopro
Termoformagem
100
Temperatura do Molde o.C
RTM
200
100
Temperatura do Molde o.C
200
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
Características dos materiais
 Ligas da série 7XXX ( AlMgZn ) de última geração ;
 Ligas de alta resistência mecânica ;
 Boa homogeneidade das propriedades independente
da espessura ;
 Excelente estabilidade dimensional ;
 Envelhecidas e com alívio de tensões ;
 Temperatura máxima de serviço : 120o.C
( temperatura do molde, não do plástico )
 ALUMOLD® 500 : Laminado ( espessura <= 300 mm )
Forjado ( espessuras até 700 mm )
 ALCAST® : Fundido em qualquer espessura até 600 mm ;
Aplicações Indicadas
 Aplicações de alta performance ;
 Moldes para injeção de termoplásticos de médias/altas tiragens ;
 Moldes para sopro ;
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
Características do material






Ligas da série 2XXX ( AlCu ) de última geração ;
Liga de média resistência mecânica ;
Excelente estabilidade dimensional ;
Envelhecidas e com alívio de tensões ;
Apenas placas laminadas ;
Temparatura máxima de serviço : 180o.C
( temperatura do molde, não do plástico )
Aplicações Indicadas




Processos de alta temperatura ;
Moldagem em borracha ( solas de sapato, pneus ) ;
Moldes de sopro assépticos ( enchimento à quente ) ;
Conformação de materiais compostos ( ex. RTM ) ;
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
Características do material




Ligas da série 5XXX ( AlMg ) ;
Ligas de baixa resistência mecânica ;
Placas e blocos fundidos;
Temparatura máxima de serviço : 200o.C
( temperatura do molde, não do plástico )
Aplicações Indicadas




Processos de baixa pressão e baixa resistência;
Termoformagem ;
Protótipos para moldes de injeção ;
Conformação de materiais compostos ( ex. RTM ) ;
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
Tipos de Plástico
Termoplásticos Commodities
( PP / PE / PET / PS / ABS … )
Termoplásticos Técnicos
( PC / PA / POM … )
Plásticos Reforçados
( GFRP / BMC … )
Elastômeros
Protótipos
(< 5.000 peças)
Pequenas Tiragens
(< 50.000 peças)
Médias Tiragens
(< 500.000 peças)
ALUMOLD® 110
ALCAST®
ALUMOLD® 500
ALCAST®
ALUMOLD® 110
ALUMOLD® 500
ALCAST®
ALUMOLD® 500
ALCAST®
ALUMOLD® 500
ALCAST®
Aço p/ Moldes
ALUMOLD® 500 +
Trat. de superfície
Aço p/ Moldes
ALUMOLD® 500
ALCAST®
ALUMOLD® 500 +
Trat. de superfície
Aço p/ Moldes
Aço p/ Moldes
ALUMOLD® 110
ALCAST®
ALUMOLD® 110
ALCAST®
ALUMOLD® 110
ALCAST®
ALUMOLD® 350
ALCAST®
ALUMOLD® 350
ALUMOLD® 350
Grandes Tiragens
(> 500.000 peças)
ALUMOLD® 500
Aço p/ Moldes
Aço p/ Moldes
ATENÇÃO !!! A escolha do material depende não só da tiragem e do tipo de plástico, mas
também :




Da complexidade do molde ou da peça injetada/soprada ( e.g. : Elementos móveis, etc. … )
Do requisito da superfície ( e.g. : Polida, Texturizada … )
Do tipo de processo ( e.g. : alta ou baixa pressão … )
Da temperatura de trabalho
É de grande importância o envolvimento técnico do fornecedor do alumínio na etapa de design
do molde , para que sejam obtidos todos os benefícios possíveis
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
UTENSÍLIOS DOMÉSTICOS
Recipiente para
líquidos
injetado em PP
Protetor p/
Microondas
Acabamento
espelhado!!
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
EMBALAGENS
Garrafa ( moldagem por sopro )
Tiragem de milhões de peças
Recipiente para Alimentos
Injetado em PC
Tiragem > 100.000 peças
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA
Tampo do Motor ( PA 6 +
30% GF )
Tiragem de 50.000 peças
Plástico Reforçado com
fibra !!
Base de Farol ( PP + 30% GF )
Tiragem de 50.000 peças
Plástico Reforçado com fibra !!
Ligas de alumínio especializadas para a aplicação de Moldes Plásticos
INDÚSTRIA AUTOMOBILÍSTICA
Para-choque do BMW 3 series
Tiragem de 10.000 peças
Retrovisor Externo em ABS
Tiragem de 50.000 peças
Moldes de Grandes
Dimensões !!
CRÉDITOS DE AUTORIA
As informações contidas neste trabalho foram cuidadosamente pesquisadas, analisadas e
elaboradas por :
Jean-Etienne FOURNIER
Desenvolvimento de Produto e Suporte Técnico
ALCAN Aerospace, Transportation & Industry
A tradução e adaptação para o Português foi elaborada por:
SCHMOLZ + BICKENBACH DO BRASIL
Divisão Alumínio
Assistência e Suporte Técnico
Alumold®, Alumold® 500, Alumold® 400, Alumold® 350, Alumold® 110 e Alcast ® são ligas patenteadas e
marcas registradas mundialmente de propriedade da ALCAN Aerospace, Transport and Industry