Termorregulação de moldes em fundição sob pressão de alumínio e zamak

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Na fundição sob pressão, o molde recebe metal a várias centenas de graus a cada ciclo e, segundos depois, uma pulverização de desmoldante que o resfria de repente. Essa oscilação térmica decide a qualidade da peça e a vida do molde. Um termorregulador para fundição sob pressão não está ali para aquecer «um pouco»: está para que o molde trabalhe sempre na mesma janela de temperatura, desde a primeira injeção. Este guia explica por que se usa óleo, quais temperaturas são habituais e como evitar os erros que mais encurtam a vida de um molde.

Temperaturas de trabalho por liga

Valores habituais do setor. Cada peça tem seu ajuste: espessuras, percurso do metal e exigências de acabamento alteram o setpoint.

Liga Temperatura do metal Temperatura de molde habitual
Alumínio 640–700 °C 180–280 °C
Magnésio 640–690 °C 200–260 °C
Zamak 400–430 °C 150–200 °C

Com o molde abaixo da sua janela aparecem juntas frias, marcas de fluxo, rechupes e peças mal preenchidas. Acima dela, o metal tende a aderir ao aço (soldagem), o ciclo se alonga e a extração se complica.

Por que óleo e não água

A água transfere melhor o calor, mas à pressão atmosférica ferve a 100 °C. Para mantê-la líquida a 200 °C são necessários mais de 15 bar, e a 250 °C, cerca de 40 bar. Isso não é razoável em um circuito com mangueiras e engates rápidos ao lado de uma máquina de fundição. O óleo térmico trabalha até 300 °C a baixa pressão, por isso é o fluido habitual em alumínio e magnésio. Explicamos isso em detalhe em termorreguladores de óleo até 300 °C.
Em zamak, com setpoints mais baixos, algumas instalações usam água pressurizada quando a temperatura do molde não passa de cerca de 160–180 °C. Se estiver em dúvida entre os dois fluidos, consulte termorregulador de água ou de óleo.

Choque térmico e fadiga térmica

A cada injeção, a superfície da cavidade sobe várias centenas de graus em milissegundos e volta a baixar com o desmoldante. Essa dilatação e contração repetidas geram tensões na camada superficial do aço. Com milhares de ciclos surge uma rede de fissuras finas, a fadiga térmica, que é uma das principais causas do fim de vida de um molde de fundição.
A amplitude desse ciclo importa. Quanto mais frio estiver o corpo do molde, maior é o salto entre a superfície quente e o núcleo, e mais rápido surgem as fissuras. Um molde mantido a uma temperatura estável com óleo sofre menos do que um que trabalha frio e se aquece apenas com o metal.

Pré-aquecimento: não aqueça com metal

Aquecer o molde com as primeiras injeções é a prática mais cara: peças de sucata, metal fundido desperdiçado e um choque térmico máximo sobre um aço frio. O correto é levar o molde à sua temperatura de trabalho com o termorregulador antes da primeira injeção.

  • Aquece de forma progressiva e uniforme. Um molde grande pode precisar de uma ou várias horas até estar na temperatura em toda a sua espessura.
  • Não dê partida com o molde em temperatura ambiente se puder evitar: um aço de molde frio é mais frágil diante do choque térmico.
  • Se você troca de molde com frequência, uma estação de pré-aquecimento fora da máquina reduz os tempos mortos. Explicamos isso em pré-aquecimento de moldes.

Circuitos: cada zona com sua temperatura

Um molde de fundição não tem uma temperatura única. A zona do ataque e as massas grossas recebem muito calor; as zonas afastadas e as paredes finas tendem a esfriar. Por isso, o habitual é:

  • Separar a parte fixa e a parte móvel, cada uma com seu circuito ou com seu termorregulador.
  • Usar vários circuitos ou vários equipamentos em moldes grandes, para ajustar zonas com setpoints diferentes.
  • Combinar o óleo com resfriamento pontual (por exemplo, com água em machos ou pontos quentes) onde for necessário retirar muito calor em pouco volume.

Na produção, o mesmo termorregulador que aqueceu o molde passa a retirar calor. Por isso a potência de refrigeração do equipamento é tão importante quanto a de aquecimento.

Vazão: o óleo precisa de mais

O óleo térmico tem um calor específico de cerca de 2,2–2,6 kJ/kg·K na temperatura de trabalho, contra 4,18 da água, e uma densidade de cerca de 800 kg/m³. Para retirar o mesmo calor, precisa de mais vazão.
Exemplo: um circuito que deve retirar 12 kW com um diferencial de 5 °C entre entrada e saída.

  • Com óleo (cp ≈ 2,4): 12 / (2,4 × 5) = 1,0 kg/s, cerca de 75 l/min.
  • Com água: 12 / (4,18 × 5) = 0,57 kg/s, cerca de 34 l/min.

Mais do dobro de vazão para o mesmo trabalho. Além disso, a frio a viscosidade do óleo é muito maior que a quente, então a partida é o momento crítico para bombas, mangueiras e conexões. Dimensione a bomba com a perda de carga real do molde e não estrangule circuitos para «equilibrar»: é melhor um circuito bem projetado do que uma válvula meio fechada.

Erros típicos

  • Partir a frio e aquecer o molde com injeções de refugo.
  • Escolher o termorregulador apenas pela potência de aquecimento e esquecer a de refrigeração.
  • Usar mangueiras e engates não adequados para óleo a 250–300 °C: um vazamento perto do metal fundido é um risco de incêndio.
  • Não analisar nem trocar o óleo: em alta temperatura ele se oxida e se degrada, e perde capacidade de transferência.
  • Um único circuito para todo o molde quando há zonas com necessidades muito diferentes.

Perguntas frequentes

A que temperatura se termorregula um molde de alumínio?

O habitual está entre 180 e 280 °C, conforme a peça. Muitos processos trabalham entre 200 e 250 °C.

É possível usar água na fundição sob pressão?

Em zamak e em zonas específicas, sim, com água pressurizada até cerca de 160–180 °C. Para alumínio e magnésio, o habitual é óleo.

Quanto é preciso pré-aquecer o molde?

Até a sua temperatura de trabalho em toda a espessura, não só na superfície. Conforme o tamanho do molde, pode levar de uma a várias horas.

Com que frequência se troca o óleo térmico?

Depende da temperatura e das horas de uso. O recomendável é analisá-lo periodicamente e trocá-lo quando a análise indicar.

Vamos falar do seu molde

Conte-nos a liga, o tamanho do molde, o número de circuitos e a temperatura de trabalho, e lhe propomos uma configuração. Você pode ver nossa solução para moldagem sob pressão, a linha de termorreguladores industriais, testar o seletor de equipamentos ou falar com um técnico.

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