Aula 10 Conformação - Extrusão e Injeção

Introdução ao Processo de Extrusão

O que é a Exclusão?

• A exclusão é um processo preferido para a produção de peças com perfis específicos, como o tijolo mencionado, que possui uma seção transversal projetada para extrusão.

Funcionamento da Extrusora

• A extrusora começa com um misturador que prepara a massa, umedecendo e misturando as matérias-primas para condições ideais de extrusão.

• Após a mistura, a massa é transferida para uma câmara de vácuo onde se remove o ar aprisionado, essencial para evitar bolhas na massa plástica.

Estrutura da Extrusora

• A rosca de extrusão transporta a massa em direção ao bocal, onde ocorre o estreitamento do diâmetro da câmara. Isso aumenta a velocidade da massa e gera esforço de cisalhamento nas partículas.

• O rearranjo das partículas acontece à medida que elas são forçadas pelo estreitamento até chegarem à forma desejada no bocal.

Importância do Vácuo e Plasticidade

• O vácuo é crucial na definição da extrusora; ele garante que não haja ar aprisionado na massa.

• A plasticidade é definida como a capacidade do material se deformar sem retornar à sua forma original após o esforço ser retirado. Essa propriedade é vital para o processo de extrusão.

Tensão de Cisalhamento e Umidade

• A tensão de cisalhamento deve ser superada pela pressão da rosca para permitir o rearranjo das partículas.

• Diferentes teores de umidade afetam a tensão de escoamento; uma umidade elevada facilita a deformação mas pode comprometer a manutenção do formato após moldagem.

Considerações Finais sobre Teor de Umidade

• Trabalhar com uma umidade intermediária (cerca de 40%) em massas argilosas permite melhor controle sobre as propriedades mecânicas durante e após o processo.

Dinâmica do Atrito e Rearranjo de Partículas

Atrito Interno e Resistência ao Rearranjo

• O rearranjo das partículas enfrenta atritos internos, onde maior atrito resulta em maior resistência ao rearranjo, dificultando a abertura da massa.

• A tensão gerada pela força contrária (back pressure) é influenciada pelo atrito entre as partículas, que gera uma pressão oposta à movimentação.

Pressão e Comportamento das Partículas

• As partículas estão sujeitas a forças que as empurram de um lado enquanto são mantidas firmes do outro, criando um espaço contido.

• O atrito com as paredes da extrusora também impacta o comportamento das partículas, que são pressionadas para escapar.

Comparação com Prensagem

• A solicitação durante a extrusão difere daquela observada em processos de prensagem, afetando a velocidade de encaminhamento do material.

• Figuras ilustrativas mostram como diferentes perfis de massa afetam a velocidade central na extrusora devido à diminuição do diâmetro.

Gradiente de Velocidade e Cisalhamento

• O ângulo da saída da extrusora é crucial para determinar o gradiente de velocidade entre as partes próximas às paredes e o centro.

• O rearranjo das partículas leva à diminuição do volume dos poros e aumento dos pontos de contato, resultando em maior resistência mecânica.

Microestrutura e Conformação

• O rearranjo das partículas molda a microestrutura do material produzido por extrusão, essencial para obter formatos desejados.

• Para produzir peças sólidas mais espessas, é necessário um motor mais potente devido ao aumento da pressão requerida.

Produtividade e Custos na Extrusão

• Apesar dos custos elevados associados à potência necessária para extrusoras robustas, a produtividade pode ser superior à prensagem.

• A produção em larga escala é viável com extrusoras mesmo considerando os altos investimentos iniciais.

Processo Similar: Injeção Plástica

• O processo utilizado para fabricar pratos plásticos envolve uma máquina chamada Roller que pressiona a massa contra um molde.

Processo de Injeção e Preenchimento de Moldes

Funcionamento da Injetora

• O processo de injeção envolve uma extrusora que não libera o produto diretamente, mas sim a massa que entra em um molde. A massa preenche um espaço vazio até completar sua capacidade.

• Após o preenchimento do molde, a injetora é parada, o molde é aberto e a peça é removida para iniciar a produção da próxima peça.

Desafios no Preenchimento

• Um dos principais problemas na injeção é garantir um bom preenchimento do molde. O design dos moldes deve ser cuidadosamente planejado para evitar falhas durante o processo.

• Dobramentos inadequados na cavidade podem resultar em contatos que não se soldam corretamente, levando a problemas de uniformidade na microestrutura do material.

Importância do Comportamento Plástico

• Para evitar heterogeneidades no preenchimento, é crucial entender como a massa se comporta ao entrar no molde. Um comportamento plástico elevado é necessário para uma injeção eficaz.

• Argilas são materiais plásticos ideais para esse processo, mas requerem uma quantidade significativa de ligante. A remoção desses ligantes é uma etapa crítica.

Aplicações e Limitações da Injeção

• A técnica de injeção permite criar produtos com formatos complexos, embora tenha limitações em relação à espessura das peças produzidas. É importante considerar como será feito o preenchimento dessas espessuras.