Quando em uma matriz de múltiplas posições quebra uma mola de aço, a linha para e o mecânico com a cobertura do ferramental aberta procura fragmentos das espiras por todo o nicho. A mola de poliuretano exclui esse cenário: ela não quebra em estilhaços, mas perde gradualmente o curso, portanto o desgaste é visível antecipadamente. A seguir, analisamos onde o poliuretano supera o aço e a borracha no ferramental de estampagem, quais números confirmam isso e como encomendar uma mola para seu desenho.
O que oferecem as molas de poliuretano na matriz e na prensa
A mola de poliuretano retorna o elemento de pressionamento da matriz à posição inicial da mesma forma que uma espira de aço, porém sem risco de fratura por fadiga e com característica de esforço mais suave. É instalada em extratores, pressionadores, expulsadores e buffers de moldes, onde a peça trabalha em compressão por milhares de ciclos seguidos.
A principal vantagem está no caráter do trabalho. A espira de aço tem característica linear rígida e concentra tensões nas espiras, por isso com o tempo racha perto da extremidade. O poliuretano se deforma em todo o volume, acumula energia e a devolve ao descarregar. A elasticidade de retorno do poliuretano de vazamento livre é de 34-61%, ou seja, o material devolve a maior parte da energia aplicada em vez de dissipá-la em calor e deformação plástica.
Para o projetista isso significa compacidade. Onde uma mola de aço requer um nicho longo para o curso completo das espiras, o elemento de poliuretano fornece o esforço necessário em um curso de trabalho curto. Isso é crítico para matrizes de ação progressiva densamente compostas, onde cada milímetro de altura do pacote conta.
A resistência ao ambiente da matriz também importa. A superfície do ferramental está constantemente coberta de lubrificante e fluido de corte, que corroem e enfraquecem a borracha comum. O poliuretano de vazamento livre tem excelente resistência a óleos técnicos, portanto não incha e não perde esforço pelo contato com eles, e a faixa de trabalho de -60 a +100 °C permite trabalhar tanto em oficina fria quanto no aquecimento do ferramental durante estampagem intensa.
Poliuretano versus mola de aço e borracha: números
Resposta direta: o poliuretano vence em resistência ao desgaste e durabilidade à compressão, o aço no esforço máximo e na temperatura, e a borracha perde para ambos em vida útil. Para que a decisão seja fundamentada, comparemos as características principais pelos dados de referência.
| Característica | Poliuretano de vazamento livre (PU) | Borracha NBR | Aço carbono (St3, St45) |
|---|---|---|---|
| Abrasamento, DIN 53516 | 38-39 mm³ | 80 a 150 mm³ | n/d |
| Temperatura de trabalho | -60 a +100 °C | -30 a +100 °C | -40 a +500 °C |
| Densidade | 1,05 a 1,25 g/cm³ | 1,0 a 1,3 g/cm³ | 7,7 a 7,9 g/cm³ |
| Resistência à tração | 39-87 MPa | 10 a 25 MPa | 370 a 700 MPa |
| Elasticidade de retorno | 34-61 % | 20 a 45% | n/d |
Dois números na tabela resolvem a maioria das discussões em favor do poliuretano. Pelo abrasamento DIN 53516, o poliuretano perde de 38-39 mm³ contra 80 a 150 mm³ da borracha NBR, ou seja, em condições reais de trabalho dura notavelmente mais. Em relação ao valor canônico de referência TIMOL, a resistência ao desgaste do poliuretano é várias vezes superior à borracha padrão, e é por isso que as molas feitas dele não precisam ser trocadas mensalmente.
O aço vence em dois pontos: densidade de 7,7 a 7,9 g/cm³ dá grande massa, e resistência à tração de 370 a 700 MPa é esforço-limite muito alto. Por isso onde é necessário esforço de pressionamento máximo em uma prensa pesada, o aço permanece no lugar. Porém o aço não amortece o impacto, corrói com fluido de corte e se destrói por fadiga. O poliuretano é seis a sete vezes mais leve com o mesmo envelope, não teme óleos e trabalha na faixa de -60 a +100 °C.
Dica do engenheiro: selecione a dureza da mola pelo esforço necessário, e não o contrário. Para um extrator suave, use poliuretano próximo a 80 Shore A; para um pressionador rígido, próximo a 95 Shore A ou a borda inferior da escala D. Deixe folga para a expansão transversal: sob carga, o poliuretano aumenta em diâmetro, e se o nicho estiver justo, a peça trabalhará em expansão e se fará mais rápido.
Onde ficam as molas e como são montadas
As molas de poliuretano são instaladas nos nichos do ferramental de estampagem em coluna-guia ou em furo cego, onde trabalham à compressão entre as placas móvel e fixa. As posições mais comuns são extratores de tira, pressionadores-retentores de dobras na extrusão, expulsadores da peça acabada e buffers que limitam o curso do cursor.
A montagem é simples: a mola é encaixada na haste-guia ou inserida no alojamento de forma que trabalhe estritamente no eixo de compressão. O requisito principal é coaxialidade e ausência de inclinação, pois cargas laterais são prejudiciais a qualquer elastômero. As extremidades da peça são feitas planas e paralelas para que o esforço se distribua uniformemente e não se concentre na borda.
A manutenção resume-se a inspeção periódica. O poliuretano não racha repentinamente, ele gradualmente assenta e perde a altura inicial, portanto pela diminuição do curso de trabalho é fácil planejar a substituição antes que o esforço de pressionamento caia abaixo da norma. Isso elimina as paradas emergenciais características das espiras de aço que quebram sem aviso. Sobre outras soluções resistentes ao desgaste para nós de atrito, consulte a seção catálogo.
Como escolher dureza, seção transversal e curso
A seleção começa pelo esforço necessário e pelo curso admissível, e para eles selecionam-se dureza e seção transversal. O poliuretano TIMOL é fabricado na faixa de dureza de 50 Shore A a 70 Shore D, portanto a mesma geometria pode ser feita macia para amortecimento ou rígida para força.
A rigidez do elemento depende de três parâmetros: dureza do material, área da seção transversal e altura de trabalho. Quanto mais espessa a parede e maior a dureza, maior o esforço com a mesma compressão. Quanto maior a peça, maior o curso disponível. Por isso sob o envelope limitado do nicho, o projetista equilibra entre dureza e seção transversal para obter a característica estabelecida.
É importante prever reserva para compressão. A compressão de trabalho da mola de poliuretano geralmente é mantida dentro de limites que não levam o material ao confinamento completo do volume, caso contrário o esforço cresce abruptamente e o recurso cai. O tecnólogo experiente da fábrica calculará esses limites para o seu ciclo, se forem fornecidos o esforço, o curso e o envelope do nicho. As questões de seleção de dureza para química e abrasivo específicos são detalhadamente abordadas na seção de referência.
Fabricação de molas de poliuretano por desenho na fábrica TIMOL
Encomendar molas de poliuretano para uma matriz específica é possível diretamente na fábrica TIMOL em Dnipro. Fundimos produtos pela tecnologia de vazamento livre, o que permite fabricar tanto molas cilíndricas simples quanto elementos perfilados com furos para guias, rebordos e cintas de assentamento para o seu nicho.
A tecnologia de vazamento livre não requer molde metálico caro para cada tamanho, portanto é economicamente justificável tanto para uma peça unitária de reparo quanto para uma série. As soluções de poliuretano são aplicadas em 12 setores industriais, da metalurgia à mineração, e em cada um a peça é feita para as condições reais do nó.
Envie o desenho, o esboço ou a amostra da mola de aço desgastada, e selecionaremos a dureza, calcularemos o esforço e acordaremos o prazo. Para consulta e cálculo para o seu ferramental, entre em contato pela página de contatos.