A injeção de provetes de diferentes espessuras proporcionou uma comparação entre o enchimento de peças mais finas e mais grossas na máquina ZM3.
Apresentação de resultados
A cada injeção na máquina ZM3, a moldação dos provetes permitia obter um provete de 2,5 mm de espessura e outro de 1,5 mm de espessura. O sistema de gitagem de cada uma destas cavidades foi dimensionado conforme o descrito no capítulo 2.2.6, sendo que apenas o volume a preencher e o tempo de enchimento recomendado variou no dimensionamento destes. Assim, verifica-se um sistema de gitagem equivalente para cada uma das cavidades.
Para averiguar a influência da espessura no enchimento e nas propriedades das peças, usar-se- ão os ensaios realizados no capítulo 8 desta dissertação.
Assim, os valores necessários para a análise de resultados neste capítulo estão representados nas Tabela 9 e 10.
Análise de resultados
Desde logo, é possível constatar que, devido à percentagem da presença de mal cheios registada nos provetes de 1,5 mm, o enchimento de espessuras mais finas é mais difícil que o enchimento de espessuras mais grossas. Em nenhum dos ensaios realizados se constatou este defeito nos provetes de 2,5 mm de espessura, enquanto, nos provetes de 1,5 mm de espessura, existiram sempre mal cheios para qualquer condição de ensaio. Houve, inclusivé, uma destas condições que não providenciou nenhum provete de 1,5 mm de espessura totalmente preenchido (condição C).
O enchimento dificultado das espessuras mais finas é justificado pelo arrefecimento do metal, que se faz das paredes das moldações para as zonas mais centrais da peça. Assim, como nos provetes menos espessos existe uma distância ao centro da peça menor, o metal solidifica mais rapidamente, entupindo as cavidades. Tal não permite o enchimento completo das peças. Este efeito pode ser contrariado por um maior sistema de gitagem que providencia menores tempos de enchimento da cavidade e ,consequentemente, uma circulação mais rápida do metal no enchimento. Também se pode utilizar um aumento da temperatura metal injetado, um isolamento das moldações ou um aumento da pressão de compactação, como já referido anteriormente, para melhorar o enchimento
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das peças (Braga Jr; de Lima, Freitas, e Magalhães 2003). Para além disso, como se tem uma cavidade com dois provetes de espessuras diferente, é natural que o metal preferencialmente encha o provete mais grosso primeiro, já que os canais de gitagem são maiores para esse mesmo. Isto pode fazer com que o provete mais fino só encha na parte final da injeção, onde o metal já está mais frio e menos fluido. Assim, os mal cheios terão tendência a formar-se unicamente no provete mais fino. No entanto, esta é uma hipótese que não é possível de confirmar visualmente, pelo que se teria de fazer simulações de forma a confirmar a sua veracidade.
No que se refere à porosidade, no gráfico da Figura 56, apresenta-se a porosidade dos provetes de 2,5 mm e 1,5 mm para as diferentes condições de ensaio (ver Tabelas 9 e 10).
Figura 56 - Gráfico com a porosidade entre provetes de 2,5 mm e 1,5 mm de espessura para diferentes condições de injeção. Conforme é possível visualizar, para qualquer uma das condições de ensaio, existem diferenças significativas de porosidades nos provetes de 1,5 mm de espessura, comparativamente com os de 2,5 mm de espessura. A justificação para as mais baixas porosidades nos provetes mais finos pode residir na hipótese apresentada anteriormente de o provete de 1,5 mm apenas encher na parte final da injeção, tendo todo o caudal da bomba para ele disponível. Isto significaria que este provete apresentaria um tempo de enchimento da cavidade muito baixo, o que corresponde, teoricamente, mais baixas porosidades nas peças.
Já em termos de tensão de rotura, conforme já explicado anteriormente no capítulo 8.1, apenas foram realizados ensaios de tração nos provetes de 1,5 mm para as condições A por questões de
3,41 3,43 4,46 3,83 3,96 5,51 2,69 2,36 2,55 2,69 3,43 0 1 2 3 4 5 6 7 8
Condição A Condição B Condição C Condição D Condição E Condição H
Po ro sid ad es m éd ias [ % ]
Porosidade entre provetes de 2,5 mm e 1,5 mm para
diferentes condições de injeção
Provete 2,5 mm Provete 1,5 mm Sem d ad o s
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disponibilidade. Seguidamente, apresenta-se um gráfico na Figura 57 com a variação da tensão de rotura entre os provetes de 1,5 e 2,5 mm de espessura para as condições de injeção A.
Figura 57 - Gráfico com a tensão de rotura em provetes de espessura diferente.
Perante os resultados aqui expressos, existe uma diferença significativa de propriedades nos dois provetes. Isto pode ser explicado pela menor porosidade dos provetes de 1,5 mm, como visto anteriormente, mas também será explicado pela natural melhoria da tensão de rotura em ensaios de tração com provetes mais finos, como se pode visualizar na Figura 58.
Figura 58 - Efeito da espessura nos provetes de zamak num ensaio de tração (Association 2017).
251 289 0 50 100 150 200 250 300 350 Condição A Te n são d e r o tu ra [MPa]
Tensão de rotura em provetes de diferente espessura
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A explicação para esta melhoria poderá estar no mais fino tamanho de grão presente nos provetes mais finos, já que estes arrefecem mais rapidamente devido à sua menor espessura (Silva, Alves, e Marques 2013).
Conclusões
É possível concluir que a espessura das peças pode influenciar o enchimento, na medida em que quanto mais finas, mais difícil é o seu enchimento. No entanto, isto pode ser consequência de um enchimento seletivo da cavidade, já que pode ter acontecido que o provete de 2,5 mm tenha enchido primeiro que o de 1,5 mm de espessura, devido aos tamanhos diferentes dos canais de gitagem. Porém, esta hipótese necessita de confirmação por simulação em computador. Para além disso, constatou-se menores porosidade nos provetes mais finos que nos provetes mais grossos, o que pode ter acontecido devido ao enchimento mais tardio, mas com a total capacidade da bomba, do provete de 1,5 mm de espessura. Além do mais, obtiveram-se melhores propriedades mecânicas para os provetes de 1,5 mm de espessura.
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