SUMÁRIO 1 Introdução
2. REVISÃO BIBLIOGRÁFICA
2.2. LINHAS DE SOLDA
As linhas de solda se formam durante o processo de injeção, na fase de preenchimento do molde quando duas frentes de fluxos se encontram (CAMPO, 2006). Em diversas peças moldadas por injeção, ocorre a formação de linhas de solda, quando o fluxo do polímero fundido se separa e posteriormente se encontra em alguma região (PEIXOTO, 1999). Quando duas frentes de fluxo de lados opostos se encontram de modo frontal, a 180 °, e sem um fluxo adicional, forma-se uma linha de solda denominada de linha de solda fria, de topo ou weldline (Figura 16a), que possui propriedades mecânicas inferiores se comparadas a outras regiões da peça. Quando o encontro das frentes de fluxo ocorre lateralmente, e o fluxo formado por essas frentes ainda tem tempo e pressão para preencher a cavidade do molde é formada uma linha de solda quente, de transmissão ou meldline (Figura 16b),com propriedades mecânicas superiores a de linhas de solda fria
(ANANTHANARAYANAN et al., 2008; MORELLI et al., 2007; OZCELIK, 2011).
Figura 16 – Formações típicas de linha de solda (a) fria e (b) quente. Adaptado de Moldflow (2012).
Ainda outra classificação pode ser utilizada, subdivindo a linha de solda quente em meldline e knitline, conforme a Figura 17. Na meldline o ângulo de encontro das frentes de fluxo é igual ou superior a 135° sendo que as propriedades mecânicas também são superiores em meldlines ( OZCELIK, 2011).
(a)
Figura 17 – Esquema de formação de linhas de solda quente. (a) knitline, (b) meldline e (c) ângulo de encontro de knitline e meldline respectivamente. Adaptado de OZCELIK et al. (2012).
As mudanças nas propriedades ao longo da região de linha de solda dependem de quão homogênea é a união das frentes de fluxo (CAMPO, 2006). A força que mais atua na união das frentes de fluxo são as forças de Van-der-Waals e o emaranhamento das cadeias que ocorre por difusão atômica. Para se ter um comparativo, a energia para quebrar uma ligação covalente C-C é de 83 Kcal/mol, enquanto que a energia para quebrar uma ligação de Van der Waals é de 2-5 Kcal/mol. A linha de solda causa um distúrbio na estrutura do material, sendo uma região que possui orientação molecular desfavorável, pela difusão insuficiente das moléculas (falta de emaranhamentos), caracterizando uma descontinuidade no material. Devido a estas características e também pela formação de concentradores de tensão que atuam como entalhes em V, pode ser uma região onde as propriedades mecânicas são reduzidas (BIERÖGEL et al., 2006; MORELLI et al., 2007).
A formação de concentradores de tensão, chamado também de entalhe em “V”, está relacionada com a camada congelada, resultante da fase de preenchimento da cavidade do molde no processo de injeção. A camada congelada é a região que está em contato com a parede da cavidade, decorrente do resfriamento provocado pela troca térmica entre
o fluxo da resina polimérica e a parede, onde o movimento deste é restringido. Entre as camadas congeladas, forma-se um canal de fluxo, onde a resina flui e preenche a cavidade do molde (IFSUL, 2007). A formação de uma linha de solda fria, gera um entalhe em “V” na última região a ser preenchida pelo fluxo polimérico (Figura 18).
Figura 18 – Formação de concentradores de tensão. Adaptado de Imtech Design (2011).
Ainda, as linhas de solda quente também podem formar concentradores de tensão, ou seja, entalhes em “V”. Em linhas de solda quente, a profundidade do entalhe varia conforme a distância percorrida pelo fluxo polimérico a partir do ponto de encontro das frentes de fluxo (Figura 19). Sendo que mais longe do ponto de encontro (Figura 19b), menor a profundidade do entalhe e maior o ângulo de encontro destas frentes de fluxo adjacentes (YAMADA et al., 2005a).
Figura 19 – Profundidade do entalhe e ângulo de encontro. Adaptado de Yamada et al. (2005a).
Há um grande número de fatores que afetam a resistência e a estética das peças moldadas por injeção. Entre os fatores que influenciam a formação de linhas de solda em moldes de aço estão: tipo de resina polimérica, espessura da peça, geometria da cavidade do molde, número e localização dos pontos de injeção, modificadores de impacto na resina, aditivos que volatilizam durante o preenchimento do molde, reforços (cargas), condições do processo de moldagem (tais como temperatura e viscosidade do termoplástico fundido no momento
de união) e lubrificantes pulverizados sobre a cavidade do molde (CAMPO, 2006; CHEN et al., 2007). Peixoto (1999) cita que é importante verificar o índice de fluidez, a contração do material e a variação de espessura da peça. Ainda, o recobrimento da superfície da cavidade pode melhorar a aparência e a resistência das linhas de solda (CHEN et al., 2009).
As linhas de solda também causam irregularidades na aparência da peça moldada por injeção, tornando-a mais propensa ao desgaste (CAMPO, 2006). Quando visíveis, apresentam-se com um aspecto semelhante a trincas, na superfície do moldado (Figura 20).
Figura 20 – Exemplo de peça injetada com a presença de linha de solda visível. Adaptado de Yudo (2012).
A visibilidade das linhas de solda pode ser correlacionada ao ângulo de encontro das duas frentes de fluxo que darão origem a mesma. Alguns estudos apresentaram que existe uma tendência ao desaparecimento das linhas de solda quando o ângulo de encontro atinge um determinado valor, conhecido como ângulo de desaparecimento, que dependendo do material pode estar entre 120 e 150° (PEIXOTO, 1999). Para avaliar a formação de linhas de solda em peças moldadas por injeção, pode-se realizar uma injeção progressiva, ou short shot (Figura 21), caso já exista o molde. A injeção progressiva consiste em realizar a moldagem por injeção com o preenchimento incompleto da cavidade (HARADA e UEKI, 2012). Outro modo de verificar o preenchimento é utilizar o método da imagem de enchimento para peças de geometria simples, realizada com o uso de régua e compasso ou também por meio de softwares de simulação CAE (PEIXOTO, 1999;
KÓVACS E SIKLÓ, 2010). Através destes softwares, é possível realizar uma análise de fluxo, e determinar parâmetros como pressão de injeção, forma de preenchimento da cavidade do molde, tensões e temperaturas, inclusive nas regiões dos defeitos como linhas de solda e ar aprisionado, permitindo avaliar as características das peças (PEIXOTO, 1999). Kovács e Sikló, (2010) utilizaram o software Moldflow 6.2 em seu estudo para avaliar a formação da linha de solda e sugeriram uma modificação na malha de elementos finitos para alcançar melhores resultados na simulação, já que a mesma apresenta corretamente apenas a localização das linhas de solda. Através de uma malha tipo midplane2 e comprimento de aresta global de 1, 2, 2,5 e 5 mm, foi verificado qual a melhor correspondência entre a peça injetada, pela técnica short shot e a simulação. Inesperadamente, o maior comprimento de aresta global apresentou a melhor correlação para o ângulo de encontro das frentes de fluxo.
Figura 21 – Injeção progressiva de uma placa. Adaptado de Kovács e Sikló (2010).
As linhas de solda nem sempre representam um problema, desde que localizadas em regiões da peça injetada que não sejam críticas. As regiões críticas da peça podem ser de aspectos técnicos, que devem suportar um determinado esforço mecânico, ou estéticos, que
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