Os resultados obtidos para o projeto mecânico seguindo o procedimento proposto necessitam de uma verificação para validar sua resposta ao problema físico. Para essa tarefa foi realizado uma análise de elementos finitos utilizando um programa comercial, o CosmosWorks. A escolha desse programa foi devida basicamente devido ao CosmosWorks ser um plug-in do SolidWorks, que é o programa de CAD disponibilizado pelo CIMJECT (Centro Integrado de Manufatura de Componentes de Plástico Injetado), local onde foi desenvolvida essa dissertação. Essa escolha facilitou a realização das análises, já que, o modelo tridimensional gerado no CAD era imediatamente reconhecido pelo CAE sem a necessidade de conversão ou ajustes.
O procedimento para a realização dessa análise foi iniciado com o modelamento sólido do pote de sorvete no tamanho natural, já que a contração pode ser incluída no modelo do molde com o uso de uma ferramenta do SolidWorks. Após obter o modelo tridimensional do pote, foi realizado o modelamento do inserto e placa porta fêmea, seguindo as dimensões estabelecidas no dimensionamento mecânico, gerado a partir do procedimento proposto. Com o modelo do pote e do inserto foi usado uma ferramenta do CAD, para a geração automática da fêmea, prevendo a contração da matéria-prima. O modelamento da placa porta fêmea foi finalizado com a realização da montagem do inserto dentro da placa.
Devido à simetria da placa porta fêmea o modelo foi dividido em quatro partes iguais. Tal procedimento diminui o tempo de análise uma vez que reduz a quantidade de cálculos que devem ser realizados pelo computador. Portanto, para obter o modelo lA da placa, o sólido da placa porta cavidade foi submetido a dois cortes, seguindo as linhas de centro.
As forças foram dispostas como na aplicação real. A pressão de injeção de 100 MPa, foi aplicada sobre as paredes da fêmea, que estão em contato com o plástico fundido. Na superfície de fechamento da placa porta fêmea, existe a atuação da força de fechamento do molde, que é a pressão de injeção multiplicada pela área projetada da peça, segundo equação 2.1. Essa força deve ser acrescida de um coeficiente de segurança de 10%, acrescendo a força aplicada pela unidade móvel da máquina injetora, garantindo a manutenção do fechamento durante a aplicação da pressão de injeção. Portanto, o valor da força de fechamento agindo sobre a superfície superior da placa porta fêmea, no momento da máxima pressão de injeção é 10% [13] da força
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de fe c h a m e n to c a lc u la d a , o u seja, 2 3 ,6 ’ T o n . A s re striçõ e s fo ra m a p lica d a s em três faces do
m o d e lo . N a s u p e rfíc ie da base da p la c a p o rta fê m e a , re s trin g in d o to d o s os deslo ca m e n to s e nas
paredes la te ra is, onde f o i im p o s ta a c o n d iç ã o de s im e tria na s u p e rfíc ie p o r m o tiv o da re a liza çã o
d o c o rte (p a ra fic a r lA d o n a tu ra l). Esse p ro c e d im e n to não p e rm ite o d e slo ca m e n to na d ire ç ã o do corte. A F ig a ra 5.7 , m o s tra a a p lic a ç ã o das cargas e as re striçõ e s n o m o d e lo . A s setas em pretas
representam a a p lic a ç ã o da carga, e n qua nto as brancas representa m as restrições.
F ig u ra 5 .7 - C o n d iç õ e s de c o n to rn o para o estudo de caso d o p o te de sorvete
A p ó s a a p lic a ç ã o das co n d içõ e s de c o n to rn o f o i gerada a m a lh a de e le m e n to s fin ito s ,
u tiliz a d a para a re a liza çã o d o c á lc u lo e s tru tu ra l do m o d e lo apresentado. A m a lh a usada nesse
m o d e lo está ilu s tra d a na F ig u ra 5.8.
armlise _1 _4-1 _4
F ig u ra 5.8 - M a lh a de ele m e n to s fin ito s para o estudo de caso d o p o te de sorvete
A p ó s a geração da m a lh a de ele m e n to s fin ito s , os c á lc u lo s fo ra m re a liz a d o s p e lo program a.
O CosmosWorks g e ro u v á rio s re su lta d o s, p o ré m , para e fe ito de co m p a ra çã o e v e rific a ç ã o das equações usadas p e lo p ro c e d im e n to , fo ra m a valiada s o d e slo ca m e n to , que é o fa to r re s tr itiv o de
p ro je to , e a tensão de V o n M is e s que, segundo SfflGLEY [3 0 ], é a m e lh o r te o ria para c r ité r io de
fa lh a para m a te ria is dúcteis.
N a F ig u ra 5.9, está ilu s tra d a o d e slo ca m e n to to ta l do m o ld e . É p o ssíve l o b se rva r que o
m a io r d e slo ca m e n to o c o rre na parede m a io r e está lo c a liz a d a n o m e io e na p a rte s u p e rio r da
m esm a. O v a lo r dessa d e fo rm a ç ã o é de 0 ,1 3 6 m m , que co m p a ra d o c o m o v a lo r de p ro je to , 0,2
m m , apresenta u m a d ife re n ç a p e rc e n tu a l de a p ro x im a d a m e n te 30% . C o n tu d o , v e rific a -s e que a
parede d o m o ld e d e fle te m enos que o p e rm itid o , p o rta n to , o d im e n s io n a m e n to m e c â n ic o da p la c a
p o rta fê m e a c o n d u z à obte n çã o de u m a p la c a s u fic ie n te m e n te ro b u s ta que, m e sm o d e v id o à ação
das cargas de tra b a lh o , ir á p ro d u z ir c o m p o n e n te s d e n tro da e sp e c ific a ç ã o de to le râ n c ia
129
anafeejl_4-1_4:: Síatic Disptacement Umts: mm URES
n
1.365e-001 1.251 e-001 1.137e-001 1 023e-001 3 097&-002 K7.960e-002 |6ü23e-002 15.686e-002 1 45480-002 ^3.411e-002 1 2.274e-002K
137e-002 000e-030F ig u ra 5.9 - D e fo rm a ç ã o do m o ld e p a ra o estudo de caso d o p o te de sorvete
T a m b é m f o i v e rific a d a a m á x im a tensão que a p la c a p o rta fê m e a a tin g e , c o m a ação da
pressão de in je ç ã o . C o m o j á m e n c io n a d o a n te rio rm e n te , o aço A IS I 4 1 4 0 n o rm a liz a d o f o i
s e le cio n a d a para a m a n u fa tu ra das placas, d e v id o a ser tra d ic io n a lm e n te usado para esse
e le m e n to , sendo que sua tensão m á x im a de escoam ento é 655 M P a e a de ru p tu ra , de 1020 M P a .
O v a lo r o b tid o na a n á lise f o i c o n fro n ta d o c o m a tensão de escoam ento m á x im a a d m itid a p o r esse
aço, sendo que a m esm a não pode ser ultrapassada. N a F ig u ra 5 .10, pod e ser obse rva d o que o
v a lo r m á x im o de tensão a tin g id o não ultrapassa a tensão de escoam ento d o m a te ria l. M e s m o
assim , é im p o rta n te c o m p re e n d e r que o m á x im o v a lo r de tensão é p o n tu a l e, a lé m disso, não está
na área c rític a do re fe rid o p ro je to , j á que se lo c a liz a no fu ro do e x tra to r. A re g iã o de tensão m a is
e levada , das áreas m o ld a n te s , é o ra io da peça. C o n tu d o , esse v a lo r está b e m a b a ix o d o lim ite de
escoam ento m e n c io n a d o a n te rio rm e n te , p o rta n to , o m o ld e está co rre ta m e n te d im e n s io n a d o .
Esses b a ix o s v a lo re s de tensão, c o m p a ra d o c o m o lim ite do aço e m pregad o, j á eram
esperados, p o is o m o ld e de in je ç ã o te m c o m o re q u is ito de p ro je to a d e fo rm a ç ã o m á x im a
p e rm itid a , que te m u m v a lo r b e m re d u z id o e m co m p a ra çã o c o m as dim ensões d o m o ld e .
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E
.181e+007 .243e+006F ig u ra 5 . 1 0 - T ensão de V o n M is s e s p a ra o estudo de caso do p o te de sorvete