Trabalho Conformacao Mecanica - Termoplasticos e Processamentos

Instruções para trabalho Disciplina Conformação Mecânica Curso Engenharia Mecânica Professor Tarcísio José de Almeida Modalidade Individual Valor 10 pontos O objetivo deste trabalho é permitir ao aluno aplicar os conceitos aprendidos sobre termoplásticos e seus processamentos durante a disciplina Este trabalho é dividido em 2 fases conforme abaixo FASE 1 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO SOBRE O TEMA Nesta fase o aluno deverá preparar um referencial bibliográfico sobre o tema ao qual ele foi designado de acordo com a tabela de temas apresentada ao final deste documento Deverão ser abordados os seguintes tópicos O que é termoplástico Qual a característica marcante do material escolhido como tema Quais as principais aplicações do termoplástico em questão Quais os tipos de processamentos e máquinas envolvidas Como são determinadas as variáveis de processo na injeção de peças deste material pressão e força de injeção força de fechamento e tempo de resfriamento Quais os principais defeitos na injeção deste material Como evitálos FASE 2 ESTUDOS DE CASO Nesta fase o aluno deverá escolher 5 cinco peças fabricadas a partir do termoplástico da fase 1 fotografálas individualmente e explicar caso a caso o porquê da escolha desta matéria prima para manufatura das mesmas INFORMAÇÕES IMPORTANTES Local de entrega Campo de tarefas na disciplina do Canvas em formato PDF Data limite de entrega 20112022 até as 2359 Valor 10 pontos sendo 5 na fase 1 e 5 na fase 2 Formato Digitado em conformidade com as normas ABNTPUC Minas conforme diretrizes do link abaixo httpportalpucminasbrimagedbdocumentoDOCDSCNOMEARQUI20160217102 425npdf Obrigatoriedade de formatação Capa lista de ilustrações lista de tabelas sumário e referências bibliográficas Aluno Nome Material 632800 Alberto Magno Machado POLIETILENO 677022 Alexandre Varella Valadares Braga 613884 Alison Ramos de Oliveira Lopes 590960 Altair Lucas Gonçalves da Silva 618798 André Lucas Faria Chaves 493729 Arthur Leonardo Pereira Lisboa 617091 Artur Fernandes Braga de Menezes 634452 Bruna Stefany Pereira 631561 Bruno Costa Godinho 507929 Caio Brettas Veloso POLIPROPILENO 288215 Carlos Eduardo de Oliveira 608819 Christian Rodrigues Fraga da Silva 587744 Daniel Cabral Pinto 594571 Davi Pereira de Castro Parentoni 683787 Eduardo Martins Vitorio 560141 Gabriel Alves Fernandes 591619 Gabriel Ferreira Carvalho Dilly 673958 Gabriel Lucca Queiroz Viveiros 713113 Gabriel Mena Tôrres 619755 Gilberto Augusto Rodrigues Lara 619899 Henrique Hauck Dornellas Dutra 587799 Henrique Mascarenhas Cotta POLIESTIRENO 504852 Igor Santana Azevedo 650778 Jackson Douglas Carvalho Bahia 645374 Jairo Gabriel Morais Pavão Passos 632054 Joao Victor Castelo Branco Tanure Campos 751056 João Victor Las Casas Marques 589334 João Victor Mourão Macieira 618112 Lucas Rocha Prates 623894 Lucas Souza Costa NYLON 481783 Luiza Cristina Perígolo de Oliveira 539906 Marcus Vinicius Rodrigues 651599 Matheus Ener Gonçalves 590969 Matheus Fantaguzzi Praça 587813 Matheus Henrique Lima Miranda 553577 Nicolás Fune Vieira Silva POLICARBONATO 597910 Nilton Vinicius Werneck de Oliveira 606583 Otavio Nepomuceno Brito 541887 Pedro Henrique Ferreira Duarte 659498 Pedro Rodrigues de Castro 673249 Raboni Cesario Rocha 577570 Rafael Silva Ferreira Rodrigues ABS 677460 Renato Basilio dos Santos Junior 645527 Ronald Jose da Silva Costa 623560 Samuel Tadeu Alves Lopes 637029 Stéfane Martins Vasconcelos 628340 Victor Silveira Ferreira 683147 Vinicius Nepomuceno Lopes PET 646575 Vitor Barbosa Firmino 652697 Vitor Pinheiro Pereira 684060 Wugleisom Miguel de Jesus 641833 Yuri Martins de Jesus Couto PONTIFÍCIA UNIVERSIDADE CATÓLICA DE MINAS GERAIS ENGENHARIA MECÂNICA Conformação mecânica Vitor Trabalho de Termoplásticos e seus processamentos Belo Horizonte 2022 LISTA DE FIGURAS Figura 1 EMBALAGENS PET6 Figura 2 MÁQUINA INJETORA7 Figura 3 MOLDAGEM POR EXTRUSÃO8 Figura 4 MOLDAGEM DE SOPRO POR INJEÇÃO8 Figura 5 RESINA PET INCOLOR9 Figura 6 GARRAFA PET COCACOLA12 Figura 7 MINI FRASCO ÁLCOOL13 Figura 8 FRASCO PET PARA DETERGENTE13 Figura 9 PROTETOR FACIL14 Figura 10 FITA PET DE ARQUEAR15 LISTA DE TABELAS Tabela 1 ALGUNS POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS COMUNS5 Tabela 2 AÇÕES PARA CORREÇÃO DAS ANOMALIAS DE INJEÇÃO10 SUMÁRIO 1 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO SOBRE O TEMA5 11 O QUE É TERMOPLÁSTICO5 12 QUAL A CARACTERÍSTICA MARCANTE DO MATERIAL ESCOLHIDO6 13 QUAIS AS SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES6 14 QUAIS OS TIPOS DE PROCESSAMENTOS E MÁQUINAS ENVOLVIDAS7 15 COMO SÃO DETERMINADAS AS VARIÁVEIS DE PROCESSO NA INJEÇÃO DE PEÇAS9 16 QUAIS OS PRINCIPAIS DEFEITOS NA INJEÇÃO DESTE MATERIAL COMO EVITÁ LOS10 2 ESTUDO DE CASO11 21 GARRAFA PET DE COCACOLA11 22 MINI FRASCO PET DE ÁLCOOL EM GEL12 23 FRASCO PLÁSTICO PARA DETERGENTE13 24 PROTETOR FACIAL EM MATERIAL PET14 25 FITA DE ARQUEAR DE POLIÉSTER PET14 REFERÊNCIAS16 5 1 REFERENCIAL BIBLIOGRÁFICO SOBRE O TEMA 11 O QUE É TERMOPLÁSTICO Segundo Callister 2008 termoplástico é um tipo de polímero que tem a capacidade de passar por etapas de fundição e solidificação por diversas vezes processo na qual denominado como reversíveis Na tabela 1 o autor Shackelford elenca os principais polímeros termoplásticos comuns de acordo com sua representatividade no mercado Conforme podese observar o Polietileno é o destaque com 29 sendo que em 2017 estimase em 34 de acordo com o site Compostos 2022 TABELA 1 ALGUNS POLÍMEROS TERMOPLÁSTICOS COMUNS FONTE ADAPTADO DE SHACKELFORD 2008 Shackelford 2008 destaca que os polímeros termoplásticos quando submetidos a aquecimento se tornam moles e deformáveis características nas quais estão presentes em moléculas poliméricas lineares Outras propriedades citadas dos termoplásticos são as similares existentes com os metais citando o aumento da ductilidade em altas temperaturas e a sua redução durante o resfriamento Tais 6 características os aproximam contudo não se espera que os comportamentos de ambos sejam reproduzidos totalmente em consonância embora um grande esforço tem sido feito para melhorar a resistência e rigidez dos termoplásticos com o objetivo de substituir aplicações em que os metais possuem utilização em larga escala nos dias de hoje 12 QUAL A CARACTERÍSTICA MARCANTE DO MATERIAL ESCOLHIDO O material escolhido PET tem como característica marcante a alta resistência mecânica e química suportando impactos e o contato com agentes agressivos 13 QUAIS AS SUAS PRINCIPAIS APLICAÇÕES O fácil manuseio em decorrência de sua leveza e ao mesmo tempo resistente faz do material PET um dos materiais mais utilizados pela indústria de alimentos e bebidas Figura 1 o preferido para substituir as embalagens de vidro e alumínio A possibilidade de reciclagem e produção a baixo custo em larga escala tem elevado sua produção ano após ano Além disso o PET também se faz presente no emprego de embalagens para detergentes e óleos algumas peças automobilísticas tecidos vassouras potes entre outras aplicações COMPOSTOS 2022 FIGURA 1 EMBALAGENS PET FONTE RECICLA CLUB 2021 7 14 QUAIS OS TIPOS DE PROCESSAMENTOS E MÁQUINAS ENVOLVIDAS De acordo com Simêncio 2016 os principais processamentos para fabricação de materiais poliméricos são a moldagem por injeção extrusão e a sopro No processo por injeção ocorre o aquecimento da matériaprima para que o mesmo seja injetado no interior do molde até que se resfrie O ciclo completo de injeção envolve a abertura e fechamento do molde injeção do material fundido recalque resfriamento e retirada da peça A máquina envolvida nesse processo é a máquina injetora conforme Figura 2 abaixo FIGURA 2 MÁQUINA INJETORA FONTE SIMÊNCIO 2016 Na moldagem por extrusão Callister 2008 explica que a moldagem do termoplástico ocorre sob pressão através de uma matriz de extremidade aberta onde uma rosca transporta o material peletizado por uma câmara enquanto o mesmo é compactado fundido conformado como uma carga contínua de fluído viscoso Conforme essa massa fundida é forçada a atravessar o orifício da matriz sua extrusão e formato ganham forma Na Figura 3 uma ilustração de uma máquina extrusora e seus principais elementos 8 FIGURA 3 MOLDAGEM POR EXTRUSÃO FONTE SHACKELFORD 2008 Segundo Schleich 2020 na modelagem de sopro por injeção a formação da peça plástica ocorre por meio de algumas etapas começando pelo aquecimento da préforma que possui um formato de tubo seguido pelo seu amolecimento Na sequência o molde se fecha e um ar comprimido é soprado dentro do tubo a alta pressão fazendo com que préforma se expanda por todo o interior da cavidade interna do molde adquirindo assim o seu formato Após etapa de conformação o molde se abre para extração da peça visto etapas na Figura 4 FIGURA 4 MOLDAGEM DE SOPRO POR INJEÇÃO FONTE STARK FERRAMENTARIA 2020 9 15 COMO SÃO DETERMINADAS AS VARIÁVEIS DE PROCESSO NA INJEÇÃO DE PEÇAS Segundo Manrich 2005 As principais váriaveis de processo na injeção de peças pressão força de injeção força de fechamento e tempo de resfriamento possuem um fator fundamental na qualidade final do produto Para definição dessas variáveis o processista deve levar em conta alguns fatores como o tipo de molde empregado espessura e tamanho da peça se o máquinário encontrase em bom ou mal estado as propriedades da matéria prima e a porcentagem de resina Figura 5 virgem e reciclada utilizada no processo FIGURA 5 RESINA PET INCOLOR FONTE GLOBALPET 2022 Manrich 2005 destaca que nem todos os problemas de qualidade se resolvem apenas com a realização de ajustes na máquina pois em alguns casos a matéria prima recomendada pode ser insubstituível ou seja se um determinado molde foi projetado para utilizar uma matériaprima especifica e o molde funcionar bem o mesmo molde pode não apresentar os mesmos resultados desejados caso o polímero seja alterado Nesta situação mesmo alterando os parâmetros de processo de injeção correse o risco propriedades desejadas não se manterem em detrimento das propriedas que se obteria com o polímero original Analisando mais a fundo as propriedades da matéria prima para definição dos parâmetros de processo na injeção é fundamental conhecer a viscosidade densidade calor específico condutividade térmica e a temperatura de amolecimento do material utilizado MANRICH 2005 10 16 QUAIS OS PRINCIPAIS DEFEITOS NA INJEÇÃO DESTE MATERIAL COMO EVITÁLOS De acordo com Harada 2004 os principais defeitos causados na injeção do material são Injeções incompletas Superfície opaca sem brilho Manchas de queimado Bolhas Marcas de junção Aderência no bico ou na cavidade Marcas oblíquas linhas prateadas Mica Rebarba na peça Manchas pretas ou degradação da cor Deformação ou contração excessivas Algumas ações e rotinas são fundamentais estarem no radar dos operadores manutentores e ferramenteiros pois os defeitos de injeção podem ser originados pelo material máquina ou molde Na Tabela 2 alguns pontos importantes a serem analisados de modo a eliminar os defeitos HARADA 2004 TABELA 2 AÇÕES PARA CORREÇÃO DAS ANOMALIAS DE INJEÇÃO FONTE ADAPTADO DE HARADA 2004 11 2 ESTUDO DE CASO Feito o referencial bibliográfico nessa etapa serão selecionadas cinco peças fabricadas a partir do material PET designado a equipe Em uma breve pesquisa na internet constatouse diversos produtos em nosso cotidiano e a escolha delas seguiu o seguinte critério 1 peça para armazenamento de bebida 1 peça para armazenar produto antisséptico 1 peça para armazenamento de produto de limpeza 1 peça para proteção facial 1 material para prender objetos Durante a seleção foram priorizadas as peças de fácil acesso disponíveis em casa e para completar selecionouse um material amplamente utilizados nas indústrias A seguir listados cada um seguindo a ordem citada acima 21 GARRAFA PET DE COCACOLA A CocaCola é uma das bebidas mais consumidas no mundo Está presente em quase todas as refeições e seu consumo abrange todas as faixas etárias da sociedade sendo encontrada em supermercados restaurantes postos de combustíveis farmácias entre outros Devido ao alto volume de produção e posterior necessidade de reciclagem tornase interessante a fabricação da garrafa de CocaCola Figura 6 em material PET pois além disso apresenta menor massa se comparado ao vidro fato este que facilita seu manuseio 12 FIGURA 6 GARRAFA PET COCACOLA FONTE O AUTOR 2022 22 MINI FRASCO PET DE ÁLCOOL EM GEL O álcool em gel sempre foi um produto muito importante nas clinicas médicas especialmente em salas de cirúrgia como um produto antisséptico Contudo com a pandemia da Covid19 sua demanda passou a aumentar com as recomendações das autoridades médicas como modo de prevenção Os minis frascos trazem a praticidade e facilidade de manuseio e são fabricados em material PET Figura 7 em razão dos mesmos motivos presentes na garrafa de CocaCola Baixo peso e custo de fabricação Para o consumidor existem outras vantagens como por exemplo a transparência da embalagem que permite a visualização do produto a alta resistência evita uma quebra caso o mesmo seja derrubado no chão além de preservarem o produto até o fim de seu consumo 13 FIGURA 7 MINI FRASCO ÁLCOOL FONTE O AUTOR 2022 23 FRASCO PLÁSTICO PARA DETERGENTE O detergente é outro produto altamente imprescindível em nosso cotidiano pois graças a ele é possível realizar limpezas domésticas como pisos azulejos pratos talheres panelas e em diversas outras situações Tal função faz com que a maioria das residências tenham ao menos um frasco para usar em algumas das finalidades citadas acima e seu armazenamento em frasco plástico PET Figura 8 não modifica as características do líquido armazenado FIGURA 8 FRASCO PET PARA DETERGENTE FONTE O AUTOR 2022 14 24 PROTETOR FACIAL EM MATERIAL PET O protetor facial em material PET Figura 9 mais conhecido como viseira pode ser utilizado para diversas aplicações como por exemplo na prevenção de contaminação de doenças transmissíveis através do ar proteção de máquinas e equipamentos bem como evitar contato com poeiras calor luminosidade excessiva e inalação de um produto tóxico durante alguma atividade no trabalho Neste último caso apresenta como vantagem a resistência à corrosão e ao desgaste bem como sua cor transparente não prejudica a visão FIGURA 9 PROTETOR FACIL FONTE O AUTOR 2022 25 FITA DE ARQUEAR DE POLIÉSTER PET As fitas de arquear em material PET Figura 10 são utilizadas para arqueação de pallets e grandes volumes de produtos na qual exigem uma alta resistência grau de tensionamento em razão de seu peso elevado Uma de suas vantagens é a possibilidade de substituir a fita de aço proporcionando maior segurança na aplicação e facilidade na armazenagem 15 FIGURA 10 FITA PET DE ARQUEAR FONTE O AUTOR 2022 16 REFERÊNCIAS CALLISTER JR WILLIAM D Ciência e Engenharia dos Materiais uma introdução 7 edição LTC Livros Técnicos e Científicos Editora SA Rio de Janeiro 2008 HARADA J Moldes para injeção de termoplásticos projetos e princípios básicos 1 edição Artliber Editora São Paulo 2004 MANRICH SILVIO Processamento de termoplásticos 1 edição Artliber Editora São Paulo 2005 SHACKELFORD JAMES F Introdução à ciência dos materiais para engenheiros 6 edição Pearson Education São Paulo 2008 SIMÊNCIO ÉDER CÍCERO ADÃO Ciência dos materiais Editora e Distribuidora Educacional SA Londrina 2016 COMPOSTOS Disponível em httpswwwcompostoscombrblogindustriatiposdeplasticos Acesso em 17112022 GLOBALPET Disponível em httpswwwglobalpetsacombrprodutos Acesso em 18112022 RECICLA CLUB Disponível em httpsreciclacluboqueeagarrafapet Acesso em 17112022 STARK FERRAMENTAS Disponível em httpswwwstarkferramentariacombrentendendooprocessodemodelagempor soproplastico Acesso em 18112022