Análise de Fadiga Térmica em Moldes


A fadiga termo-mecânica é a sobreposição de um carregamento mecânico cíclico, que leva à fadiga de um material, com um carregamento térmico cíclico. No caso dos moldes, este é um ponto importante que deve ser considerado. Para um bom projeto de um molde é crucial garantir a eficiência do processo produtivo e seu correto funcionamento ao longo da vida útil. A simulação de injeção já é u standard da indústria, o que garante a qualidade necessária da peça final. Contudo, a simulação estrutural e térmica de um molde também necessita ser adotada para evitar falhas por fadiga térmica ou por dimensionamento errático.

Os mecanismos presentes na fadiga termo-mecânica são:

  • Fluência
  • Fadiga
  • Oxidação

Estes factores variam de importância consoante os parâmetros de carregamento. Quando o carregamento termo-mecânico aumenta ao mesmo tempo, este processo é denominado como fluência.

O carregamento termo-mecânico fora de fase (variação de temperatura ao longo do tempo está desfasada da variação de pressão) é dominado pelos efeitos da oxidação e da fadiga. A oxidação enfraquece a superfície do material, criando falhas e locais de propagação de fissuras. À medida que a fissura se propaga, a superfície da fissura recém-exposta oxida-se, enfraquecendo ainda mais o material e permitindo que a fissura se estenda.

Um terceiro caso ocorre quando a diferença de tensão é muito maior do que a diferença de temperatura. A fadiga sozinha é a causa motriz da falha neste caso, fazendo com que o material falhe antes que a oxidação possa ter um efeito muito maior.

Para estudar estes fenômenos, existem modelos para prever o comportamento e a vida útil dos materiais. Contudo, os softwares usados atualmente na indústria dos moldes não permitem efetuar este tipo de análises.

Para preencher esta lacuna, a ANSYS introduziu no mercado uma solução que permite:

  • Analisar a vida à fadiga dos componentes/molde – Número de ciclos que estes irão aguentar;
  • Verificar a tensão no molde provocada pela contracção da peça plástica
  • Prever o impacto provocado pelos extractores
  • Dimensionar e estudar o número e posicionamento ótimo dos extractores

Agora é possível de uma forma rápida, importar os resultados das análises de enchimento para o ANSYS e obter os esforços aplicados nos componentes/molde de aço.

Para isso, necessitará apenas de definir previamente “Sondas de Medição” na sua análise de enchimento e proceder de forma idêntica. Posteriormente, importando os resultados do simulador de moldagem por injeção e temperatura no ANSYS, poderá fazer uma análise baseada nestes dados.

 

Figura 1 – Análise de enchimento

Com ANSYS, poderá obter resultados para todos os pontos descritos acima, potenciando o seu conhecimento acerca do processo. Com este conhecimento, poderá testar diversos cenários, otimizando assim a vida do molde e dos seus componentes.

Desta forma, conseguirá garantir a integridade dos seus componentes/molde, poupando tempo e recursos!

Figura 2 – Vida à fadiga – Número de ciclos máximo – 1734

 

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