Fabrico de suportes de fusíveis por moldagem por inserção

Um suporte de fusível, também designado por suporte de fusível ou bloco de fusível, é um alojamento seguro para um fusível num circuito elétrico. O principal objetivo do fabrico de suportes de fusíveis é manter o fusível no lugar, de forma segura. Isto proporciona o isolamento elétrico necessário para proteger o pessoal e o equipamento de falhas eléctricas como curto-circuitos, sobreaquecimento ou sobreintensidade.

Existem diferentes tipos de suportes de fusíveis, incluindo suportes de fusíveis montados em painéis, montados em placas de circuitos impressos (PCB), suportes de fusíveis com chumbo, suportes de fusíveis em carris e suportes de fusíveis para automóveis. O tipo de suporte é normalmente determinado pela aplicação pretendida. As principais funções de um suporte de fusível de plástico incluem:

• Proporciona uma montagem e ligação seguras: Fornece uma base estável que mantém o fusível firmemente ligado à via eléctrica e evita que se solte devido a factores externos ou vibrações.
• Serve como isolante elétrico para segurança: O fabrico de peças de fusíveis (produção em massa) é normalmente feito utilizando plástico não condutor e resistente ao calor que isola os componentes eléctricos sob tensão para evitar curto-circuitos e choques eléctricos acidentais.
• Facilita a manutenção e a substituição: Os técnicos podem aceder facilmente a um fusível queimado através do suporte para o substituir. Isto minimiza o tempo de inatividade da reparação do circuito.
• Proteção contra os elementos ambientais: O fabrico de suportes de fusíveis é essencialmente concebido para vedar o fusível contra a humidade, o pó e a corrosão. Isto permite-lhes ser utilizados em condições adversas.
• Melhor organização para vários fusíveis: Em aplicações como a indústria automóvel, onde são necessários vários fusíveis, um suporte de fusíveis ajuda a centralizar os diferentes fusíveis para uma melhor gestão de vários circuitos.

Há muitas aplicações que requerem a produção de suportes de fusíveis, incluindo automóveis, maquinaria industrial, electrodomésticos e sistemas de energia renovável. Fornecem soluções económicas e duradouras para curtos-circuitos e outras falhas eléctricas.

Requisitos do cliente

Após uma visita guiada às instalações de produção e à tecnologia da First Mold, um fabricante de suportes de fusíveis ficou convencido de que tinha encontrado o parceiro certo e sentou-se para discutir os pormenores do seu projeto. O cliente pretendia uma ferramenta de produção em massa para o fabrico de peças de fusíveis. Prevê-se que a ferramenta de aço seja utilizada para moldar polibutileno tereftalato (PBT) em suportes de fusíveis.

O cliente pretendia especificamente a moldagem por inserção para o processo de fabrico. Nesta técnica de moldagem, os componentes metálicos, tais como terminais de aço inoxidável, inserções roscadas ou barramentos, são colocados numa cavidade do molde antes da injeção do PBT fundido. Após a injeção, o plástico encapsula as inserções para criar uma peça única e dupla que combina metal condutor com um invólucro de plástico isolante.

Outros requisitos críticos mencionados pelo fabricante do suporte do fusível incluem uma taxa de rendimento de produção em massa ≥90%, tratamento de superfície brilhante padrão e uma tolerância de peça de ±0,05 mm. Cumprir a precisão dimensional era fundamental para uma montagem sem falhas, um desafio constante que tinham com o seu anterior parceiro.

Desafios e soluções

O Diretor de Produção da First Mold, Bowen Huang, reuniu uma equipa de profissionais de ferramentas para debater os possíveis desafios do projeto e encontrar soluções adequadas para cada um deles. Havia desafios peculiares associados ao pedido do cliente. Por exemplo, a criação de um molde de suporte de fusível para moldagem por inserção requer mais atenção do que os moldes normais.

Além disso, embora o PBT seja um termoplástico de engenharia de alto desempenho com elevada força, rigidez e resistência ao calor, sabe-se que tem uma elevada capacidade de absorção de água. Isto pode levar à produção de produtos defeituosos se o processo de produção não for devidamente optimizado.

Deslocamento da inserção durante o fabrico de peças de fusíveis (produção em massa)

Um dos maiores desafios no fabrico de suportes de fusíveis através de moldagem por inserção é a inclinação ou deslocamento da inserção pelo plástico fundido injetado. O mais pequeno dos deslocamentos pode levar ao encravamento da montagem ou a falhas funcionais. Quando não há forma de corrigir a deslocação, todo o lote será eliminado.

Ao contrário de outros fabricantes de moldes para peças fusíveis, a equipa de engenheiros da First Mold resolveu o problema da deslocação da pastilha na fase de conceção do molde. O design inovador, facilitado por um software de ponta, levou a um desvio zero da posição da pastilha na produção em massa de peças de fusíveis, eliminando a sucata na origem.

Desafio com a moldagem de material PBT

Embora o PBT tenha várias vantagens desejáveis em relação aos plásticos normais, enfrenta diferentes contratempos de moldagem, incluindo a rápida cristalização, que pode levar a deformações e retracções elevadas e não uniformes, especialmente quando reforçado com fibra de vidro.

O material PBT tem uma elevada absorção de água e uma contração difícil de controlar. Além disso, a humidade pode quebrar a cadeia molecular do PBT a altas temperaturas. Isto torná-lo-á frágil, diminuirá a sua resistência e criará defeitos de superfície, como manchas ou folgas. A deformação do produto, as dimensões fora da tolerância e a incapacidade de encaixar no equipamento do cliente são alguns dos desafios que podem resultar da humidade excessiva no PBT.

A equipa de engenheiros da First Mold utilizou uma biblioteca de parâmetros de moldagem por injeção especializada para PBT. Isto inclui a secagem a 110^oC a 130^oC durante 3 a 4 horas para baixar o teor de humidade para menos de 0,02%. A temperatura do molde para o fabrico do suporte do fusível foi corretamente gerida em cerca de 70^oC a 90^oC para controlar a cristalização.

Tanto o molde como o design do produto foram cuidadosamente considerados para evitar secções espessas que poderiam levar a marcas de afundamento. Uma combinação de passos de otimização ajudou a First Mold a eliminar completamente o encolhimento, a deformação e as bolhas, com dimensões estáveis do 100%.

Desafio de ferramentas para molde de cavidade única para moldagem por inserção

Muitos fabricantes de moldes não têm experiência na criação de moldes de cavidade única para moldagem por inserção. Embora o fabricante do suporte do fusível tenha inicialmente sugerido um molde de múltiplas cavidades, a equipa de engenheiros da First Mold desaconselhou-o devido à maior probabilidade de ocorrência de defeitos.

No entanto, a falta de experiência na depuração de moldes de cavidade única para o fabrico de suportes de fusíveis pode levar a paragens de produção frequentes, ajustes de moldes e alterações de materiais durante a produção em massa, causando atrasos na entrega e custos descontrolados.

A First Mold utilizou moldes de cavidade única para obter a máxima precisão em vez de moldes de múltiplas cavidades. A equipa concentrou-se exclusivamente em componentes de segurança de controlo eletrónico de alta qualidade, com uma precisão muito superior aos moldes de múltiplas cavidades utilizados pelos concorrentes.

Resistência de ligação insuficiente entre a inserção de plástico e de metal

Parâmetros de moldagem incorrectos, contaminação da superfície e falta de interbloqueio mecânico são alguns dos factores que podem levar a uma ligação insuficiente entre o plástico e o metal na moldagem por inserção. Quando as pastilhas se soltam, rodam ou caem, criam riscos de segurança. Isto pode levar a devoluções diretas por parte dos clientes.

A equipa de engenheiros da First Mold criou um processo de produção em massa maduro para o fabrico de peças de fusíveis através de moldagem por inserção que assegurou 72 horas de produção estável contínua, com uma taxa de rendimento de 93,2%+, muito acima da média da indústria. Este feito foi conseguido utilizando uma combinação de processos, incluindo:

• Limpeza ou desengorduramento correto da pastilha utilizando um banho químico
• Pré-aquecer o inserto a 80^oC a 120^oC para reduzir o choque térmico.
• Jato de areia na superfície da pastilha para a tornar mais áspera e aumentar o encravamento
• Otimização dos parâmetros de injeção, incluindo a velocidade de injeção, a pressão de retenção e o controlo da retração

Fraca consistência dimensional

Outra preocupação do fabricante de suportes de fusíveis era garantir que o produto tinha a precisão dimensional correta. Uma fraca precisão dimensional criará uma situação em que as peças não podem cumprir os requisitos das linhas de montagem automatizadas e só são adequadas para uma montagem manual de baixo nível.

A First Mold implementou um controlo dimensional total do processo para alcançar um Índice de Compatibilidade do Processo (CPK) ≥ 1,325. O produto resultante era perfeitamente compatível com linhas de montagem automatizadas para clientes de topo de gama.

O que o cliente ganhou com as soluções da First Mold

Não nos limitámos a enviar um molde de cavidade única ao cliente. A First Mold forneceu uma ferramenta completa com documentação para otimização do processo que assegura uma produção consistente de suportes de fusíveis de alta qualidade. Tirando partido das capacidades de hardware e software das nossas instalações, bem como de uma equipa de engenheiros com conhecimentos avançados em ferramentas de moldes, a First Mold entregou ao cliente o molde de produção em massa para o fabrico de peças de fusíveis em menos de três semanas.

De acordo com o pedido do cliente para um acabamento de superfície brilhante padrão, começámos com o desbaste inicial utilizando pedras de óleo mais grossas antes de avançarmos para o polimento da superfície do molde com grãos mais finos de papel abrasivo. A obtenção do acabamento de superfície brilhante padrão foi importante para o fabricante de peças de fusíveis, pois poupou-lhe custos de pós-produção. Por outras palavras, os suportes dos fusíveis estavam prontos para serem enviados após a montagem.

Ao trabalhar com a nossa equipa de fabricantes de moldes experientes, o cliente recebeu orientação gratuita para redesenhar o molde de cavidade única para moldagem por inserção, de modo a evitar a deslocação durante a injeção do plástico fundido. A resolução deste problema de moldagem por inserção mais relatado garante ao cliente uma melhor taxa de rendimento e consistência, muito mais do que os seus contactos anteriores propunham.

Tal como todos os outros clientes com quem a First Mold trabalhou, o fabricante de suportes de fusíveis usufruiu de apoio pós-venda e de uma rápida substituição de peças, o que pode poupar mais custos a longo prazo através de tempos de inatividade operacionais mais curtos.

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