Seleção de material
Comparar materiais e escolher o par que não agarra
Duas perguntas que decidem um molde. A primeira é qual aço usar — e com que dureza. A segunda é mais traiçoeira: o que corre contra o quê. É ela que determina se a bucha extratora vai deslizar por quinhentos mil ciclos ou marcar o macho na primeira semana.
Par deslizante: vai engripar?
O caso do conjunto extrator tem duas interfaces, e é aí que mora a armadilha: quase todo mundo confere o macho contra a bucha e esquece a bucha contra o furo da placa — que costuma ser a que agarra, porque a placa quase sempre é o aço mais mole e o único sem tratamento nenhum.
Macho (núcleo)
Faixa de trabalho: 44–52 HRC
Cavidade, macho, postiço. O padrão do molde de injeção.
Bucha extratora
Faixa de trabalho: 44–52 HRC
Cavidade, macho, postiço. O padrão do molde de injeção.
Furo da placa
Faixa de trabalho: 28–34 HRC
Porta-molde e cavidade de série média.
Conjunto: Risco crítico
Este par agarra. Não é questão de se, é de quando — mude o aço ou revista um dos lados.
Interface interna — macho × bucha
Risco críticoO furo da bucha correndo no diâmetro do macho.
Diferencial de dureza: 0 HRC
o macho e a bucha são o mesmo aço, sem camada que separe os dois
Composição e estrutura idênticas é a condição ideal para solda a frio. Sob pressão, o metal de uma superfície migra para a outra, arranca, e vira o risco fundo que nenhum polimento tira. É a causa nº 1 de engripamento em molde.
Nenhum dos dois lados tem tratamento de superfície
Com a afinidade que estes dois já têm, a química original de cada um fica exposta no contato, sem nada entre eles.
As duas peças têm praticamente a mesma dureza
Com durezas iguais, as duas superfícies deformam no mesmo instante e se engrenam uma na outra. Abaixo de 4 HRC não há par deslizante confiável.
O que fazer
- — Troque o aço de um dos lados. Se a bucha é a peça que se troca na manutenção, mude-a: é a mais barata de refazer.
- — Ou revista um dos lados com CrN ou DLC. Uma camada cerâmica em a bucha resolve a afinidade sem mexer no aço de nenhum dos dois.
- — Abra o diferencial para 10 HRC — o caminho usual é endurecer o lado mais duro e deixar a bucha como peça de sacrifício, que desgasta e se troca.
- — Nitretação em um dos lados é o tratamento de melhor custo para este caso. Confira o revenimento antes: o processo acontece a 500–550 °C e amolece o núcleo de quem foi revenido abaixo disso.
- — Acabamento na DIREÇÃO do movimento, Ra ≤ 0,2 µm. Risco de retífica transversal é ponto de partida de adesão, e é gratuito de evitar.
Interface externa — bucha × placa
Risco baixoO diâmetro externo da bucha correndo no furo da placa. É a que costuma ser esquecida.
Diferencial de dureza: 20 HRC
Famílias químicas diferentes
Estruturas atômicas distintas não soldam a frio com facilidade. É o motivo de bucha de bronze contra eixo de aço ser um par que funciona há um século.
Diferencial de 20 HRC
Está no alvo de ferramentaria para superfície deslizante, que é 10 HRC. A peça mais dura arrasta a mais mole em vez de as duas deformarem juntas.
O que fazer
- — Acabamento na DIREÇÃO do movimento, Ra ≤ 0,2 µm. Risco de retífica transversal é ponto de partida de adesão, e é gratuito de evitar.
Folga para dilatação térmica
O par pode estar perfeito no papel e travar mesmo assim, por geometria. Um molde em regime tem o macho envolvido por plástico e a placa ligada ao circuito de refrigeração — vinte graus de diferença entre os dois é rotina, e é essa diferença, não a temperatura absoluta, que fecha a folga.
O ajuste
20 µm no diâmetro.
A temperatura em que a peça foi medida. Quase sempre a da sala.
Peça interna (macho, pino)
α em uso: 11.5 ×10⁻⁶/K
Dilatação do diâmetro: 16,1 µm
Peça externa (bucha, furo)
α em uso: 11.5 ×10⁻⁶/K
Dilatação do diâmetro: 9,2 µm
Folga adequada
A folga sobrevive ao aquecimento e ainda guia a peça.
Folga em trabalho
13,1
µm no diâmetro
Dilatação diferencial
-6,9
µm — a folga fecha
Consumido pelo tratamento
0
µm no diâmetro
Mínimo H7/g6
7,3
µm · livre H7/f7: 20 µm
Como a folga chegou nesse valor
| Folga de montagem | 20 µm |
|---|---|
| − crescimento do tratamento (dois lados, pior caso) | 0 µm |
| Peça interna dilata (+70 °C) | 16,1 µm — fecha a folga |
| Peça externa dilata (+40 °C) | 9,2 µm — abre a folga |
| Folga em trabalho | 13,1 µm |
Para chegar ao mínimo de 7,3 µm em trabalho, a folga de montagem teria de ser 0,014 mm (14,2 µm).
- Há 30 °C de diferença entre as duas peças, com o eixo mais quente. É essa diferença, e não a temperatura absoluta, que manda na folga.
Por que duas peças de aço agarram
O mecanismo é solda, não atrito
Desgaste adesivo — o engripamento — não é a superfície se gastando aos poucos. É solda a frio: sob pressão, duas superfícies metálicas de composição parecida se unem no ponto de contato. Quando o movimento continua, o metal de uma é arrancado e migra para a outra.
O resultado é aquele risco fundo e brilhante que nenhum polimento tira, e que só piora — a rebarba transferida vira a ferramenta que rasga o resto.
Por isso dureza sozinha não resolve
É a confusão mais cara desta área. Dois H13 a 52 HRC agarram um no outro com a mesma facilidade que dois H13 a 30 HRC — talvez mais, porque a pressão de contato é maior antes de qualquer deformação aliviar.
O que decide é a química: estruturas atômicas iguais soldam, estruturas diferentes não. Por isso bucha de bronze contra eixo de aço funciona há um século, sem tratamento nenhum nos dois lados.
O diferencial de dureza, e o número
A referência de ferramentaria para superfície deslizante é 10 HRC de diferença. Especificações mais frouxas aceitam 2 a 4 HRC quando há nitretação em um dos lados.
A razão não é a dureza em si: com durezas iguais, as duas superfícies deformam no mesmo instante e se engrenam. Com diferença, a mais dura arrasta a mais mole — e a mais mole vira a peça de sacrifício, que desgasta de forma previsível e se troca.
Nitretar não é revestir
Vale insistir porque é onde mais se erra. A nitretação endurece muito — passa de 1000 HV — mas a superfície continua sendo aço. Contra o mesmo aço, a afinidade química permanece inteira.
Um PVD cerâmico (CrN, TiN, DLC) faz outra coisa: a superfície deixa de ser metal. Sem par metal-metal, o mecanismo adesivo não tem por onde começar. É a mitigação mais forte que existe para este problema — e revestir um lado costuma bastar.
A camada branca é uma decisão, não um detalhe
Na nitretação, a camada branca de compostos é dura e excelente contra desgaste. E é frágil. Onde há fadiga térmica ou choque — postiço que sofre ciclo, molde de injeção de alumínio — ela trinca e lasca, e a trinca segue para dentro.
Ao pedir nitretação, diga se quer camada branca ou só a zona de difusão. O tratamentista faz os dois; ele só não sabe qual é o seu caso.
Furo dilata para fora, não para dentro
É a confusão mais comum sobre dilatação, e ela inverte o projeto inteiro. Um furo num corpo aquecido cresce, como se fosse material maciço: o metal em volta empurra para longe do centro. A folga abre quando você aquece só a peça externa.
Quem projeta achando que o furo fecha acaba deixando folga demais — e o extrator guia mal, gera rebarba e desalinha. O erro é simétrico ao de travar, e mais difícil de diagnosticar.
O revestimento também come folga
Um CrN de 4 µm no raio tira 8 µm do diâmetro de cada lado revestido. Se os dois lados forem revestidos, são 16 µm — numa folga de 20 µm, isso é quase tudo.
O número some do projeto de quem trata dilatação e revestimento como assuntos separados. Ou a folga é aberta antes, ou a peça é usinada já descontando a camada; o que não dá é revestir depois e esperar que caiba.
O que este cálculo não sabe
Pressão de contato, velocidade, lubrificação, alinhamento, temperatura de trabalho e folga. Nada disso entra aqui — e tudo isso pesa no resultado real.
O que a ferramenta faz é o que um projetista experiente faz de cabeça e esquece quando está com pressa: conferir se os dois lados não são o mesmo aço, se há diferença de dureza suficiente e se alguém quebrou a afinidade. É um checklist com peso, não uma simulação.
Comparar aços
Dureza, tratamento térmico e as propriedades que decidem o projeto. As notas de 1 a 5 são ordem relativa, não ensaio: tenacidade e usinabilidade não têm unidade que se compare entre fabricantes, mas todo mundo concorda que o D2 resiste mais ao desgaste e é menos tenaz que o H13.
Escolha até 4 materiais para comparar lado a lado.
| Propriedade | H13 | P20 | TOOLOX 44 | STAVAX ESR |
|---|---|---|---|---|
| Dureza de fornecimento | 16–22 HRC | 28–34 HRC | 45–45 HRC | 20–24 HRC |
| Dureza de trabalho | 44–52 HRC | 28–34 HRC | 45–45 HRC | 48–54 HRC |
| Têmpera | 1020–1050 °C | — | — | 1020–1050 °C |
| Meio de têmpera | óleo, gás ou banho de sal | fornecido pré-temperado; raramente se retrata | já vem temperado e revenido — não tratar | óleo ou gás |
| Revenimento | 550 °C → 52 HRC575 °C → 50 HRC600 °C → 47 HRC625 °C → 43 HRC | — | — | 200 °C → 54 HRC300 °C → 52 HRC400 °C → 51 HRC500 °C → 52 HRC |
| Tenacidade | alta | alta | muito alta | média |
| Resistência ao desgaste | média | baixa | média | média |
| Usinabilidade | média | alta | média | média |
| Polibilidade | alta | média | alta | muito alta |
| Soldabilidade | média | média | média | baixa |
| Estabilidade no tratamento | média | muito alta | muito alta | alta |
| Condutividade térmica | 24 W/m·K | 29 W/m·K | 33 W/m·K | 20 W/m·K |
| Módulo elástico | 210 GPa | 205 GPa | 210 GPa | 200 GPa |
| Onde se usa | Cavidade, macho, postiço. O padrão do molde de injeção. | Porta-molde e cavidade de série média. | Placa e postiço quando o prazo não comporta tratamento. Usina e está pronto. | Cavidade de PVC, peça óptica, tudo que exige polimento alto. |
| Fonte | Uddeholm ORVAR Supreme | Uddeholm Impax Supreme | SSAB Toolox 44 | Uddeholm Stavax ESR |
Tratamentos de superfície
A coluna que importa para engripamento é a última: se a camada final deixa de ser metal, o mecanismo adesivo acaba.
| Tratamento | Dureza (HV) | Camada | Crescimento | Quebra a afinidade? |
|---|---|---|---|---|
Nitretação a gás Difunde nitrogênio na superfície. Endurece muito e aumenta a resistência ao desgaste, sem precisar de nova têmpera. Acontece a 500–550 °C: se o revenimento da peça foi abaixo disso, ela AMOLECE no núcleo. Confira o revenido antes. | 900–1100 | 100–500 µm | a peça cresce 2 a 10 µm por lado — a PENETRAÇÃO é 100 a 500 µm, mas isso é nitrogênio entrando no aço, não material somado | não — segue metálica |
Nitretação a plasma (iônica) Mesma ideia da nitretação a gás, com controle fino: dá para escolher se haverá camada branca ou só zona de difusão, e dá para mascarar região. A CAMADA BRANCA é a decisão que importa. Ela é dura e ótima contra desgaste — e é frágil: onde há fadiga térmica ou choque, ela trinca e lasca. Para postiço que sofre ciclo térmico, peça só a zona de difusão. | 900–1200 | 50–300 µm | a peça cresce 1 a 5 µm por lado; mais controlável que a gás | não — segue metálica |
TiN (PVD) Nitreto de titânio, dourado. Superfície cerâmica: acaba com o par metal-metal, e com ele o mecanismo de solda a frio. Camada fina sobre substrato mole afunda e lasca — o efeito 'casca de ovo'. O substrato precisa de pelo menos ~50 HRC, ou nitretação antes (processo dúplex). | 2200–2400 | 1–4 µm | 1 a 4 µm por lado; quase sempre absorvido pela folga | sim — cerâmica |
CrN (PVD) Nitreto de cromo. Um pouco menos duro que o TiN e mais tenaz, com camada mais espessa. O padrão para molde: aguenta melhor o PVC e o desmoldante. Mesma regra do TiN: substrato precisa sustentar a camada. | 1750–2100 | 2–6 µm | 2 a 6 µm por lado | sim — cerâmica |
AlTiN (PVD) O mais duro dos três, e o que aguenta mais temperatura. Nasceu para ferramenta de corte; em molde entra onde há abrasão de carga mineral ou fibra. Duro e frágil: não é a escolha para choque. | 3000–3500 | 1–4 µm | 1 a 4 µm por lado | sim — cerâmica |
DLC (carbono tipo diamante) Carbono amorfo. O menor coeficiente de atrito do grupo (~0,1 a seco) — é o tratamento de escolha quando o problema é agarrar, não desgastar. Perde acima de ~350 °C. Não serve para molde quente nem para injeção de alumínio. | 1500–3000 | 1–3 µm | 1 a 3 µm por lado | sim — cerâmica |
Cromo duro Camada eletrolítica de cromo. Barata, espessa, recupera medida de peça gasta e resiste bem à corrosão. Continua sendo metal: contra aço, a afinidade diminui mas não some. E a camada é microtrincada — em fadiga, a trinca entra no substrato por ela. | 800–1100 | 10–100 µm | deposita 10 a 100 µm por lado, e é retificado na medida depois — só consome folga se a retífica não acontecer | não — segue metálica |
Nitrocarbonetação (Tenifer / QPQ) Camada de compostos com pós-oxidação. Boa contra adesão e corrosão, barata e uniforme. Muito usada em extrator e coluna-guia. Temperatura alta: confira o revenimento do aço antes. | 600–900 | 10–30 µm | a peça cresce 1 a 5 µm por lado | não — segue metálica |
Dúplex: nitretação + PVD Nitreta primeiro, reveste depois. A nitretação endurece o substrato e sustenta a camada cerâmica — que é exatamente o que falta quando um PVD lasca. Duas operações, dois fornecedores, dois prazos. Use onde o PVD sozinho já falhou. | 2000–3000 | 1–5 µm | soma os dois: 3 a 12 µm por lado | sim — cerâmica |
Polimento na direção do movimento Não é revestimento, e resolve mais caso do que parece. Risco de retífica transversal ao movimento é ponto de partida de adesão; acabamento longitudinal e fino (Ra ≤ 0,2 µm) reduz muito o agarramento. Superfície espelhada demais em par deslizante pode reter menos lubrificante. O alvo é liso e direcional, não espelho. | — | — | — | não — segue metálica |
A receita que costuma resolver
Para um conjunto extrator que corre em macho e em placa, a combinação que a ferramentaria usa há décadas é: macho em H13 nitretado a ~52 HRC, bucha em aço mais duro com CrN, e a placa deixada mais mole, como peça de sacrifício. As três condições aparecem juntas — famílias diferentes, 10 HRC de diferencial e uma camada cerâmica no meio.
E o acabamento, que é de graça: risque na direção do movimento, com Ra ≤ 0,2 µm. Marca de retífica transversal é ponto de partida de adesão, e não custa nada evitar.