As peças fundidas de quartzo sintético poderiam melhorar o desempenho da máquina?

Jun 02, 2023

Terry Capuano, PE | 12 de maio de 2023

Materiais tradicionais, como ferro fundido, peças soldadas de aço e peças fundidas de aço inoxidável e alumínio, são usados ​​nas principais estruturas de base de máquinas-ferramentas, máquinas de medição e equipamentos pick-and-place. Os chip bonders impõem limites à precisão deste equipamento devido à sua falta de estabilidade e características de alta transmissão de vibração. O substituto preferido para esses materiais são as peças fundidas de compósito de quartzo sintético (SQ). Máquinas de todos os tipos estão sendo reprojetadas para substituir estruturas metálicas por peças fundidas SQ para reduzir custos, reduzir prazos de entrega, melhorar o desempenho da máquina, eliminar pintura, melhorar a resistência a refrigerantes agressivos e reduzir o consumo de energia para produzir a estrutura. Essas peças fundidas também são usadas no lugar do aço inoxidável para processamento de alimentos e bases de bombas químicas.

Demorou 20 milhões de anos para produzir quartzo de alta pureza com dureza MOHS de 8. Esse quartzo se torna 92% de uma mistura SQ típica. O restante do compósito é normalmente uma resina líquida de alta resistência, como epóxi, poliuretano ou metacrilato de metila com aditivos para adesão agregada e liberação de ar.

As peças fundidas SQ consomem 85% menos energia total para serem produzidas do que o ferro fundido e custam menos, e muitas vezes podem ser produzidas com tolerâncias de acabamento em dias. Podem ser moldados em cores e oferecem excelente resistência química. As características superiores de amortecimento de vibrações das peças fundidas SQ permitem que as máquinas operem em velocidades mais altas com maior precisão e com um nível de ruído reduzido.

Foram relatadas afirmações empíricas de 30% a 50% mais vida útil da ferramenta de corte/rebolo. Maior vida útil da ferramenta de corte significa menos tempo de inatividade e menor custo da ferramenta para o usuário final. O desgaste rápido da ferramenta pode resultar em peças usinadas fora da tolerância durante uma execução de produção. O acabamento superficial da peça usinada, a tolerância, a velocidade de produção e a vida útil da ferramenta estão diretamente relacionados à quantidade de vibração transmitida dentro do sistema.

As peças fundidas SQ são menos dispendiosas de produzir, com um tempo de produção típico de dias, pois muitas vezes podem ser fundidas com tolerâncias acabadas ou posteriormente replicadas com tolerâncias muito precisas. Eles podem ser moldados em cores, eliminando a pintura e as muitas regulamentações de tinta da EPA associadas.

A fundição SQ substituiu uma fundição de alumínio de 36 pol. x 72 pol. x 6 pol. pela metade do custo, fundida com planicidade de 0,001 pol., e o prazo de entrega foi reduzido de 3 meses para 1 semana.

As características do SQ produzido corretamente incluem:

Embora as peças fundidas SQ possam ser feitas usando uretano ou resinas de metacrilato de metila (acrílico), o epóxi é o sistema de resina mais comum usado. O epóxi oferece alta resistência e excelente estabilidade a longo prazo e é fácil de manusear. Também pode ser usado em aplicações de contato com alimentos, substituindo o aço inoxidável.

O epóxi é uma formulação estequiométrica e requer dosagem precisa da resina ao agente de cura. Uma mistura inadequada, com muito ou pouco agente de cura, pode resultar em uma massa não curada durante anos. Também é importante selecionar o sistema de resina epóxi correto para a viscosidade, taxa de cura, estabilidade, resistência e custo corretos. A formulação pode ser modificada para proporcionar uma cura muito rápida ou ser retardada para levar várias horas ao moldar uma massa grande para reduzir a exotermia.

Bases do chip bonder com parte superior fundida com planicidade de 0,001 pol. e perpendicular a um lado dentro de 0,001 pol.

Para produzir a mistura SQ adequada, o sistema deve levar em consideração:

A primeira coisa que um projetista precisa fazer é esquecer todas as regras básicas que conhece sobre o projeto de estruturas de máquinas. Eles deveriam pensar livremente sobre quais recursos produziriam a melhor estrutura para sua aplicação. E eles não devem mais ficar restritos a espessuras de parede consistentes. A espessura da parede pode variar de 1 a 12 pol. na mesma área sem consequências negativas. Tubos de plástico ou linhas hidráulicas podem ser fundidos na base, para que não haja mais linhas circulando ao redor da base na linha de montagem.

Molde mostrando 161 linhas de vácuo fundidas na peça.