A borracha de silicone líquida é amplamente utilizada em conectores automóveis, chicotes elétricos, sistemas de baterias, sensores, caixas de componentes eletrónicos e outros componentes que requerem uma vedação flexível em condições de temperaturas variáveis.
A sua capacidade de produzir peças pequenas, complexas e altamente repetíveis torna o LSR particularmente adequado para:
- Vedantes para conectores elétricos
- Vedações de fio único
- Juntas de vedação em tapete
- Vedantes radiais
- Juntas perimetrais
- Juntas de vedação para passagem de cabos
- Tampões para cavidades
- Juntas de sensores
- Componentes do conector da bateria
- Conjuntos sobremoldados de plástico e silicone
No entanto, a escolha de um tipo de LSR para a indústria automóvel é apenas o começo.
Um componente de silicone para a indústria automóvel de sucesso deve manter a força de vedação após uma compressão prolongada, tolerar ciclos térmicos, resistir aos fluidos relevantes, encaixar-se com precisão no conjunto circundante e suportar o processo de moldagem sem rebordos, rasgos ou ligações fracas.
O projeto deve, por conseguinte, ser desenvolvido como um sistema completo que envolva o material LSR, a geometria da vedação, o plástico de acoplamento, a estrutura do molde, as condições de processamento e o ambiente operacional final.
Por que razão o LSR é utilizado em componentes automóveis
Os sistemas de vedação automóveis estão expostos a condições que as peças de silicone de uso doméstico nunca chegam a enfrentar.
Dependendo da sua localização, os componentes podem sofrer:
- Temperaturas máximas e mínimas
- Alterações bruscas de temperatura
- Vibração
- Choque mecânico
- Humidade
- Pó
- Sal para estradas
- Produtos químicos de limpeza
- Óleos e fluidos para automóveis
- Montagem repetida
- Longos períodos de compressão
- Espaço de embalagem reduzido
- Requisitos de isolamento elétrico
O LSR permite uma vedação e amortecimento flexíveis numa ampla gama de temperaturas, o que o torna útil para aplicações elétricas e eletrónicas no setor automóvel. A Momentive identifica aplicações do LSR que incluem vedantes para conectores, vedantes para cabos, vedantes para chicotes de fios, vedantes para tapetes e vedantes radiais, enquanto a Dow oferece tipos de LSR para o setor automóvel especificamente concebidos para aplicações de vedação de conectores, vedantes à prova de intempéries, vedantes radiais e vedantes perimetrais.
A moldagem por injeção de LSR também permite a produção automatizada, a realização de detalhes pequenos e a utilização de matrizes com múltiplas cavidades. Estas características são importantes quando os programas do setor automóvel exigem tanto grandes volumes de produção como dimensões de vedação consistentes.
No entanto, o material deve ser adequado à aplicação. Um LSR de uso geral pode não proporcionar a deformação residual sob compressão, a resistência aos fluidos, a lubrificação ou o desempenho de aderência necessários para um componente automóvel exigente.
Comece pelo ambiente operacional real
Um componente LSR para a indústria automóvel não deve ser concebido apenas com base na dureza e nas dimensões.
Antes de selecionar um material ou criar a geometria da vedação, a equipa de desenvolvimento deve definir:
- Temperatura mínima de funcionamento
- Temperatura máxima contínua
- Temperatura máxima de curto prazo
- Número de ciclos térmicos previstos
- Contacto com óleo, combustível, líquido de arrefecimento ou produtos de limpeza
- Exposição à água, à humidade e ao sal de estrada
- Nível de proteção contra a penetração exigido
- Duração da compressão
- Vibração e carga mecânica
- Frequência de montagem e desmontagem
- Requisitos de isolamento elétrico
- Vida útil prevista
- Localização no interior do veículo
- Materiais de plástico e metal adjacentes
Uma vedação de conector no interior do habitáculo tem requisitos diferentes dos de uma vedação próxima do sistema de propulsão, da bateria ou de um sensor exterior.
Os dados relativos aos materiais obtidos em condições laboratoriais normais não devem ser considerados como prova do desempenho do componente acabado. A validação deve ser realizada utilizando peças representativas, componentes de acoplamento reais e condições ambientais específicas da aplicação.
A resistência ao calor é mais do que a temperatura máxima
O silicone é frequentemente escolhido pela sua capacidade de se manter flexível em condições de temperatura exigentes. No entanto, indicar apenas uma temperatura máxima não fornece informação suficiente para a conceção automóvel.
O calor pode afetar várias propriedades ao longo do tempo:
- Dureza
- Alongamento
- Resistência à tração
- Resistência ao rasgo
- Deformação permanente por compressão
- Lubrificação de superfícies
- Resistência de aderência
- Cor
- Dimensões
- Força de vedação
Um material pode resistir a uma exposição breve a altas temperaturas, mas perder gradualmente o seu desempenho de vedação após centenas ou milhares de horas sob compressão.
Por conseguinte, os engenheiros automóveis devem distinguir entre:
- Resistência à temperatura a curto prazo
- Temperatura de funcionamento contínuo
- Comportamento ao envelhecimento térmico
- Desempenho sob calor e compressão simultâneos
- Desempenho após ciclos térmicos
- Desempenho em contacto com plásticos, metais ou fluidos
Algumas variedades de LSR para o setor automóvel são desenvolvidas especificamente para exposição prolongada ao calor. A Momentive descreve o Silopren LSR 3696/25 como um material destinado a aplicações elétricas no setor automóvel expostas a temperaturas mais elevadas durante períodos prolongados, enquanto a Dow oferece variedades para vedação de conectores concebidas para resistir à deformação por envelhecimento térmico em contacto com termoplásticos ignífugos.
O material específico deve ainda ser validado na geometria pretendida do componente, uma vez que os lábios de vedação finos, as secções espessas e as interfaces coladas podem reagir de forma diferente durante o envelhecimento térmico.
Ciclos térmicos e expansão diferencial
Uma junta automóvel raramente está exposta a uma temperatura constante.
Os veículos podem circular entre:
- Condições de frio no exterior
- Aquecimento elétrico rápido
- Calor do motor ou da bateria
- Condições de estacionamento em locais expostos ao sol
- Arrefecimento durante o funcionamento
- Ciclos diários repetidos de temperatura
O LSR, os substratos termoplásticos e as inserções metálicas não se expandem nem contraem às mesmas taxas.
Numa montagem de dois componentes, esta incompatibilidade pode gerar tensão na interface entre os materiais. As possíveis consequências incluem:
- Separação de ligações
- Levantamento de bordas
- Distorção da vedação
- Fissuração do substrato rígido
- Perda de compressão
- Variação dimensional
- Caminhos de fuga nos cantos
A interface sobremoldada deve, por conseguinte, ser concebida de forma a que a ligação não suporte tensões de descamação desnecessárias.
Uma área de colagem ampla e bem apoiada é, em geral, mais fiável do que uma borda estreita sujeita a flexões repetidas. Também se podem utilizar interligações mecânicas, quando adequado, especialmente quando a adesão química por si só é insuficiente.
No caso de conjuntos colados que exigem elevados requisitos, os ensaios de ciclos térmicos devem ser realizados em peças moldadas completas, em vez de amostras planas de ensaio de laboratório.
Deformação por compressão e vedação a longo prazo
A deformação residual por compressão é uma das propriedades mais importantes das juntas de silicone para a indústria automóvel.
Uma vedação funciona ao ser comprimida entre duas superfícies de contacto. Esta compressão cria uma pressão de contacto que impede a entrada de humidade, poeira e outros contaminantes.
Com o passar do tempo, um elastómero pode perder parte da sua capacidade de recuperar a forma original. Quando isso acontece, a força de vedação pode diminuir, mesmo que a vedação pareça, à primeira vista, intacta.
Uma baixa deformação permanente por compressão é especialmente importante para:
- Juntas de vedação para conectores
- Juntas para habitações de longa duração
- Componentes de vedação de baterias
- Juntas de vedação para passagem de cabos
- Caixas de sensores
- Componentes expostos ao calor enquanto estão comprimidos
A Momentive descreve o Silopren LSR 3366/50 como um material de vedação para conectores automóveis, desenvolvido para apresentar uma deformação permanente por compressão ultrabaixa a temperaturas elevadas. Da mesma forma, a Dow identifica a baixa deformação permanente por compressão como uma vantagem fundamental das suas gamas de LSR para vedação de conectores elétricos automóveis.
No entanto, os dados relativos à deformação permanente por compressão não devem ser utilizados isoladamente para prever o desempenho da vedação.
O resultado efetivo depende também de:
- Percentagem de compressão inicial
- Secção transversal da vedação
- Dimensões da ranhura
- Temperatura de funcionamento
- Tempo de compressão
- Acabamento da superfície
- Tolerância de montagem
- Dureza do material
- Exposição a fluidos
- Ciclos térmicos
Um material com baixa deformação permanente não consegue corrigir uma ranhura de vedação mal concebida ou uma interferência insuficiente.
Definir o nível de compressão adequado
Uma vedação deve ser comprimida o suficiente para criar uma pressão de contacto fiável, mas uma compressão excessiva também pode causar falhas.
Uma compressão insuficiente pode levar a:
- Baixa força de vedação
- Fuga
- Contacto irregular
- Sensibilidade à variação dimensional
- Movimento da vedação durante a montagem
Uma compressão excessiva pode provocar:
- Elevada força de montagem
- Deformação permanente
- Lágrimas
- Deformação por encurvamento
- Danos causados pelo flash
- Tensão excessiva na caixa de plástico
- Recuperação a longo prazo reduzida
A compressão correta depende do desenho e do material da vedação, e não de uma percentagem universal.
Entre as condições de tolerância importantes incluem-se:
- Dimensão máxima da vedação com espaço mínimo na ranhura
- Dimensão mínima da vedação com espaço máximo na ranhura
- Encolhimento das peças de plástico
- Deformação da caixa
- Variação da cavidade do molde
- Desalinhamento na montagem
- Expansão térmica
Deve ser realizada uma análise da acumulação de tolerâncias antes do fabrico das ferramentas.
A análise deverá confirmar que a vedação continua a funcionar tanto nas condições mínimas como nas condições máximas do material.
Conceção da secção transversal da vedação
As juntas LSR para a indústria automóvel podem apresentar diversas geometrias, incluindo:
- Contas circulares
- Juntas retangulares
- Nervuras de vedação radiais
- Juntas de vedação com lábios múltiplos
- Estruturas de fole
- Juntas de vedação em tapete
- Selos de arame individuais
- Juntas de vedação integradas
A geometria deve permitir uma deformação controlada, em vez de se limitar a preencher todo o espaço disponível.
Lábios de vedação
As lábios de vedação finos conseguem adaptar-se às variações da superfície utilizando uma força relativamente baixa. No entanto, podem ser vulneráveis a rasgos, dobras ou danos causados pelo molde.
A transição entre a borda e o corpo principal deve evitar variações bruscas de espessura.
Várias nervuras de vedação
Várias nervuras mais pequenas podem criar múltiplas barreiras contra a humidade. Podem também compensar as variações dimensionais de forma mais eficaz do que uma única nervura muito grande.
No entanto, cada nervura tem de encostar corretamente à superfície de contacto. Adicionar mais nervuras não melhora o desempenho quando o conjunto não consegue comprimi-las de forma uniforme.
Cantos
Os cantos afiados das juntas podem causar um fluxo irregular durante a moldagem e uma deformação irregular durante a montagem.
As transições suaves podem ajudar a reduzir:
- Concentração de tensão
- Acumulação de ar
- Lacrimação local
- Fluxo de material deficiente
- Compressão inconsistente
Espessura da parede
Grandes variações de espessura podem provocar uma cura irregular e variações dimensionais.
O componente deve apresentar uma espessura de parede razoavelmente equilibrada, sempre que possível, especialmente junto às superfícies de vedação críticas.
Seleção da dureza
Os tipos de LSR para a indústria automóvel estão disponíveis em diferentes níveis de dureza. O silicone mais macio pode deformar-se facilmente e adaptar-se a superfícies irregulares, enquanto o silicone mais duro pode proporcionar maior estabilidade e resistência à extrusão.
Um tipo de material mais macio pode oferecer:
- Menor força de montagem
- Melhor conformidade da superfície
- Compressão mais fácil
- Melhoria da estanqueidade face a pequenas variações
Entre as possíveis desvantagens contam-se:
- Maior risco de ruptura
- Maior deformação
- Manuseamento difícil
- Enrolamento ou dobragem de vedantes
- Estabilidade em dimensões inferiores
Um nível mais difícil pode proporcionar:
- Melhor manobrabilidade
- Geometria mais estável
- Maior resistência ao deslocamento da vedação
- Maior suporte para funcionalidades de «thin»
Entre as possíveis desvantagens contam-se:
- Maior força de montagem
- Maior pressão sobre o mercado imobiliário
- Conformidade reduzida
- Maior sensibilidade às variações de tolerância
A gama de vedantes para conectores automóveis da Dow inclui materiais com diferentes níveis de dureza Shore A, tais como 30 e 50 Shore A, o que demonstra que a dureza é selecionada de acordo com o vedante e a montagem, e não com base num valor padrão único.
A decisão final deve basear-se em ensaios completos dos componentes, incluindo a medição da força de montagem, ensaios de estanqueidade e envelhecimento térmico.
LSR autolubrificante para montagem de conectores
As juntas dos conectores automóveis costumam gerar atrito quando os terminais, os fios ou os componentes de acoplamento passam através delas.
Um atrito elevado pode causar:
- Montagem difícil
- Deslocamento da vedação
- Lábios de vedação rasgados
- Danos nos fios
- Inserção incompleta do conector
- Força elevada na linha de produção
- Montagem inconsistente
As variedades de LSR autolubrificantes podem reduzir as forças de inserção e facilitar a montagem automatizada.
A Dow oferece materiais LSR para o setor automóvel, preenchidos com óleo e autolubrificantes, destinados a conectores e vedantes radiais, enquanto a Momentive descreve o LSR autolubrificante como útil para a vedação integrada de conectores automóveis e para a redução da força necessária na montagem.
O sistema de lubrificação deve ainda ser avaliado cuidadosamente.
Os engenheiros devem ter em conta:
- Tempo necessário para que a lubrificação produza efeito
- Quantidade de migração superficial
- Estabilidade a longo prazo
- Compatibilidade com plásticos adjacentes
- Efeito nos contactos elétricos
- Efeito na aderência
- Atração de pó
- Condições de embalagem e armazenamento
- Coerência da força de montagem
Um lubrificante que facilite a inserção pode suscitar preocupações quanto à contaminação noutras partes do conector. Por conseguinte, deve testar-se o conjunto completo, em vez de se avaliar apenas a peça de silicone.
Resistência aos fluidos automóveis
O silicone normal oferece uma resistência ao calor e uma flexibilidade úteis, mas pode não ser a melhor opção para uma exposição prolongada a todos os fluidos automóveis.
Os meios de exposição possíveis incluem:
- Óleo do motor
- Óleo da caixa de velocidades
- Combustível
- Líquido de arrefecimento
- Líquido dos travões
- Produtos químicos de limpeza
- Gordura
- Fluidos relacionados com a bateria
- Contaminantes rodoviários
A exposição a líquidos pode causar:
- Inchaço
- Amolecimento
- Endurecimento
- Perda de resistência à tração
- Alteração dimensional
- Pressão de vedação reduzida
- Degradação das ligações
Para aplicações que envolvam combustível, óleos ou produtos químicos agressivos, o fluorosilicone ou outro elastómero especializado poderá ser mais adequado.
A Dow identifica tipos de LSR fluorado concebidos para oferecer resistência a combustíveis, óleos e produtos químicos do setor automóvel.
A escolha do material deve basear-se no fluido específico, na temperatura, na concentração e na duração da exposição. Um breve teste de salpicos não é equivalente a uma imersão prolongada a temperatura elevada.
Por que se recorre à sobremoldagem
Os conjuntos de vedação tradicionais para a indústria automóvel podem requerer um componente de plástico rígido e uma junta de silicone fabricada separadamente.
O selo deve, então, ser:
- Produzido
- Inspecionado
- Transportado
- Armazenado
- Orientado
- Montado
- Verificado quanto ao posicionamento correto
A sobremoldagem com LSR permite integrar a vedação diretamente num componente de plástico ou metal.
Os potenciais benefícios incluem:
- Menos componentes separados
- Operações de montagem reduzidas
- Menor risco de falhas nas vedações
- Posicionamento mais consistente da vedação
- Conceção de componentes compactos
- Produção automatizada
- Integração melhorada entre hardware e software
A Momentive descreve sistemas de LSR com autoadesão que permitem que os elementos de vedação sejam moldados diretamente sobre substratos termoplásticos, incluindo o PBT, podendo substituir conjuntos de vedação separados.
No entanto, a sobremoldagem apresenta desafios adicionais relacionados com a aderência, a temperatura do substrato, a estabilidade dimensional e o desenho do molde.
Adesão química versus interligação mecânica
Um componente de LSR sobremoldado pode ser fixado através de:
- Ligação química
- Adesão assistida por primário
- Tratamento por plasma ou tratamento de superfícies
- Encravamento mecânico
- Uma combinação destes métodos
LSR autoadesivo
O LSR autoadesivo pode aderir a determinados termoplásticos ou metais durante a moldagem, sem necessidade de aplicar um primário separadamente.
Isto pode simplificar a produção e reduzir as etapas de manuseamento. No entanto, “autocolante” não significa que o material adira igualmente bem a todos os plásticos.
A Momentive informa que determinados tipos de LSR autoadesivos podem aderir a substratos como o PBT, o policarbonato e certos poliésteres, mas a adesão depende do sistema específico de LSR e substrato.
Adesão assistida por primário
Um primário ou adesivo pode melhorar a aderência nos casos em que a aderência direta é insuficiente.
Entre as possíveis desvantagens contam-se:
- Etapas adicionais do processo
- Requisitos de secagem
- Variação da candidatura
- Risco de contaminação
- Áreas de aplicação restritas
- Necessidades em matéria de controlo ambiental
- Validação adicional
Encravamento mecânico
As características mecânicas podem reter fisicamente o silicone.
Entre os exemplos contam-se:
- Orifícios passantes
- Canais com corte inferior
- Ranhuras de retenção
- Perfurações
- Costelas encapsuladas
- Postes interligados
A retenção mecânica é útil quando não é possível obter uma ligação química fiável, mas pode aumentar a complexidade da ferramenta e criar percursos de fluxo difíceis.
Um componente bem concebido recorre frequentemente à retenção mecânica como medida de segurança, sem forçar o LSR a passar por canais excessivamente finos ou longos.
Desafios relacionados com a compatibilidade dos substratos
Os componentes termoplásticos utilizados em aplicações automóveis podem conter:
- Fibras de vidro
- Retardadores de chama
- Pigmentos
- Aditivos desmoldantes
- Lubrificantes
- Aditivos reforçantes
- Teor de material reciclado
- Outros adjuvantes de transformação
Estes ingredientes podem influenciar a aderência do LSR.
Mesmo dois plásticos identificados pelo mesmo nome genérico de polímero podem apresentar resultados de colagem diferentes, uma vez que as suas formulações e condições superficiais diferem.
Entre as possíveis causas de uma ligação fraca contam-se:
- Formulação de resina incompatível
- Resíduos de desmoldante
- Contaminação superficial
- Baixa temperatura do substrato
- Tempo de cura insuficiente
- Humidade no plástico
- Armazenamento excessivo após a moldagem
- Migração de aditivos
- Grau de LSR incorreto
- Área de colagem insuficiente
Nos ensaios de adesão, deve ser utilizado o termoplástico de qualidade de produção real. Testar apenas uma resina de qualidade laboratorial sem enchimento pode não ser representativo do substrato automóvel final.
As alterações relativas ao fornecedor do plástico, à cor, ao sistema de enchimento ou à composição do retardador de chamas também devem ser analisadas antes da implementação.
Gestão do calor durante o sobremoldagem
O LSR requer normalmente um molde aquecido para curar, enquanto muitos termoplásticos podem amolecer, deformar-se ou encolher quando expostos ao calor.
Isto cria um conflito de processos.
O molde deve estar suficientemente quente para curar o LSR de forma eficiente, mas não a um ponto de danificar a peça inserida.
Entre os possíveis defeitos contam-se:
- Inserções de plástico deformadas
- Variação dimensional
- Marcação de superfícies
- Perda de planicidade
- Deslocamento de inserção
- Resistência de aderência reduzida
- Tempo de ciclo excessivo
A equipa de conceção deve ter em conta:
- Comportamento de deflexão térmica do plástico
- Espessura da parede de inserção
- Temperatura do molde
- Temperatura de cura do LSR
- Tempo de exposição
- Localização do portão
- Suporte de inserção
- Pressão de fixação
- Arrefecimento antes da ejeção
Os tipos de LSR autoadesivos de cura a baixa temperatura ou de cura rápida podem ajudar a reduzir a tensão térmica em determinadas aplicações de sobremoldagem. A Momentive descreve a tecnologia de LSR autoadesivo destinada à cura numa única etapa e a ciclos de moldagem relativamente curtos.
A janela de processo efetiva tem ainda de ser determinada através de ensaios com as ferramentas.
Prevenção do deslocamento e da deformação do inserto
Durante o sobremoldagem, o silicone líquido entra na cavidade sob pressão. Uma peça de plástico fina ou mal apoiada pode deslocar-se ou dobrar-se.
Isto pode resultar em:
- Espessura irregular do silicone
- Substrato exposto
- Flash
- Juntas desalinhadas
- Linhas de obrigações variáveis
- Inserções danificadas
O molde deve posicionar a peça de inserção com precisão, sem danificar as superfícies funcionais.
Os métodos de localização possíveis incluem:
- Superfícies de referência
- Pinos de suporte
- Funcionalidades de aninhamento
- Retenção por vácuo
- Fixação mecânica
- Dispositivos de posicionamento robótico
O projeto da peça de encaixe deve incluir elementos de posicionamento estáveis desde o início. Tentar fixar um componente acabado com formato irregular sem pontos de referência específicos pode resultar numa produção inconsistente.
Desafios no projeto de moldes de LSR
O LSR consegue reproduzir detalhes superficiais muito pequenos e fluir através de aberturas estreitas. Esta característica é valiosa para a moldagem de precisão, mas dificulta o controlo das rebarbas.
Entre as considerações importantes relativas às ferramentas, destacam-se:
- Precisão da linha de separação
- Desabafo
- Posição da porta
- Conceção de canal frio
- Superfícies de fecho
- Inserir localização
- Estratégia de ejeção
- Acabamento da superfície
- Assistência por vácuo
- Equilíbrio térmico
Controlo do Flash
Pode formar-se rebarba nas linhas de separação, em torno das inserções e junto às partes móveis do molde.
A presença de rebarbas numa borda de vedação crítica pode causar fugas ou problemas de montagem.
O desenho deve indicar quais as áreas que exigem limites rigorosos de rebarba e quais as áreas não funcionais que podem admitir rebarbas residuais de menor dimensão.
Desabafo
O ar retido no interior da cavidade pode causar:
- Tiros curtos
- Marcas de queimadura
- Regiões de ligação fraca
- Lábios de vedação incompletos
- Defeitos superficiais
As aberturas de ventilação devem permitir a saída de ar sem provocar excessos de silicone inaceitáveis.
Localização do portão
A comporta deve permitir um enchimento equilibrado e evitar danificar as superfícies de vedação críticas.
Uma má localização da porta pode causar:
- Linhas de soldadura
- Câmaras de ar
- Fluxo irregular
- Jateamento
- Marcas visíveis na porta
- Distorção dos lábios finos
Desmoldagem
O LSR é flexível, mas as partes de vedação mais delicadas podem, mesmo assim, rasgar-se durante a desmoldagem.
A peça deve apresentar um percurso de libertação controlado. As saliências profundas em sentido inverso e as bordas finas sem apoio devem ser reduzidas ao mínimo.
Inibição da cura e contaminação
O LSR vulcanizado com platina pode ser sensível a determinados contaminantes.
A contaminação pode interferir na cura e provocar:
- Superfícies pegajosas
- Áreas parcialmente curadas
- Baixa resistência mecânica
- Incumprimento de obrigações
- Defeitos superficiais
As fontes potenciais podem incluir produtos químicos incompatíveis, resíduos de produtos de limpeza, determinados compostos de borracha e substâncias transferidas a partir de luvas, ferramentas ou embalagens.
Para uma produção automóvel controlada, o fabricante deve gerir:
- Armazenamento de matérias-primas
- Equipamento de mistura
- Limpeza de bolor
- Manuseamento de inserções
- Aplicação do primário
- Segregação na linha de produção
- Manutenção de ferramentas
- Procedimentos do operador
Qualquer defeito de cura local inexplicável deve ser investigado como um potencial problema de contaminação, em vez de ser corrigido apenas através do aumento da temperatura ou do tempo de cura.
Tolerâncias dimensionais e contração
Os componentes dos conectores automóveis apresentam, frequentemente, dimensões funcionais muito precisas.
As dimensões do LSR podem ser influenciadas por:
- Formulação do material
- Temperatura do molde
- Tempo de cura
- Pressão na cavidade
- Pós-cura
- Geometria da peça
- Deformação na desmoldagem
- Movimento de inserção
- Condições de armazenamento
O desenho deve separar:
- Dimensões críticas de vedação
- Dimensões da montagem
- Aspetos estéticos
- Dimensões de referência
A aplicação de uma tolerância desnecessariamente restrita a cada característica pode aumentar o custo do molde e a dificuldade de inspeção, sem melhorar o desempenho do produto.
No caso dos componentes sobremoldados, a tolerância da inserção de plástico e a tolerância do LSR devem ser analisadas em conjunto.
Validação de componentes LSR para a indústria automóvel
Um plano de validação completo pode incluir:
- Inspeção dimensional
- Ensaio de dureza
- Inspeção visual
- Avaliação rápida
- Ensaios de tração ou de rasgo
- Ensaio de deformação permanente por compressão
- Teste de estanqueidade
- Testes de penetração
- Medição da força de montagem
- Ensaio de aderência por tração ou descamação
- Envelhecimento térmico
- Ciclos térmicos
- Exposição à humidade
- Ensaios de vibração
- Imersão em fluido
- Sal ou exposição ambiental
- Ensaios de isolamento elétrico
- Avaliação do armazenamento a longo prazo
O programa de ensaios específico deve ter em conta a função do componente, os requisitos do cliente e as especificações automóveis aplicáveis.
Os ensaios devem utilizar materiais, moldes, inserções e condições de processo destinados à produção. As amostras protótipo fabricadas com um material ou processo diferente podem ser úteis para verificações iniciais do projeto, mas não devem substituir a validação final da produção.
Erros comuns no projeto de LSR para a indústria automóvel
Seleção de materiais apenas com base na dureza
Dois materiais com a mesma dureza Shore A podem apresentar comportamentos diferentes no que diz respeito à deformação permanente por compressão, resistência ao rasgo, lubrificação, aderência e envelhecimento térmico.
Ignorar o acúmulo de tolerâncias
Uma junta nominalmente adequada pode falhar quando a junta mais pequena é montada na ranhura mais grande.
Utilização de lábios extremamente finos e sem suporte
Os lábios finos podem melhorar a conformidade, mas podem dobrar-se, rasgar-se ou ficar danificados durante a moldagem e a montagem.
Partindo do princípio de que todos os plásticos se unem da mesma forma
Os aditivos plásticos, os enchimentos, os pigmentos e o histórico de processamento podem afetar significativamente a aderência na sobremoldagem.
Submeter a linha de ligação a uma tensão de descascamento
As interfaces são, em geral, mais fiáveis quando a carga é distribuída por uma área ampla, em vez de se concentrar numa borda exposta.
Ignorar a deformação plástica durante a moldagem
Uma inserção termoplástica pode deformar-se no interior de um molde de LSR aquecido, mesmo que as suas dimensões estivessem corretas antes da sobremoldagem.
Utilização de LSR de uso geral na proximidade de combustível ou óleo
A exposição a fluidos pode exigir um tipo especializado resistente ao óleo ou à base de fluorosilicone.
Validação apenas à temperatura ambiente
As juntas para a indústria automóvel devem ser submetidas a ensaios após terem sido submetidas a envelhecimento térmico, ciclos térmicos e exposição a fluidos, conforme aplicável.
Permitir o Flash em superfícies funcionais
Uma saliência pequena pode interferir na vedação, na inserção dos terminais ou na montagem do conector.
Alteração de materiais sem revalidação
Uma alteração no LSR, no pigmento, no substrato plástico ou no sistema de desmoldagem pode afetar as dimensões, a cura ou a aderência.
Processo prático de desenvolvimento
Um processo estruturado ajuda a reduzir as mudanças de ferramentas e as falhas de validação.
Passo 1: Definir a aplicação
Verifique a temperatura, a exposição a fluidos, os parâmetros de vedação, a vida útil e as condições de montagem.
Passo 2: Selecionar os materiais candidatos
Compare a dureza, a deformação permanente sob compressão, o comportamento ao envelhecimento térmico, a lubrificação, a resistência aos fluidos e a capacidade de aderência.
Passo 3: Analisar a geometria da vedação
Avaliar a compressão, o preenchimento das ranhuras, as nervuras de vedação, os cantos, a espessura da parede e a direção de montagem.
Passo 4: Realizar a análise de tolerâncias
Calcular a compressão mínima e máxima, tendo em conta todas as tolerâncias do LSR, do plástico e da caixa.
Passo 5: Testar a compatibilidade do substrato
Utilize o tipo de plástico, o pigmento e o sistema de enchimento utilizados na produção real para os ensaios de colagem.
Passo 6: Conceber o molde e a localização do inserto
Confirmar a alimentação, a ventilação, as linhas de separação, os pontos de corte, os pontos de apoio e a desmoldagem.
Passo 7: Obter amostras representativas
As amostras devem utilizar LSR, inserções e parâmetros de moldagem adequados para produção.
Passo 8: Realizar testes funcionais
Avaliar as fugas, a força de montagem, a aderência e as dimensões antes do envelhecimento ambiental.
Passo 9: Concluir a validação ambiental
Testes de envelhecimento térmico, ciclos térmicos, vibração e exposição a fluidos relevantes.
Passo 10: Congelar a configuração de produção
Controlar a qualidade do material, a cor, o substrato, o molde, os parâmetros do processo e as normas de inspeção.
Perguntas a fazer a um fabricante de LSR para o setor automóvel
Antes de dar início a um projeto com silicone para a indústria automóvel, os compradores devem perguntar:
- Qual é o tipo de LSR recomendado para a temperatura de funcionamento?
- Que dados relativos à deformação permanente estão disponíveis?
- O material é autolubrificante?
- É necessária resistência ao óleo ou aos combustíveis?
- O LSR pode aderir ao plástico selecionado?
- O tipo exato de plástico já foi testado?
- É necessário aplicar um primário ou realizar um tratamento com plasma?
- É possível incorporar uma retenção mecânica?
- Como é que a peça de inserção será posicionada durante a moldagem?
- Que limites de flash podem ser mantidos?
- Como serão inspecionadas as dimensões críticas das vedações?
- É possível realizar ensaios de força de montagem?
- É possível fornecer amostras submetidas a envelhecimento térmico e à exposição a fluidos?
- Como é que as alterações nos materiais e nos processos são controladas?
- O processo é capaz de dar resposta aos volumes de produção automóvel e garantir a rastreabilidade?
Conclusão
A conceção de componentes LSR para o setor automóvel exige mais do que a simples seleção de um silicone resistente ao calor.
Um desempenho fiável depende da relação entre:
- Propriedades dos materiais
- Deformação permanente por compressão
- Geometria da vedação
- Tolerância de montagem
- Ciclos térmicos
- Exposição a fluidos
- Lubrificação de superfícies
- Compatibilidade com substratos plásticos
- Adesão na sobremoldagem
- Precisão do molde
- Controlo da produção
No caso das juntas independentes, a principal prioridade é manter a pressão de contacto ao longo de toda a vida útil prevista.
No caso dos componentes sobremoldados, o projeto deve também controlar a aderência, a estabilidade da inserção, a deformação plástica e a tensão na interface entre o material duro e o macio.
Os melhores resultados são obtidos quando o cliente do setor automóvel, o projetista de componentes, o fornecedor de materiais, o fabricante de moldes e o fabricante de LSR analisam a aplicação antes do início da produção das ferramentas.
Uma análise precoce do projeto com vista à produção pode reduzir as modificações nos moldes, evitar falhas de colagem e ajudar a garantir que o componente acabado mantenha o desempenho de vedação em condições reais de funcionamento automóvel.
Perguntas frequentes
Por que razão se utiliza o LSR nas vedações dos conectores automóveis?
O LSR permite produzir componentes de vedação pequenos, flexíveis e com características repetíveis. Algumas qualidades específicas para o setor automóvel oferecem também baixa deformação permanente sob compressão, autolubrificação e resistência ao envelhecimento térmico.
What is the most important property for an automotive LSR seal?
There is no single property for every application. Compression set, hardness, heat resistance, tear strength, fluid resistance and dimensional stability should be evaluated together.
Does a softer LSR always provide better sealing?
No. Softer LSR can conform more easily but may also deform, tear or move during assembly. The hardness must match the seal geometry and compression level.
Can LSR be molded directly onto automotive plastic components?
Yes. Self-bonding or primer-assisted LSR can be overmolded onto selected thermoplastics. Compatibility must be verified using the exact production plastic grade.
Which plastics can bond with self-bonding LSR?
Selected self-bonding LSR materials may bond with plastics such as PBT, polycarbonate and certain polyesters. Results depend on the exact material formulation, surface condition and molding process.
Is standard LSR resistant to automotive fuel and oil?
Standard silicone may not provide sufficient resistance for prolonged contact with every fuel or oil. Specialized oil-resistant LSR or fluorosilicone may be required.
Why does an overmolded LSR seal separate from the plastic?
Possible causes include incompatible substrate material, contamination, insufficient substrate temperature, inadequate cure, low bonding area, excessive peel stress or changes in the plastic formulation.
How can flash be reduced on LSR sealing components?
Flash control depends on accurate mold shutoffs, stable insert positioning, suitable venting, controlled injection parameters and clearly defined flash limits on functional surfaces.
Should the finished component be tested after heat aging?
Yes. Automotive sealing performance should be evaluated after relevant thermal aging, thermal cycling and fluid exposure, not only at room temperature.
What information is required for a quotation?
Useful information includes 2D and 3D drawings, intended application, temperature range, fluid exposure, sealing requirements, plastic or metal insert details, target hardness, annual quantity and testing requirements.
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