Uma vedação é a peça mais barata na maioria das listas de materiais e uma das causas mais comuns de devolução de unidades. Uma fuga na porta de uma autoclave, água no interior de um invólucro exterior, um sensor que avaria após uma época de exposição aos raios UV: o rasto remete, normalmente, para um componente especificado à pressa. Os compradores que se enquadram na categoria de fabricante de vedantes de silicone personalizados gastar menos mais tarde, de forma sensata.
Seis verificações determinam o resultado. O fornecedor compreende as suas condições de vedação ou apenas o desenho? O seu conhecimento sobre materiais vai além da palavra “silicone”? Consegue fabricar o formato de que necessita, quer se trate de uma tira, uma fita, um anel ou uma junta? Consegue manter as dimensões e a dureza de forma consistente entre a amostra e o lote, e avisará quando um projeto não garantir a vedação? O preço vem em último lugar, depois de todas estas seis verificações.
Este guia aborda essas verificações pela ordem que a maioria dos projetos segue.
Por que razão as juntas de silicone são adequadas para algumas aplicações e falham noutras
O silicone é adequado para vedantes que têm de resistir ao calor, ao frio, às intempéries, a limpezas repetidas ou ao contacto com alimentos e com a pele. Não é adequado nos casos em que o vedante tem de resistir à abrasão, à extrusão sob pressão ou ao contacto prolongado com combustíveis, óleos e ácidos concentrados.
O silicone VMQ apresenta uma gama de temperaturas de serviço publicada de aproximadamente −60 °C a +230 °C, mais ampla do que a do nitrilo, do EPDM ou da borracha natural. É resistente ao ozono e aos raios UV e é suficientemente inerte para permitir o contacto com a pele e com alimentos.
Os limites são igualmente importantes. Uma menor resistência ao rasgo significa que o silicone não se comporta bem perante arestas afiadas, meios abrasivos ou condições de funcionamento dinâmicas sob alta pressão. O VMQ padrão também incha em muitos fluidos de hidrocarbonetos, razão pela qual existem tipos de fluorosilicone. Para uma vedação hidráulica de haste sob pressão, o silicone não é a solução adequada, e um fornecedor competente confirma isso.
Os compostos sobre os quais lhe serão feitas perguntas
- VMQ, silicone metilvinílico. Para uso geral e contacto com alimentos, normalmente vulcanizado com platina.
- FVMQ, fluorosilicone. O flúor na estrutura principal confere resistência aos combustíveis e aos óleos, a um custo mais elevado.
- PVMQ, silicónica fenílica. Reduz o limite mínimo de temperatura para trabalhos criogénicos.
- LSR, borracha de silicone líquida. Um líquido de duas componentes, moldado por injeção, destinado a peças de paredes finas.
- HCR, borracha de alta consistência. Um composto sólido para moldagem por compressão e extrusão.
A cura com peróxido é mais barata e adequada para a maioria dos trabalhos industriais.
Os quatro formatos de vedantes de silicone e como cada um deles é produzido
O formato determina o processo de produção, o custo das ferramentas e a tolerância que é possível respeitar. Uma fita de vedação de silicone, uma fita adesiva de vedação de silicone, um anel de vedação de silicone e uma junta de vedação de silicone são fabricados de quatro formas diferentes, e escolher a opção errada aumenta os custos ou limita a qualidade.
Fita de vedação de silicone
Extrudidas com uma secção transversal constante e, em seguida, cortadas à medida. As secções podem ser redondas, quadradas, em forma de D ou personalizadas. A matriz é muito mais simples do que um molde, pelo que as tiras longas são económicas, mas a tolerância depende da matriz e da linha de cura. As tiras são frequentemente unidas num anel através de uma emenda vulcanizada.
Fita vedante de silicone
Um produto plano: um rolo cortado ou um pedaço cortado à medida a partir de uma folha. A espessura é a dimensão principal e está sujeita à tolerância padrão da folha. O revestimento adesivo permite selar invólucros, sendo que a fita também preenche uma abertura, e as formas padrão não requerem ferramentas de corte.
Anel de vedação de silicone
Podem ser moldados à forma desejada ou cortados a partir de cordão extrudido e unidos. Os anéis moldados abrangem secções transversais de anéis em O e perfis personalizados, com um controlo rigoroso do diâmetro interior. Os anéis cortados e unidos não requerem ferramentas e são adequados para diâmetros grandes, como, por exemplo, a tampa de um depósito.
Junta de vedação em silicone
Normalmente, trata-se de uma peça plana, cortada com matriz a partir de uma chapa. Na ausência de ferramentas de cavidade, o corte com matriz é a melhor opção para quantidades baixas e médias e para peças de grandes dimensões. Um perfil tridimensional, uma saliência ou uma ranhura com compressão controlada leva a peça para a moldagem por compressão.
| Formato | Processo de produção | Especificar | Utilização comum |
|---|---|---|---|
| Fita de vedação de silicone | Extrusão, corte à medida | Desenho da secção transversal, comprimento, método de emenda, dureza | Juntas de portas e janelas, bordas de caixilhos |
| Fita vedante de silicone | Folha cortada ou fustgada | Espessura, largura, tipo de adesivo | Vedação de painéis, preenchimento de espaços, tampas de caixas |
| Anel de vedação de silicone | Moldado, ou cortado em cordões e unido | Diâmetro interior, secção transversal, dureza, posição da emenda | Juntas de flange, tampas, acessórios |
| Junta de vedação em silicone | Cortado a molde se for plano; moldado se for perfilado | Contorno, espessura, valor-alvo de compressão | Flange planas, tampas, acessórios sanitários |
O que definir antes de contactar um fornecedor
Anote quais são as funções que a vedação tem de desempenhar antes de solicitar um orçamento. Os fornecedores elaboram os orçamentos com base nas informações que recebem, e um pedido de informação pouco detalhado resulta num orçamento que parte da interpretação mais económica possível.
- Desenho ou ficheiro 3D, ou uma amostra, caso não exista nenhum desenho.
- O formato e a superfície de contacto contra a qual a vedação assenta.
- Dureza na escala Shore A, ou o comportamento à compressão de que necessita.
- Intervalo de temperatura, incluindo picos durante a limpeza.
- Meios de contacto: água, vapor, alimentos, produtos químicos de limpeza, óleos.
- Dimensões da ranhura e forma como a junta é fixada.
- Requisitos de conformidade, com os certificados que espera.
- Volumes de protótipos e de produção, necessidades de inspeção e embalagem.
Os detalhes que mais influenciam a cotação
O volume e o formato definem o mínimo exigido; a dureza, a tolerância e a conformidade definem o resto. Uma classe de tolerância restrita tem um custo superior ao de uma classe padrão, e um composto para contacto com alimentos tem um custo superior ao de um composto de uso geral.
Como interpretar as declarações relativas aos materiais de um fornecedor
Peça as especificações do material, e não a página de marketing. Um fornecedor credível pode enviar uma referência à norma ASTM D2000 relativa ao composto que tenciona utilizar, uma ficha técnica do lote que irá produzir e uma explicação do que cada segmento significa para a sua peça.
Os nomes dos materiais quase não fornecem informação. Dois compostos são ambos comercializados como «70 Shore». Um silicone pode apresentar diferenças na deformação permanente por compressão, no comportamento ao envelhecimento térmico e no inchaço num determinado fluido, e essas diferenças determinam se uma vedação aguenta uma época ou vários anos. A norma ASTM D2000 codifica o grau, a classe de resistência ao calor, a dureza e a resistência à tração, além de ensaios de sufixo.
- “Porquê este composto em vez da alternativa?” Um fornecedor que compreende as suas condições fala de temperatura, meios e compressão. Um que não o faz fala de stock.
- “De que lote é que isto provém e posso ver o registo dos testes?” Uma ficha técnica de um composto genérico não prova nada sobre a peça que está na caixa.
Adaptar o processo de fabrico à sua junta
Adapte o processo à geometria, ao volume e à tolerância, em vez de o adaptar ao que a fábrica já utiliza. Extrusão, corte por matriz, moldagem por compressão e Moldagem por injeção de LSR cada vitória num canto diferente desse espaço.
Uma secção transversal contínua significa extrusão. Plano e de grandes dimensões significa corte com matriz. Perfilado com volume moderado significa moldagem por compressão. Complexo, de paredes finas ou com tolerâncias apertadas significa moldagem por injeção de LSR.
| A sua situação | Processo que normalmente se adequa | Porquê |
|---|---|---|
| Perfil longo e constante, em qualquer quantidade | Extrusão | Matriz simples, sem cavidades |
| Peça plana, volume baixo a médio | Corte com matriz | Sem necessidade de ferramentas, prazos de entrega rápidos |
| Peça perfilada ou de espessura elevada, geometria 3D | Moldagem por compressão | Adapta-se a compostos sólidos e secções espessas |
| Peça pequena de precisão, com paredes finas | Moldagem por injeção de LSR | Controlo em circuito fechado, sem flash |
| Grande volume com inserções sobremoldadas | Moldagem por injeção de LSR | Ciclos automatizados, colagem no molde |
O corte com matriz e a extrusão impõem tolerâncias à matéria-prima e à matriz de corte; por isso, só se deve esperar a precisão da moldagem por injeção após uma demonstração.
Sistemas de qualidade, relatórios de ensaio e rastreabilidade que realmente fazem a diferença
Um sistema de qualidade eficaz manifesta-se através de registos, e não de certificados. O fornecedor que procura deve ser capaz de descrever o que verifica nas inspeções de entrada, durante o processo e finais, e deve poder indicar o método de ensaio subjacente a cada valor que consta do relatório que acompanha as suas peças.
O Associação Europeia de Vedação mantém uma biblioteca técnica pública sobre normas, ensaios e materiais relativos a dispositivos de vedação, o que constitui uma forma útil de verificar se a terminologia de qualidade de um fornecedor está em consonância com a do setor.
A inspeção à entrada verifica se o composto em bruto corresponde ao composto especificado e se o certificado do lote está presente. Durante o processo, devem ser realizadas verificações de dureza a intervalos definidos e os parâmetros de moldagem devem ser registados. A inspeção final deve incluir a medição dimensional em comparação com o desenho, a avaliação visual de rebarbas e um número de lote que permita associar as peças ao lote recebido.
Os testes que aparecem com mais frequência:
- Dureza, medida com um durómetro. A primeira a ser comparada, a menos compreendida.
- Deformação permanente por compressão, que permite prever se a vedação ainda exerce resistência após um ano sob carga.
- Resistência à tração e alongamento na ruptura, que indicam a forma como o composto reage às tensões durante a instalação.
- Envelhecimento térmico, que revela o comportamento após um período prolongado de utilização.
Há dois documentos que se destacam: um certificado de análise que indica os valores medidos para o lote e um relatório dimensional das peças acabadas, incluindo o método de medição.
Ferramentas, amostras e o ciclo de aprovação do primeiro artigo
Mande analisar o projeto antes de se proceder ao corte do molde. A maior parte do custo de uma vedação de silicone mal concebida deve-se às decisões relativas ao equipamento de moldagem, e quase todo esse custo pode ser evitado através de uma análise que demora dias, em vez de semanas.
Uma análise do projeto em função da fabricação abrange a espessura da parede, a posição da linha de divisão, o ângulo de inclinação necessário para retirar a peça, os locais onde é provável que se formem rebarbas e se a borda de vedação pode ser moldada sem recortes. As conclusões devem ser apresentadas por escrito.
- Congele o desenho após a revisão e registe todas as alterações por escrito.
- Aprovar uma amostra do primeiro artigo, comparada com o desenho, antes de se avançar com o equipamento de produção.
- Teste a amostra na montagem real, e não numa bancada de ensaio.
- Confirme a titularidade da ferramenta, as rondas de modificação gratuitas e quem arcará com os custos de alterações posteriores.
- Chegar a acordo sobre o que acontece quando as peças de produção não se enquadram na amostra aprovada.
As amostras que são aprovadas, seguidas de uma produção que apresenta desvios, são a causa de falha de que os compradores mais se queixam, e a solução consiste numa definição por escrito da variação aceitável.
Conformidade por setor: alimentar, médico, da água e automóvel
Mercados diferentes exigem provas diferentes, e “podemos produzir de qualidade alimentar” não constitui uma prova. Peça o documento que sustenta essa afirmação e verifique se este identifica o composto, em vez de apenas a fábrica.
| Mercado-alvo | Norma ou quadro de referência | Provas a solicitar |
|---|---|---|
| Contacto com alimentos | FDA 21 CFR 177.2600, LFGB, UE 10/2011 | Declaração de conformidade que identifica o composto e o seu sistema de cura |
| Dispositivos médicos | ISO 10993, USP Classe VI | Relatórios de laboratório acreditados, declaração de compatibilidade de esterilização |
| Água potável | NSF-51, ou o Programa Nacional de Água Potável | Anúncio atual relativo ao complexo |
| Automóvel e eletrónica | IATF 16949, classificações de inflamabilidade da UL | Âmbito do certificado; PPAP a pedido |
| Todos os mercados | REACH, RoHS | Declarações relativas ao composto e aos seus aditivos |
A conformidade é uma cadeia. O certificado abrange um composto. Esse composto tem de ser o mesmo que foi utilizado na sua peça. A peça tem de provir do lote indicado na documentação.
O que determina o custo, a quantidade mínima de encomenda (MOQ) e o prazo de entrega?
O custo depende do equipamento de produção, da qualidade do material, da classe de tolerância e da intensidade da inspeção. A quantidade mínima de encomenda decorre da forma como esse equipamento é amortizado. O prazo de entrega depende da fabricação do molde, da produção de amostras e da rapidez com que o cliente dá a sua aprovação, por esta ordem.
O equipamento de moldagem é a variável mais importante. O número de cavidades, o aço do molde, o tamanho da peça e o acabamento da superfície são fatores que aumentam os custos, e um molde endurecido com múltiplas cavidades para LSR custa muito mais do que um molde de compressão de cavidade única. A qualidade do material vem em segundo lugar e a classe de tolerância em terceiro, porque tolerâncias mais rigorosas implicam um maior controlo do processo e mais inspeções.
O MOQ é um mecanismo de recuperação, não um número fixo. Um mínimo baixo significa, normalmente, que o custo do utilhário é recuperado através do preço unitário ou amortizado ao longo de um compromisso de volume. Pergunte qual é o preço unitário para o dobro e para o quíntuplo do seu volume previsto, e a estrutura torna-se mais clara. O prazo de execução divide-se entre a fabricação do molde, a produção de amostras e a obtenção da sua própria aprovação, aspetos que os compradores subestimam constantemente.
Sinais de alerta e como realizar um teste curto com um fornecedor
Desista se um fornecedor copiar o desenho sem perguntar sobre a aplicação, subcontratar todos os trabalhos não normalizados ou não conseguir explicar como realiza os testes. Faça um pequeno teste antes de se comprometer: uma peça, um desenho e registos completos das amostras acabadas.
- O desenho é o único assunto em discussão. Não há perguntas sobre temperatura, meios ou compressão.
- Os trabalhos não convencionais são sempre subcontratados, o que coloca o calendário e as tolerâncias nas mãos de terceiros.
- Os compostos de amostra e de produção diferem, sem que exista qualquer registo escrito dessa alteração.
- As fichas de dados de segurança são recusadas, ou utiliza-se uma única ficha genérica para todos os compostos.
- Todas as perguntas recebem uma resposta afirmativa. Um fornecedor que nunca questiona ou contesta ou não está a ler o projeto ou não tenciona segui-lo.
Um breve período de teste diz mais do que uma visita à fábrica. Envie um desenho para um anel de vedação em borracha de silicone, peça amostras com dois níveis de dureza, solicite os relatórios de dimensões e dureza que as acompanham e, em seguida, compare o segundo lote com o primeiro.
Perguntas frequentes
Como posso saber se uma junta de silicone é fabricada com composto virgem ou com material reciclado?
Não é possível determinar a olho nu, mas é possível recolher provas. Pergunte qual é o composto especificado e se é permitido o uso de material remoído; em seguida, verifique o certificado de análise do lote. O aspeto fornece indícios pouco conclusivos: o silicone virgem vulcanizado com platina tem normalmente uma cor uniforme e recupera rapidamente após ser esticado, enquanto o material com elevado teor de enchimento ou remoído tem frequentemente um aspeto baço e demora a recuperar. Para uma vedação crítica, solicite uma verificação espectroscópica em comparação com o composto de referência.
O que determina a quantidade mínima de encomenda para uma junta de silicone personalizada?
Amortização das ferramentas, acrescida da quantidade mínima exigida pelo fornecedor para o processo. As juntas cortadas a matriz e extrudidas envolvem poucas ou nenhumas ferramentas, pelo que as quantidades mínimas são normalmente determinadas pelo manuseamento do material e mantêm-se baixas. As peças moldadas envolvem um molde, e o volume mínimo é definido de forma a que o custo do molde se distribua por um número de unidades suficiente para satisfazer ambas as partes. Quando o volume é reduzido e a geometria o permite, um anel cortado e unido permite que o projeto passe para um processo com um volume mínimo mais baixo.
É possível colar uma junta de silicone diretamente no plástico ou no metal?
Sim, normalmente com borracha de silicone líquida autoadesiva moldada sobre o substrato no mesmo ciclo. A inserção requer uma preparação da superfície e, dependendo do material, um primário. A aderência funciona melhor quando a escolha do substrato é feita numa fase inicial, porque alguns plásticos e metais aderem ao silicone de forma muito mais fiável do que outros, e a área de aderência é definida na fase de conceção do molde.
