Os veículos são montados a partir de milhares de juntas que têm de permanecer estanque num intervalo de temperatura superior a 300 °C, sob vibração contínua e em contacto com sal de estrada, luz ultravioleta, óleo e combustível. As falhas de estanqueidade continuam a ser uma das causas mais comuns de reclamações ao abrigo da garantia, e muitas delas têm origem numa especificação que foi herdada, em vez de definida. A borracha de silicone tornou-se um dos elastómeros mais amplamente especificados para estas juntas, não por ser a borracha mais barata disponível, mas porque a sua gama de desempenho abrange condições que as alternativas mais comuns não conseguem suportar.
As juntas de silicone para a indústria automóvel são componentes de vedação elastoméricos moldados ou extrudidos a partir de borracha de silicone, também designada por VMQ, e são especificadas para três zonas do veículo: vedação exterior contra as intempéries, a água e a exposição aos raios ultravioleta; vedação do compartimento do motor contra o calor, os ciclos térmicos e o contacto com fluidos; e vedação do sistema de transmissão em caixas de velocidades, eixos e unidades de acionamento elétrico. O silicone é escolhido quando a gama de temperaturas, a resistência às intempéries ou o comportamento dielétrico de outras borrachas não são suficientes, e um fabricante de vedantes de silicone produz estas peças sob a forma de vedantes moldados, perfis extrudidos, anéis em O, juntas, vedantes e conjuntos sobremoldados.
As três zonas exigem características diferentes do mesmo polímero de base.
O que são juntas de silicone para automóveis?
As juntas de silicone para a indústria automóvel são componentes de vedação fabricados a partir de borracha de silicone, um elastómero sintético cuja estrutura principal é constituída por silício e oxigénio, em vez da estrutura de carbono-carbono presente na maioria das outras borrachas. Essa estrutura proporciona o conjunto de propriedades em que os engenheiros confiam: flexibilidade entre aproximadamente -60 °C e 250 °C, resistência à degradação causada pelo ozono e pelos raios ultravioleta, recuperação previsível após compressão e elevada rigidez dielétrica. As peças assumem várias formas, incluindo vedantes moldados, tiras e perfis extrudidos, anéis em O, juntas planas, vedantes vulcanizáveis à temperatura ambiente e conjuntos sobremoldados.
O silicone situa-se no limite superior da gama de temperaturas e perto do limite superior da resistência às intempéries, embora seja menos vantajoso em termos de resistência mecânica e resistência aos fluidos. Essa relação de compromisso deve constar nas especificações, e não na ordem de compra.
Silicone vs. outros elastómeros automóveis
Quatro elastómeros correspondem à maioria das especificações de vedação automóvel e não são intercambiáveis.
| Propriedade | Silicone (VMQ) | EPDM | NBR | FKM |
| Intervalo de temperatura de funcionamento | -60 a 250 °C | -50 a 150 °C | -30 a 100 °C | -20 a 200 °C |
| Resistência às intempéries, ao ozono e aos raios UV | Excelente | Excelente | Pobre | Bom |
| Resistência ao óleo do motor e ao combustível | Feira | Pobre | Excelente | Excelente |
| Rigidez dielétrica | Excelente | Bom | Feira | Bom |
| Resistência à tração e ao rasgo | Baixo a moderado | Elevado | Elevado | Moderado |
| Custo relativo dos materiais | Elevado | Baixo | Baixo | Muito elevado |
| Utilização típica num veículo | Vedantes exteriores e do motor quente | Juntas de vedação para portas e janelas | Juntas do sistema de combustível e óleo | Sistema de combustível e vedantes para óleo quente |
A conclusão óbvia é que o silicone tem vantagem em termos de temperatura, condições meteorológicas e isolamento elétrico, e fica em desvantagem no que diz respeito à imersão em óleo e combustível. O contacto contínuo com fluidos de hidrocarbonetos quentes é normalmente atribuído ao NBR, HNBR ou FKM, enquanto o silicone é utilizado nas juntas onde o calor, a luz solar, o ozono ou a tensão elétrica constituem o caso de carga determinante. Uma especificação que ignore esta distinção traduz-se, normalmente, mais tarde, numa vedação inchada.
Para que serve o silicone automóvel
A resposta vai além das juntas. As juntas de borracha de silicone apresentam-se sob a forma de:
Por que razão o silicone é especificado nos veículos
A estrutura de silício-oxigénio é mais estável termicamente do que uma estrutura de carbono, o que permite uma ampla janela de funcionamento. Daí decorrem quatro vantagens: flexibilidade a baixas temperaturas, que impede que a vedação sofra de deformação permanente em climas frios; estabilidade ao ozono e aos raios ultravioleta, para que as peças exteriores não rachem nem se desintegrarem; recuperação da deformação por compressão, que permite que uma vedação comprimida durante uma década continue a exercer pressão contra a sua superfície de contacto; e rigidez dielétrica, que permite que o mesmo material sirva tanto de isolante como de vedante.
Juntas de silicone para o exterior: proteção contra as intempéries, a água e os raios UV
As juntas exteriores de silicone protegem as juntas expostas à chuva, à neve, aos salpicos da estrada, ao ozono e à luz solar direta durante toda a vida útil do veículo, sendo que a sua principal causa de falha é o envelhecimento ambiental e não o desgaste mecânico. O silicone resiste a esse envelhecimento melhor do que qualquer outro elastómero padrão, razão pela qual é especificado em situações em que o rachar, o endurecimento ou a alteração de cor poderiam causar uma fuga visível ou um defeito estético.
Onde se encontram as juntas exteriores num veículo
| Localização exterior | Forma típica de uma vedação | Motivo pelo qual se especifica o silicone |
| Perímetro do pára-brisas e escova do limpa-para-brisas | Perfil extrudido, lâmina moldada | Exposição aos raios UV e ao ozono, variações de temperatura |
| Aberturas para portas e janelas | Perfil oco extrudido | Recuperação da compressão ao longo dos ciclos de abertura |
| Compartimento de bagagem e porta traseira | Tira extrudida, cantos moldados | Resistência à infiltração de água nas juntas dos cantos |
| Caixas de lâmpadas e sensores | Junta moldada, anel de vedação | Vedação e isolamento dielétrico |
| Porta de carregamento e tampas de alta tensão | Junta moldada | Requisitos dielétricos e resistência às intempéries |
Os limpa-vidros ilustram bem a estrutura exterior, uma vez que esta peça funciona simultaneamente como vedação contra as intempéries e como elemento de contacto móvel. Escovas de limpa-para-brisas de silicone para automóveis contam com a mesma flexibilidade a baixas temperaturas e resistência ao ozono que mantêm um perfil estático selado.
Por que razão o silicone tem um desempenho superior ao de outras borrachas em ambientes exteriores
O EPDM é o material mais utilizado na indústria para juntas de vedação exteriores, e deve essa posição ao seu custo e à sua resistência adequada às intempéries. Três condições levam à escolha do silicone: um intervalo de temperaturas que excede a resistência do EPDM, um requisito de cor que exclui os compostos com negro de fumo e juntas em que uma peça tem de vedar e isolar simultaneamente. Como o silicone não depende de um enchimento de negro de fumo para garantir a estabilidade aos raios UV, as vedações de cor clara e translúcidas também se mantêm estáveis.
Infiltração de água e vedação de conectores
As ligações elétricas exteriores são, normalmente, o ponto mais fraco numa estratégia de proteção contra a infiltração de água. Um conector que volta a vedar na sua caixa, mas não à volta dos condutores, continua a permitir a entrada de humidade ao longo do cabo. As vedações de silicone para fios, os anéis de vedação e as capas de proteção bloqueiam essa via e isolam o circuito ao mesmo tempo.
Juntas de silicone para o compartimento do motor: resistência ao calor, ao óleo e aos fluidos
As juntas de silicone do compartimento do motor suportam a combinação mais exigente de cargas a que o veículo está sujeito: calor radiante e conduzido, ciclos térmicos rápidos, vibração e exposição a óleo, líquido de arrefecimento e gases de escape. A gama de temperaturas e a capacidade de recuperação após compressão do silicone são adequadas para estas juntas, mas é no que diz respeito ao contacto com fluidos que a escolha se torna condicionada, uma vez que a resistência a fluidos de hidrocarbonetos a altas temperaturas é apenas moderada.
Zonas de alta temperatura e onde as vedações falham
As temperaturas no compartimento do motor variam numa ordem de magnitude em todo o compartimento.
| Zona | Exposição aproximada | Implicações da vedação |
| Tampa das válvulas e cabeça de cilindros | Calor intenso e prolongado | Resistência ao óleo com estabilidade térmica |
| Cárter de óleo e tampa da distribuição | Andar de bicicleta em contacto com óleo | Recuperação da deformação permanente sob carga de parafuso |
| Caixa do termóstato e bomba de água | Contacto com o líquido de arrefecimento e ciclos de funcionamento | Resistência aos fluidos de refrigeração e à temperatura combinadas |
| Turbocompressor e tubagem do ar de admissão | Temperaturas máximas mais elevadas | Requer um tipo de material resistente a altas temperaturas |
| Velas de ignição e mangas de ignição | Calor mais tensão | Rigidez dielétrica, além da resistência ao calor |
Aqui, as juntas raramente falham devido a uma única causa: o calor envelhece o composto, a deformação por compressão reduz a força de vedação e, em seguida, a vibração abre uma passagem que anteriormente era marginal.
Selantes de silicone e RTV vs. juntas pré-cortadas
A questão de saber qual é o melhor vedante para um motor não tem uma resposta única, uma vez que uma junta de silicone para aplicações automóveis tem de se adequar ao design da junta, e não à categoria do produto. As juntas moldadas no local, fabricadas em silicone vulcanizável à temperatura ambiente, são a especificação de fábrica em muitas juntas modernas, enquanto outras têm de utilizar uma junta pré-cortada.
Utilize uma junta de silicone moldada no local sempre que o fabricante o especifique, normalmente:
- Cárteres de óleo e tampas de cárter em superfícies fundidas
- Tampas de válvulas com superfícies de vedação retas e sem danos
- Tampas da correia de distribuição e caixas da bomba de água
- Caixas de termóstatos e superfícies de vedação pequenas e simples semelhantes
Utilize uma junta pré-cortada ou multicamadas, sem substituir o selante, em:
- Juntas da cabeça do cilindro, que têm de suportar a pressão de combustão
- Juntas do coletor de escape, que estão sujeitas à temperatura dos gases de combustão
- Juntas do coletor de admissão, que vedam simultaneamente as passagens de vácuo, de líquido de arrefecimento e de ar
Seguem-se duas restrições. O selante de silicone numa junta ligada ao sistema de ventilação do cárter deve ser de cura neutra e adequado para sensores, uma vez que os vapores de uma formulação de cura ácida podem migrar para o sensor de oxigénio e degradá-lo. Uma junta moldada no local também necessita de cerca de 24 horas à temperatura ambiente para curar. A geometria da vedação, a dureza e a escolha do composto são abordadas no Guia de especificações de vedantes de silicone.
Limites de compatibilidade do silicone com os fluidos no compartimento do motor
É aqui que o silicone é frequentemente sobrevalorizado. A borracha de silicone apresenta um desempenho razoável em contacto com óleo de motor e incha visivelmente em alguns fluidos de hidrocarbonetos e solventes aromáticos. Nos casos em que uma vedação fica imersa em óleo quente ou combustível como condição predominante, o NBR, o HNBR ou o FKM são os materiais mais adequados. O silicone ganha o seu lugar no compartimento do motor graças à resistência ao calor, à estabilidade às intempéries, à recuperação após compressão e à rigidez dielétrica, sendo mais adequado para uma junta que funciona a altas temperaturas e em condições secas do que para uma que fica imersa em óleo.
Juntas de silicone do sistema de transmissão: caixa de velocidades, eixo e acionamento elétrico
As juntas de silicone para o sistema de transmissão vedam as juntas nas caixas de velocidades, nos diferenciais, nas caixas de transferência e nas unidades de acionamento elétrico, onde as prioridades são a vedação dinâmica, a tolerância à vibração e uma vida útil que corresponda à do conjunto. O silicone contribui aqui para o amortecimento da vibração e para a estabilidade térmica, mas a geometria da junta e o desenho da junta têm, pelo menos, tanta responsabilidade pelo resultado como o próprio composto.
Vedação da transmissão e do diferencial
As caixas do sistema de transmissão combinam flanges maquinadas, eixos rotativos e atuadores eletrónicos num único conjunto, sendo que cada um deles requer um tipo de vedante diferente.
| Tipo de junta | Abordagem de selagem | Princípio de funcionamento |
| Flange da caixa usinada | Junta moldada no local | A película flexível preenche as irregularidades da superfície sob a carga do parafuso |
| Eixo rotativo | O-ring ou anel de vedação | A interferência radial mantém o contacto enquanto o eixo gira |
| Interface do atuador e do solenóide | Junta moldada, anel de vedação | Vedação estática com isolamento antivibração |
| Porta para o sensor de velocidade e posição | Junta moldada e junta de arame | Vedação e isolamento elétrico numa única interface |
As portas dos sensores e atuadores numa transmissão moderna conduzem condutores através da parede da caixa, pelo que a vedação tem de assegurar simultaneamente a contenção de fluidos e o isolamento elétrico. Juntas de silicone para cabos de automóveis existem para essa sobreposição, vedando em torno de cada condutor e isolando o circuito da caixa.
Juntas em sistemas de transmissão de veículos elétricos
As unidades de acionamento elétrico alteram o caso de carga, em vez de o reduzirem. As tampas dos conjuntos de baterias necessitam de uma vedação duradoura contra a penetração de água e poeira. Os inversores e a eletrónica de potência requerem, simultaneamente, vedação do invólucro e isolamento dielétrico. Os circuitos de gestão térmica necessitam de vedantes que tolerem aquecimento e arrefecimento repetidos sem perderem a compressão. A ampla gama de condições de funcionamento e a rigidez dielétrica do silicone são adequadas para todas estas três aplicações.
Vibração, desalinhamento e vida útil
Raramente se exige que uma vedação do sistema de transmissão mantenha uma geometria perfeita. As caixas flexionam, os eixos movem-se e as temperaturas de funcionamento alteram as folgas. O silicone mantém-se elástico ao longo dessa gama e absorve a energia das vibrações em vez de a transmitir, o que prolonga a vida útil da vedação de formas que um índice de dureza, por si só, não permite prever.
Juntas de silicone vs. juntas de borracha: qual é a melhor opção para a sua aplicação?
Nenhum dos materiais é universalmente melhor, e a questão precisa primeiro de ser corrigida: o silicone é uma borracha, pelo que a comparação prática deve ser feita entre o silicone e outros compostos de borracha, tais como o EPDM, o NBR e o FKM. A resposta depende de três variáveis: a temperatura máxima e mínima de funcionamento, os fluidos com os quais a vedação entrará em contacto e se a junta é estática ou móvel. Se estas três variáveis forem compatíveis, a lista de opções geralmente reduz-se a dois materiais.
| Condições de aplicação | Elastómero recomendado | Motivo |
| Alta temperatura, contacto seco | Silicone | A mais ampla gama de temperaturas sem imersão em óleo |
| Exposição às intempéries no exterior, volume elevado | EPDM | Envelhecimento adequado com um custo de material mais baixo |
| Imersão contínua em óleo quente | NBR ou HNBR | A resistência ao óleo é o requisito fundamental |
| Vedação e isolamento elétrico | Silicone | A maior rigidez dielétrica dos elastómeros padrão |
| Junta exterior para climas frios | Silicone | Flexibilidade mantida a baixas temperaturas |
A norma ASTM D2000 e a sua equivalente da SAE classificam os compostos de borracha de acordo com a classe de resistência ao calor e à ação de fluidos, pelo que pode ser fornecida a um fornecedor uma linha de especificações em vez de uma descrição. Consulte o Norma ASTM D2000 no que diz respeito à base de classificação e ao Norma SAE J200 para o equivalente no setor automóvel.
Especificação e certificação de vedantes de silicone para a indústria automóvel
A maioria das falhas de vedação tem origem nas especificações e não no material, uma vez que um composto tecnicamente adequado continuará a falhar se a dureza, a classe de temperatura, o sistema de cura ou a tolerância não forem definidos. Uma especificação completa indica a janela de funcionamento, o contacto com o fluido, a deformação permanente exigida e as tolerâncias dimensionais a que a peça estará sujeita, sendo este o documento que deve ser solicitado a um fabricante de vedantes de silicone para a indústria automóvel como base para o seu trabalho.
Parâmetros de especificação que são importantes
Seis parâmetros representam a maior parte do risco:
- Intervalo de temperaturas de funcionamento, indicado como valores contínuos e valores de pico de curta duração
- Dureza na escala Shore A, normalmente entre 30 e 80, escolhida em função da compressão que a junta pode exercer
- Deformação permanente após um período de tempo e uma temperatura definidos, que permite prever a retenção da força de vedação
- Resistência à tração e ao rasgo, que são importantes nos casos em que a vedação é esticada ou apresenta bordas finas
- Sistema de cura, que determina se a peça é segura para o sensor e como se comporta em relação ao substrato
- Tolerâncias dimensionais e margem para rebarbas, uma vez que uma junta com dimensões inconsistentes apresentará fugas intermitentes
Ensaios, normas e documentação
A qualificação combina ensaios ao composto e ensaios às peças. Os ensaios ao composto abrangem o envelhecimento térmico, a imersão em fluido e a deformação permanente por compressão. Os ensaios às peças abrangem a inspeção dimensional e o desempenho de vedação sob a pressão especificada ou em condições de infiltração de água. Os compradores devem contar com uma designação do composto, certificados de material e rastreabilidade do lote, razão pela qual certificações de fabrico de silicone são uma pergunta prática de triagem, em vez de uma mera formalidade.
Soluções personalizadas de vedantes de silicone para o setor automóvel
Um catálogo de vedantes só é útil se as peças puderem ser produzidas de acordo com o desenho; por isso, a questão prática para um comprador não é saber qual o material que se destaca no papel, mas sim qual o fabricante de vedantes de silicone para a indústria automóvel que consegue cumprir as especificações em produção em série. O desenvolvimento personalizado abrange a seleção do composto, o ferramentas, a moldagem ou extrusão, as operações secundárias e a validação de acordo com o plano de ensaios acordado.
Um fabricante de vedantes de silicone para a indústria automóvel abrange normalmente o seguinte âmbito:
- Perfis moldados à medida e perfis de extrusão de silicone fabricados de acordo com desenhos técnicos
- Seleção de compostos validada em função do fluido de aplicação e da janela de temperatura
- O-rings, juntas e anéis de vedação para a indústria automóvel, em vários graus de dureza e tolerância
- Juntas, mangas e ilhós de silicone para interfaces de conectores e sensores
- Operações secundárias, tais como remoção de rebarbas, colagem e sobremoldagem em metal
- Programas OEM e ODM, desde a conceção até à produção em série
A seleção do composto é normalmente definida durante a fase de prototipagem, quando a dureza, a deformação residual à compressão e o sistema de cura podem ser testados na própria junta, em vez de se basear apenas na ficha técnica. As peças cujas especificações se baseiam em tolerâncias beneficiam de um fabricante de peças de silicone de precisão, enquanto os programas «do conceito à produção» decorrem no âmbito de Soluções ODM e OEM em silicone e LSR.
Perguntas frequentes
Qual é a dureza recomendada para as juntas de silicone utilizadas na indústria automóvel?
A maioria está especificada entre 40 e 70 na escala Shore A. Os compostos mais macios, na faixa dos 30 aos 50, são adequados para juntas com baixa força de compressão e perfis exteriores adaptáveis, enquanto os da faixa dos 60 aos 80 são adequados para juntas estáticas sujeitas a cargas de parafusos mais elevadas. O valor determinante não é uma questão de preferência, mas sim a compressão que a geometria da junta consegue suportar.
As juntas de silicone para automóveis são resistentes ao combustível e ao óleo do motor?
Toleram o contacto ocasional, mas não são a escolha adequada para imersão contínua. O silicone incha em muitos fluidos hidrocarbonetos e a sua resistência ao óleo é moderada quando comparada com a do NBR, HNBR ou FKM. Nos casos em que uma vedação fique em contacto com combustível ou óleo quente como condição normal de funcionamento, deve especificar-se, em vez disso, um desses compostos.
A partir de que temperatura baixa é que as juntas de silicone para automóveis deixam de funcionar?
Os compostos padrão mantêm a flexibilidade até cerca de -60 °C, temperatura inferior à da gama de condições normais de funcionamento de qualquer veículo. O desempenho a baixas temperaturas é limitado pelo endurecimento e não pela formação de fissuras, e o risco prático em climas frios é a deformação permanente por compressão após longos períodos sob carga, e não a perda de flexibilidade durante o funcionamento.
Qual é a diferença entre juntas de silicone e juntas de borracha?
O silicone é, por si só, uma borracha, pelo que a diferença é de natureza química e não de categoria. O silicone utiliza uma estrutura principal de silício-oxigénio, enquanto o EPDM, o NBR e o FKM utilizam estruturas principais de carbono com diferentes grupos laterais. Essa única diferença explica a classificação: o silicone apresenta a mais ampla gama de temperaturas e o melhor desempenho em termos de resistência às intempéries e propriedades dielétricas, enquanto as borrachas com estrutura principal de carbono geralmente se destacam na resistência ao óleo e na resistência mecânica.
As juntas de silicone são adequadas para veículos elétricos?
Estes produtos são adequados para as juntas que caracterizam um veículo elétrico, nomeadamente a vedação do conjunto da bateria e da caixa de proteção, as caixas do inversor e da eletrónica de potência, bem como os circuitos de gestão térmica. A rigidez dielétrica, a estabilidade térmica e a flexibilidade a baixas temperaturas cumprem todos os requisitos. A ressalva habitual continua a aplicar-se: quando uma vedação estiver em contacto com líquido de arrefecimento ou óleo nas suas condições normais de funcionamento, o composto deve ser selecionado tendo em conta a resistência a esse fluido, em vez de se partir do princípio de que funcionará.
