Os fundidos de quartzo sintético podem melhorar o desempenho da máquina?

Terry Capuano, PE | 12 de maio de 2023

Materiais tradicionais, como ferro fundido, soldas de aço e peças fundidas de aço inoxidável e alumínio, são usados ​​para as 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 preferencial para esses materiais são os fundidos compostos de quartzo sintético (SQ). Máquinas de todos os tipos estão sendo reprojetadas para substituir estruturas metálicas por fundidos SQ para reduzir custos, reduzir prazos, melhorar o desempenho da máquina, eliminar a 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 tipicamente uma resina líquida de alta resistência, como epóxi, poliuretano ou metacrilato de metila com aditivos para adesão agregada e liberação de ar.

Os fundidos SQ consomem 85% menos energia total para produzir do que o ferro fundido e custam menos, e muitas vezes podem ser produzidos com tolerâncias acabadas em dias. Eles podem ser fundidos em cores e oferecem excelente resistência química. As características superiores de amortecimento de vibração dos fundidos SQ permitem que as máquinas operem em velocidades mais altas com maior precisão e com um nível de ruído reduzido.

Reivindicações empíricas de 30% a 50% a mais de vida útil da ferramenta de corte/rebolo foram relatadas. 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 operação de produção. O acabamento da superfície 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 mais baratas de produzir, com um tempo de produção típico de dias, pois muitas vezes podem ser fundidas para tolerâncias acabadas ou subsequentemente replicadas para tolerâncias muito precisas. Eles podem ser fundidos em cores, eliminando a pintura e os muitos regulamentos de tinta EPA associados.

A fundição SQ substituiu uma fundição de alumínio de 36 pol. x 72 pol. x 6 pol. a ½ do custo, fundida até a planicidade de 0,001 pol. e o prazo de entrega reduzido de 3 meses para 1 semana.

As características do SQ produzido corretamente incluem:

Embora os fundidos SQ possam ser feitos usando metil metacrilato (acrílico) uretano ou resinas, 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 para o agente de cura. Uma mistura inadequada, com muito ou pouco agente de cura, pode resultar em uma massa não curada por 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 fornecer 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 top cast para 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 da estrutura da máquina. Eles devem pensar livremente sobre quais recursos produziriam a melhor estrutura para sua aplicação. E eles não devem mais ser restritos a espessuras de parede consistentes. A espessura da parede pode ir de 1 a 12 polegadas na mesma área sem uma consequência negativa. Tubos de plástico ou linhas hidráulicas podem ser fundidos na base, de modo que não haja mais linhas ao redor do lado de fora da base na linha de montagem.

Molde mostrando 161 linhas de vácuo fundidas na peça.