Substituição de terminais sobre injetados em Zamak em cabos metálicos por material polimérico em componentes para automóveis

Abstract

Num momento em que o mundo atravessa uma grave crise social e económica devido à pandemia COVID 19, seguida por diversas tensões sociopolíticas que bloqueiam as cadeias de fornecimento, aumentam os custos de transporte internacionais e atrasam os prazos de entrega, causando o aumento exponencial do custo de obtenção de matérias-primas, torna-se fulcral que as empresas dinamizem as suas atividades e se adaptem a uma nova dinâmica de mercado, para conseguir reduzir custos e manter a qualidade nos seus produtos. Neste contexto, surgiu o tema da presente dissertação que consiste na substituição de terminais sobreinjetados em Zamak por um material polimérico, para componentes da indústria automóvel. O trabalho é realizado na empresa Fico Cables, onde se produzem cabos de acionamento mecânico aplicados no interior de veículos automóveis de inúmeros produtores mundiais. Estas peças possuem pequenos componentes sobreinjetados num cabo metálico, fabricados em Zamak e sobreinjetados em plástico. O Zamak é uma liga metálica constituída por elementos como zinco, alumínio, magnésio e cobre, tendo como principal característica a elevada resistência mecânica. Este material possui um custo de produção muito elevado, com elevadas taxas de desperdício de matéria-prima na sua moldação e também alguns riscos associados à sua produção devido às elevadas temperaturas de fusão, na ordem dos 400ºC. A substituição por materiais termoplásticos permite taxas produtivas mais elevadas, a redução de etapas do processo e redução de custos produtivos. Tendo em vista a identificação e caracterização de um material termoplástico capaz de substituir as ligas de Zamak nos terminais de bloqueio de cabos metálicos, foram selecionados e testados diferentes materiais, através da realização de ensaios que pretenderam verificar diferentes fatores de controlo associados a este produto, como a geometria da peça e a interface plástico/metal. A realização de ensaios mecânicos e morfológicos permitiu aprofundar o conhecimento acerca das características da relação processamento-estrutura da peça que beneficiem a sua resistência mecânica. Por fim realizaramse também ensaios de fadiga aos componentes plásticos com o objetivo de validar a sua aplicabilidade de acordo com as normas da indústria automóvel. A poliamida aromática foi a opção mais viável para a tipologia de produto em estudo, permitindo a redução de etapas do processo e um ganho significativo de custos produtivos.

At a time when the world is going through a serious social and economic crisis due to the pandemic COVID 19, followed by various socio-political tensions that block supply chains, increase international transport costs and delay delivery times, causing an exponential increase in the cost of obtaining raw materials, it is crucial that companies streamline their activities and adapt to a new market dynamic, to be able to reduce costs and maintain the quality of their products. In this context, the subject of this dissertation arose, which consists in the replacement of overmolded Zamak terminals with a polymeric material for automotive industry components. The work is carried out at the company Fico Cables, which produces mechanical drive cables used inside automobiles of many world producers. These parts have small components overmolded into a metallic cable, made of Zamak and overmolded into plastic. Zamak is a metal alloy made of elements such as zinc, aluminum, magnesium and copper, and its main characteristic is its high mechanical resistance. This material has a very high production cost, with high rates of raw material waste in its molding and some risks associated with its production due to high melting temperatures, around 400ºC. The substitution by thermoplastic materials allows for higher production rates, the reduction of process steps and reduction of production costs. To identify and characterize a thermoplastic material capable of replacing Zamak alloys in metallic cable locking terminals, different materials were selected and tested, by performing tests that aimed to verify different control factors associated with this product, such as the part geometry and the plastic/metal interface. Mechanical and morphological tests allowed deepening the knowledge about the characteristics of the processing-structure relationship of the part that benefit its mechanical strength. Finally, fatigue tests were also performed on the plastic components to validate their applicability according to the automotive industry standards. The aromatic polyamide was the most viable option for the type of product under study, allowing the reduction of process steps and a significant gain in production costs.