BR112014014178B1

BR112014014178B1 - Molde de injeção para uma serra de fio, processo para produzir uma serra de fio e serra de fio resultante

Info

Publication number: BR112014014178B1
Application number: BR112014014178-9A
Authority: BR
Inventors: Dieter Ghillebert; Raf Clauws; Tom Baekelandt
Original assignee: Nv Bekaert Sa
Priority date: 2012-01-05
Filing date: 2012-12-13
Publication date: 2022-03-29
Also published as: CN104039490B; ZA201403472B; US20140374954A1; EP2800647B1; KR20140110894A; ES2572705T3; US9849615B2; PL2800647T3; BR112014014178A2; WO2013102542A1; EP2800647A1; CN104039490A

Abstract

MOLDE DE INJEÇÃO PARA UMA SERRA DE FIO, PROCESSO PARA PRODUZIR UMA SERRA DE FIO E SERRA DE FIO RESULTANTE. Em uma serra de fio, os três elementos constituintes do cabo de aço,o anel de corte diamantado e o polímero de luva entre as esferas devem trabalhar juntos de modo ótimo. Para melhorar a qualidade da moldagem por injeção, os inventores apresentam um molde de injeção, em que os canais de injeção injetam um polímero a partir de lados opostos do cabo de aço na cavidade de injeção. O molde por injeção compreende dois meio moldes, que formam a cavidade de injeção quando fechados. Diferentes modalidades preferidas são descritas, incluindo o uso de canais tendo uma estrutura de árvore, preferivelmente uma árvore de canal binário, preferivelmente uma árvore binária balanceada, e o mais preferível uma árvore binária balanceada, tendo trajetórias de comprimento igual do canal de alimentação para cada canal de injeção. O uso de canais aquecidos é descrito, e são explicadas as regras para balancear o número de canais aquecidos versus não aquecidos. Ademais, o método para usar tal molde, e o produto resultante do uso do molde são reivindicados.

Description

Descrição Campo Técnico

[001] A presente invenção refere-se a um molde para revestir uma serra de fio com polímero por injeção, a um processo para revestir uma serra de fio com polímero, e a serra de fio obtido com tal processo.

Técnica Antecedente

[002] Cabos de serrar vêm experimentando um interesse crescen te para serrar blocos de pedra natural em placas (eslabes) para todos os tipos de operação. Cabos de serrar estão substituindo lâminas de serra circular e lamelas tradicionais, porque permitem velocidades lineares mais altas (tipicamente 100 a 120 km/h), e, por conseguinte, velocidades de corte mais elevadas. Máquinas para cortar pedra com loops, tendo 60 ou mais loops de cabos correndo em paralelo ou em polias ranhuradas, vêm sendo introduzidas correntemente. Tais máquinas oferecem um nível de produtividade mais alto, e reduzem o custo operacional em comparação com os teares existentes, e vêm substituindo esta tecnologia em ritmo acelerado.

[003] Em essência, uma serra de fio compreende três elementos básicos:

[004] - em um cabo condutor central feito de filamentos de aço torcidos formando um cabo. O cabo de aço tem um diâmetro de cerca de 5 ou 3,5 mm, sendo que diâmetros menores, de 3 ou 2 mm, vêm sendo explorados correntemente.

[005] - Esferas de serra são afixadas ao cabo em distâncias regu lares. O número de esferas per metro depende do tipo de pedra a ser cortada. Há cerca de 25 a 40 esferas per metro em uma serra de fio. As esferas são colocadas fora de uma luva metálica, na qual uma camada abrasiva é aplicada. A camada abrasiva compreende grãos adi- amantados em uma matriz metálica. A camada abrasiva é atualmente obtida por meio de técnicas de metalurgia do pó, embora esferas onde a camada abrasiva seja aplicada por laser vêm sendo testadas. As esferas são aplicadas no cabo de aço muito similarmente como em um colar;

[006] - As esferas devem ser fixadas ao canal de modo que a for ça exercida sobre o cabo de aço seja transferida para as esferas. Enquanto no passado métodos de ancoragem mecânica tenham sido explorados, vem prevalecendo uma tecnologia através da qual esferas são fixadas com polímero. O polímero é injetado entre as esferas, daí formando luvas que envolvem o cabo de aço. Deste modo, o cabo de aço é selado do refrigerante, e partículas abrasivas. Uma boa adesão química ajuda a manter as luvas fixadas ao cabo de aço fixando as esferas firmemente no lugar. Uma adesão insuficiente de polímero pode levar as esferas ao colapso, onde esferas se acumulam no cabo, quando uma delas fica presa no corte.

[007] Os três elementos de uma serra de fio devem cooperar: o cabo de aço deve apresentar uma resistência à fadiga suficiente, as esferas de serra devem expor gradualmente os grãos adiamantados da matriz metálica, enquanto o polímero deve manter sua adesão ao cabo de aço: uma falha prematura de qualquer um destes, produz uma falha prematura de todo o cabo.

[008] Depois de analisar muitos cabos de serrar rompidos, os in ventores descobriram que um dos modos de falha predominante ocorre na extremidade da luva metálica da esfera. Uma das causas do modo de falha consiste no cabo não se encontrar exatamente no centro da luva da esfera e tocar a luva metálica, resultando que os filamentos externos do cabo de aço se desgastam e se corroem naquele lugar, ocasionando uma falha prematura. Ademais, uma colocação excêntrica na mesma direção radial do cabo de aço de uma série de esferas pode ocasionar o travamento da serra de fio. Para prover um desgaste uniforme da superfície abrasiva das esferas, é imperativo que as esferas se mantenham em rotação durante o uso.

[009] A razão pela qual o cabo é colocado excêntrico - de acordo com os inventores - é que as luvas de polímero são revestidas no cabo de aço por meio de uma moldagem por injeção defeituosa. Na moldagem por injeção, as esferas aplicadas no cabo de aço são posicionadas no meio molde inferior que tem um recesso alongado que corresponde ao negativo da luva pretendida. Cavidades dispostas a distâncias regulares para receber as esferas são providas. O meio molde superior (que é uma imagem especular do meio molde inferior) fecha sobre o meio molde inferior, e um polímero é injetado nos recessos. Depois do resfriamento, o molde é aberto, e o cabo de aço acabado retirado do molde, uma nova extensão do cabo de aço com esferas é posicionada e o ciclo de injeção repetido. Um exemplo de molde pode ser visto na Figura 1 de US 2007/ 0194492 A1.

[0010] Na US 5.216.999, o problema da excentricidade é reconhe cido e resolvido, usando um molde de injeção tendo projeções anulares (item 212, na Figura 7) que mantêm o cabo de aço mais centrado durante a moldagem por injeção. Mas, uma centragem completa com este tipo de molde não é possível, uma vez que deve permanecer uma folga entre o cabo e as projeções anulares, porque, caso contrário, o cabo não seria revestido com polímero n s projeções, e começaria a ser corroído.

[0011] Ansiosos em encontrar uma solução para o problema de centricidade, os inventores trazem a solução a seguir.

Descrição da Invenção

[0012] O objetivo primário da presente invenção é eliminar o pro- blema de centricidade de cabos de serrar. Um objetivo adicional da presente invenção é prover um molde e processo que resolvam tal problema. Na invenção, componentes inéditos de molde e processo são identificados de forma que reduzem desperdícios, melhoram o tempo do ciclo, e reduzem danos causados ao polímero durante o processo, provendo uma serra de fio que não apresenta problema de ex-centricidade, e onde o polímero não degrada durante o uso e que pode ser provido de modo eficiente rápido, e com um desperdiço reduzido de material - objetivo final da presente invenção.

[0013] De acordo com um primeiro aspecto da presente invenção, é reivindicado um molde adequado para revestir uma serra de fio com polímero por meio de moldagem por injeção. Antes da moldagem por injeção, a serra de fio apenas compreende um cabo de aço, onde esferas são aplicadas. Depois da moldagem por injeção, a serra de fio adicionalmente compreende uma jaqueta de polímero entre as esferas espaçadas.

[0014] A moldagem por injeção é um processo onde pó ou grânu los de plástico são alimentados de uma tremonha para um tubo, na tremonha um fuso de alimentação roscado é instalado. O tubo é aquecido, e quando uma temperatura de amolecimento específica é alcançada, um fuso de alimentação introduz o plástico fundido amolecido, via tubo aquecido, para em um molde, onde o material plástico resfria, como desejado. No caso específico, o cabo de aço com esfera é posicionado no molde antes de injetar o plástico. Depois da injeção, o fuso de alimentação é acionado, e uma nova carga de pellets de plástico entra no tubo. Ao invés de um fuso reciprocante, um injetor aríete pode ser usado. Depois do resfriado, o molde é aberto e a parte moldada por injeção - neste caso, uma peça curta de serra de fio com dez ou mais esferas - é removida. A serra de fio é retirado, e a extremidade seguinte do cabo de aço e esferas é colocada no lugar, então, o molde é fechado, e o ciclo repetido.

[0015] O molde - onde os termos "molde", "ferramenta de molde" ou mesmo "ferramenta" são considerados idênticos para o propósito da presente invenção - compreende um primeiro e segundo meio molde, que unidos formam o molde completo. Quando os primeiro e segundo meio moldes são unidos, isto é, fechando o molde, é formada uma cavidade no interior do molde. A cavidade tem um eixo geométrico central, que deve corresponder proximamente ao eixo geométrico central da serra de fio, quando posicionado no molde. A injeção de plástico fundido quente na cavidade é feita via canais de injeção nos referidos primeiro e segundo meio moldes. Evidentemente, deve haver pelo menos um canal de injeção entre cada par de esferas. Normalmente, são disponibilizados mais que um canal de injeção.

[0016] O molde é feito de metal, preferivelmente um aço de ferra menta grau P, por exemplo, -cromo- níquel-molibdênio (W-Nr 1,2767, que equivale a AISI 6 F 7, 2767 ISO B). O molde sofre um tratamento térmico para aumentar a dureza.

[0017] Uma característica do molde se refere ao fato de os canais de injeção serem dispostos em lados opostos, o que significa que o plano de separação compreendendo o eixo geométrico central e que não corta qualquer canal de injeção pode ser identificado, de modo que os canais de injeção possam ser encontrados em qualquer um dos lados daquele plano.

[0018] Arranjando os canais de injeção em lados opostos do eixo geométrico central, o material plástico entra por ambos lados, e o cabo de aço fica no lugar, isto é, no centro da cavidade. Isto pode ser conseguido sem precisar tensionar em demasia o fio (que é a opção óbvia usual) ou sem precisar usar fixadores na cavidade do molde. Pelo fato de o cabo de aço ficar mais centralizado com respeito às esferas, o desgaste do cabo de aço na extremidade das luvas de esfera é dimi nuído. Ademais, uma vez que todas as esferas ficam mais centrais, a serra de fio gira mais facilmente durante o corte.

[0019] Em uma modalidade preferida, os canais de injeção são ar ranjados em um plano compreendendo o eixo geométrico central, mas ainda em lados opostos do eixo geométrico central. Por exemplo, os centros dos canais de injeção ficam em um único plano. Na injeção, as forças exercidas pelo material plástico injetado no cabo de aço nos canais de injeção resultam mais bem balanceadas.

[0020] Em outra modalidade preferida, o número de canais de in jeção em ambos lados do plano de separação é igual. Isto confere um maior equilíbrio, quando o plástico é injetado a partir de ambos os lados. Em uma modalidade ainda mais preferida, todos os canais de injeção são arranjados diametralmente opostos. Não apenas são arranjados no mesmo plano compreendendo o eixo geométrico central, mas também no mesmo plano perpendicular ao eixo geométrico central. Isto é o que se considera diametralmente oposto. Os canais de injeção, então, são montados aos pares. A soma das forças no cabo, então, resulta zero, uma vez que ambos os canais de injeção são alimentados igualmente com material plástico fundido.

[0021] De acordo com a preferência, os canais de injeção podem ser alimentados via pelo menos um canal de alimentação, por canais de ramificação. Um único canal de alimentação é preferível, alimentado via um único fuso de alimentação ou injetor aríete, assim evitando um desequilíbrio entre diferentes alimentações. Tal estrutura de alimentação é similar a uma árvore, cujo tronco corresponde ao canal de alimentação, os canais de ramificação correspondem aos galhos, e os canais de injeção às folhas nas pontas dos galhos da árvore.

[0022] De acordo com a preferência, a estrutura forma uma árvore binária. Uma árvore binária é uma árvore em que cada ramificação ou galho se ramifica exatamente em duas ramificações, e terminam em duas folhas. Na estrutura de árvore do molde, a seção transversal - antes da bifurcação - é aproximadamente igual à soma da área das seções transversais dos canais ramificados. Assim, não há qualquer redução ou aumento da velocidade de fluxo do plástico fundido, enquanto o fluxo de plástico fundido flui através dos canais. À medida que aumenta a razão entre a área de parede de canal e o volume do canal, a resistência ao fluxo em direção aos canais de injeção aumenta, uma vez que as forças de cisalhamento no fundido aumentam, devido à viscosidade do fundido.

[0023] Ainda mais preferível, a estrutura de árvore binária deve ser uma árvore binária balanceada. Em uma árvore binária balanceada, o número de canais atendido, de qualquer canal de injeção para o canal de alimentação, é igual para todos os canais de injeção. Em uma árvore binária balanceada, o número de canais de injeção, portanto, é 2N, onde N é o número de bifurcações ou junções.

[0024] O mais preferível seria se a trajetória seguida pelo material fundido plástico - do canal de alimentação para o canal de injeção - tivesse o mesmo comprimento, para qualquer canal de injeção. Deste modo, a resistência ao fluxo encontrada pelo material plástico fundido em sua trajetória ao longo do canal de alimentação em direção ao canal de injeção é próxima ou igual para cada canal de injeção. Isto constitui um melhoramento em relação ao estado corrente de molde, onde um único canal alimenta diretamente diferentes canais de injeção, a diferentes distâncias da entrada de alimentação.

[0025] Ademais, uma árvore binária balanceada de comprimento igual tem a vantagem adicional de permitir que muitos polímeros sejam processados com propriedades de fluxo dentro de um limite mais amplo. Polímeros particularmente vantajosos são borrachas, poliuretanos, ou poliolefinas termoplásticas, tal como polietileno de alta/ baixa densidade (HDPE/ LPDE), polipropileno (PP). Polímeros menos vantajo- sos, mas possivelmente úteis em casos particulares, são poliamida (PA), tereftalato de polietileno (PET), polioximetileno (POM), policarbonatos (PC), ou outros polímeros, que podem ser fundidos suficientemente líquidos, para fluir através dos canais.

[0026] Os primeiro e segundo meio moldes têm as respectivas primeira e segunda faces voltadas uma contra a outra, quando do fechamento do molde. Ambas as faces devem se ajustar com precisão, e qualquer desalinhamento pode vir a provocar um vazamento na cavidade central, e, por conseguinte, produzir uma serra de fio não satisfatório. As faces dos moldes podem ter uma face não plana, por exemplo, duas faces cilíndricas que se ajustam com precisão. Embora tais formas apresentem algumas vantagens, em termos de alinhamento quando do fechamento, as faces planas são grandemente preferidas uma vez que são mais fáceis de usinar com precisão micrométri- ca. O alinhamento das duas faces, quando do fechamento, é conseguido por meio de pinos e furos de alinhamento, dispostos nos cantos dos meio moldes.

[0027] Os canais de injeção podem alimentar a cavidade de inje ção na direção perpendicular às primeira e segunda faces. Portanto, furos devem ser providos nos primeiro e segundo meio moldes, o que nem sempre é fácil. Portanto, é preferível formar canais em relevo em qualquer uma ou ambas as faces dos meio moldes. Com o fechamento, ambas as faces se unem, e o canal em relevo fecha e forma um canal fechado. Por exemplo, a primeira face do primeiro meio molde pode ser completamente plana, enquanto a segunda face do segundo meio molde tem um recesso em ‘U’ em relevo. Quando do fechamento do molde, canais são formados (‘Ü’). Os canais são preferivelmente usinados com precisão na primeira ou segunda face do meio molde. Alternativamente preferível - por razões de simetria - ambas as faces podem ser providas com um semicanal de mesma seção transversal semicircular, de modo a formar um canal completo com seção transversal circular, quando do fechamento do molde. Os canais de injeção alimentam com precisão o material plástico fundido na direção perpendicular ao eixo geométrico central. As seções transversais circulares são preferidas, por terem a menor relação superfície: volume. O uso de semicanais confere a vantagem adicional de facilitar grandemente a remoção do material residual solidificado dos canais de ramificação e injeção do molde.

[0028] Pelo menos os canais de injeção devem ser formados pelos referidos semicanais em uma das faces. Adicional ou opcionalmente, alguns canais de ramificação intermediários podem ser implementados como semicanais nas primeira e segunda faces até certo número de bifurcações, por exemplo, uma, duas, ou mesmo três bifurcações. Excepcionalmente, todos os canais de ramificação são implementados nas primeira e segunda faces, deixando apenas o canal de alimentação não implementado nas primeira e segunda faces.

[0029] Moldes de injeção mais avançados têm canais aquecidos (as vezes chamados "canais quentes" (hot runners)) em contraste com canais não aquecidos (também chamados "canais frios" (cold runners). Nos canais aquecidos, o polímero se mantém fundido nos ciclos sub- seqüentes. Os canais não aquecidos se destinam a prover um resfriamento durante o ciclo antes de o molde ser aberto. Os canais não aquecidos de injeção com certeza aquecem por causa do material plástico quente que flui por eles, mas isto não é intencional. Canais não aquecidos, por conseguinte, são encontrados próximos da cavidade de injeção, quando a cavidade de injeção deve ser resfriada antes de ser aberta para permitir que o plástico se solidifique. Em cada ciclo de injeção, o material em excesso nos canais não aquecidos deve ser removido, e, por contato, ocasionando perda de material. O volume dos canais não aquecidos, daí, deve ser mínimo.

[0030] De acordo com a preferência, os canais não aquecidos são usinados nas primeira e segunda faces, e os canais aquecidos se encontram nos primeiro e segundo moldes. Para facilidade de projeto, é preferível que o plano dos canais aquecidos seja disposto perpendicular ao plano dos canais não aquecidos.

[0031] O material plástico fundido não deve permanecer em alta temperatura, porque isto leva a uma degradação do polímero. Então o volume nos canais aquecidos não deve ser muito grande, uma vez que isto aumenta o tempo de permanência no polímero na condição quente. Os inventores estimam o tempo de permanência V do polímero no canal aquecido com equação: tr = ((Vol canal quente /Vol canal frio) +1) x tciclo

[0032] onde,

[0033] "Volcanal quente" é o volume total de todos os canais aquecidos e "Volcanal frio"o volume total de canais não aquecidos, " tciclo" a duração total do ciclo de injeção total (isto é, do primeiro fechamento do molde ao fechamento seguinte). Um ciclo é adicionado para levar em conta o tempo de permanência no injetor (fuso reciprocante ou injetor aríete). A combinação de tempo de permanência e temperatura não deve ser maior que certo valor para cada polímero específico. Por exemplo, poliuretanos termoplásticos não devem permanecer por mais que 10 a 15 minutos além da temperatura de fusão, para evitar degradação do polímero.

[0034] Quando do fechamento do molde, forças elevadas devem ser exercidas nos meio moldes para mantê-los fechados, em face da elevada pressão de injeção (cerca de 40 a 120 MPa). Quanto maior a superfície sob pressão na primeira e segunda face (isto é, superfície projetada de parede de canal), maior será a força de fechamento da prensa. Isto limita a extensão do molde, uma vez que os moldes não podem mais ser mantidos fechados pela prensa de moldagem. Usualmente, estas forças são maiores que 100 ou 150 kN ou mais. Canais no plano perpendicular à primeira e segunda face de molde não adicionam uma força de travamento. Preferivelmente, estes canais são canais aquecidos, uma vez que, em caso contrário, a remoção do material residual solidificado se torna difícil. Em consequência, a força de fechamento pode ser consideravelmente reduzida se houver mais níveis de canais (opcionalmente aquecidos) orientados perpendicularmente. Alternativamente, para a mesma força de fechamento, o comprimento do molde pode ser aumentado, conferindo maior produtividade per ciclo. Deste modo, comprimentos de serra de fio de 16 a 32 ou até 64 esferas podem ser processados em um único ciclo.

[0035] Um melhoramento adicional provido pelos inventores ao molde se refere a possibilidade de usar um ou mais insertos de molde, que são inseríveis nos primeiro e segundo meio moldes, e formam a cavidade de molde para receber esferas e cabo de aço. Opcionalmente, canais de injeção e canais de ramificação iguais, podem ser implementados em tais insertos. Como ambos - esferas de serra e cabos de aço - são materiais relativamente duros, um alinhamento não correto acidental, no fechamento do molde, pode trazer sérios danos às primeira e segunda faces retificadas. No caso de o fechamento ocasionar danos, será suficiente que apenas as peças de inserto seja trocadas, enquanto preservando o molde. Similarmente ao molde, os insertos são metálicos, preferivelmente de um aço ferramenta, como mencionado no parágrafo [0016]. Preferivelmente, os insertos são tratados termicamente para aumentar a dureza.

[0036] A própria cavidade tem seções axiais contendo somente cabo de aço e seções axiais contendo esferas de serra e cabo de aço. Nestas últimas seções, tem recessos de esfera para receber esferas de serra na moldagem por injeção. Um melhoramento adicional importante para moldes provido pelos inventores se refere ao fato de cada recesso de esfera ter canais de injeção em ambas extremidades axiais do recesso de esfe- ra, sendo que os primeiro e último recessos de esfera devem incluir canais de injeção em qualquer das extremidades axiais. Isto impede que as esferas na extremidade recebam o material plástico apenas por um lado, levando a uma característica inferior de fadiga em uso. Tal comportamento vem sendo de fato observado no campo.

[0037] De acordo com um segundo aspecto da invenção, é reivin dicado um processo para revestir uma serra de fio por moldagem por injeção, usando molde em qualquer forma descrita acima. O processo compreende as etapas de:

[0038] (a) Prover uma serra de fio com esferas de serra conectadas ao mesmo. As esferas podem ser aplicadas a serra de fio como conhecido ou ser encerradas no cabo de aço, como descrito na WO 2011 061 166 A1. O método confere a vantagem de permitir comprimentos extremamente longos para a serra de fio, sem interromper o processo.

[0039] (b) Abrir o molde.

[0040] (c) Opcionalmente, o cabo de aço com esferas de serra po de ser aquecido antes da moldagem por injeção. O preaquecimento do cabo de aço provê consideráveis vantagens, uma vez que permite que o plástico fundido penetre entre os filamentos do cabo de aço antes de solidificar. Assim, os filamentos de aço ficam mais bem selados do lado de fora e provêem uma vida útil estendida para o produto global. O aquecimento pode ser feito por diferentes meios, tais como, por infravermelho, por ar quente ou por aquecimento resistivo.

[0041] (d) Posicionar referido referido cabo de aço e as esferas de serra ao longo do eixo.

[0042] (e) Opcionalmente, tensionar o cabo de aço. Um mínimo de tensão é requerido para manter o cabo esticado. Uma tensão muito alta não é necessária e nem ajuda a superar os problemas de centrici- dade, uma vez que apenas uma pequena força é requerida para deslocar o cabo de aço de seu centro.

[0043] (f) Então, o cabo de aço com esferas é encerrado na cavi dade de injeção quando o molde é fechado. A força de fechamento é aplicada para manter os meio moldes firmemente fechados.

[0044] (g) O polímero é injetado, via canais de injeção, na cavida de de injeção. Depois de um breve período de tempo de resfriamento, o polímero solidifica.

[0045] (h) O molde é aberto, e o comprimento do cabo acabado é extraído.

[0046] A seguir, um novo comprimento de cabo de aço com esfe ras é inserido no molde, em substituição ao comprimento acabado da serra de fio, e o ciclo é reiniciado.

[0047] O processo é caracterizado pelo fato de a injeção ser reali zada a partir de ambos os lados em direção ao eixo central da cavidade de injeção.

[0048] A ordem em que as etapas acima foram descritas não constitui um aspecto limitante para a invenção. Aqueles habilitados na técnica deverão apreciar que certas etapas, tal como, por exemplo, a etapa "d" (posicionar as esferas) poder seguir imediatamente da etapa "a" (prover cabo de aço), enquanto, ao mesmo tempo, a etapa "b" (abrir o molde) é executada. Também, a etapa "e" (tensionar o cabo de aço) pode ser executada em qualquer momento antes da etapa "f" (fechar o molde). A etapa "c" (aquecer o cabo de aço) pode ser executada também em qualquer momento no processo, antes da etapa "g" (injetar o polímero).

[0049] De acordo com um terceiro aspecto da presente invenção, o cabo reivindicado compreende um cabo de aço, e esferas de serra afixadas ao mesmo. Entre as esferas de serra, são arranjadas luvas de polímero. As luvas de polímero sempre mostram uma pequena linha do canal de injeção na superfície externa, facilmente vista com uma lente de aumento. Uma particularidade a respeito da serra de fio, é que as linhas de canais de injeção estão presentes em ambos os lados da serra de fio. Aqueles versados na técnica deverão compreender que esta é a ‘assinatura’ deixada pelo molde descrito no processo descrito.

Breve Descrição das Figuras nos Desenhos

[0050] A Figura 1 descreve moldes de técnica anterior e linhas na serra de fio;

[0051] a Figura 2 descreve os princípios gerais da invenção;

[0052] as Figuras 3a e 3b descrevem duas diferentes modalidades preferidas da invenção;

[0053] Nos desenhos, dígitos de dezenas e unidades representam partes similares nos diferentes desenhos, enquanto os dígitos de centenas correspondem ao número da figura.

Modo(s) para Executar a Invenção

[0054] A Figura 1 mostra diferentes moldes de injeção de técnica anterior 100 como de cabos de serrar de diferentes fabricantes (Arranjo 1, Arranjo 2, Arranjo 3, Arranjo 4). As esferas 104 são aplicadas a um cabo de aço 106. Moldes de injeção conhecidos têm canais de injeção apenas em um lado do eixo geométrico central, sendo que os canais de injeção são arranjados linearmente e paralelamente ao eixo geométrico central do cabo. Isto pode ser conseguido a partir de cabos de serrar existentes, uma vez que a forma da luva polimérica é uma réplica positiva da cavidade de molde negativa. Na verdade, os canais de injeção deixam uma pequena saliência na superfície, que pode ser facilmente aplicada aos cabos de serrar existentes. Cabos de serrar conhecidos somente mostram estas saliências linearmente em um lado do eixo geométrico central. Estas saliências podem ser quadradas (por exemplo, 1 x 1 mm2, 0,5 x 0,5 mm2), oval (2 mm de comprimento e 0,6 mm de largura), ou redonda, como indicado pelas seções transversais à direita de cada molde. Por vezes, apenas uma saliência pode ser identificada entre um par de esferas (Arranjo 1), mas, em geral, duas delas (Arranjo 2, Arranjo 3, Arranjo 4).

[0055] Quando se corta um cabo na extremidade de uma luva de esfera, uma pode observar quão bem o polímero entrou na luva. Em todos os cabos de serrar investigados, pelo menos uma esfera inferior não ingressa o polímero completamente na luva. Ademais, tal esfera defeituosa ocorre em intervalos irregulares (isto é, a cada 8 esferas) indicando que a injeção na luva de extremidade foi sempre de um lado, o outro lado sendo parado por meio de fim de curso. Embora depois do deslocamento do cabo no molde, o outro lado da luva foi injetado, a injeção não simétrica ainda sendo perceptível.

[0056] Analisando os cabos de serrar usados no campo, os inven tores descobriram uma correlação entre a presença de desgaste no cabo de aço na extremidade da luva e se (ou não) o ingresso do polímero foi total (ou não). Um ingresso não completo do polímero, que resultou de desgaste excessivo do cabo de aço na extremidade da luva. Ademais, muitos cabos de serrar, que romperam no campo, mostraram um ingresso incompleto do polímero na luva. E como o ingresso incompleto do polímero está ligado às esferas de extremidade no molde, resulta que a penetração defeituosa do polímero em uma esfera constitui um problema.

[0057] A Figura 2 mostra uma modalidade preferida do molde da invenção. Dois meio moldes 200A e 200B são mostrados antes do fechamento. Um cabo de aço 220 com esferas 222 aplicadas ao mesmo está pronto para ser posicionado no molde. A cavidade de injeção alongada tem uma parte 212 para receber cabo de aço 220, e em distâncias regulares um recesso extra 210 para receber esferas de serra 222. A cavidade tem um eixo geométrico central 214. Canais de injeção 208 estão presentes para injetar um polímero na cavidade de injeção alongado. Há canais de injeção em lados opostos do eixo geométrico central 214.

[0058] Na modalidade da Figura 2, os canais de injeção 208 estão no plano compreendendo eixo geométrico central. Ademais, nesta modalidade, o número de canais de injeção em cada um dos lados opostos do eixo geométrico central são iguais, a saber, existem oito em cada lado. Em adição, os canais de injeção 208 são arranjados diametralmente opostos.

[0059] O molde 200A adicionalmente tem dois canais de alimenta ção 202 e 202’ para alimentar ambos os lados das cavidades de injeção. Cada um dos canais de alimentação 202 e 202’ se dividem em canais de ramificação 204, que, por sua vez, podem se dividir em canais de ramificação 208. Por fim, canais de ramificação terminam em um canal de injeção 208. Deste modo, uma estrutura de árvore é formada, em que o canal de alimentação é o tronco, os canais de ramificação os galhos, e os canais de injeção as folhas da árvore. Duas destas árvores podem ser discernidas, cada uma delas alimentada por um canal de alimentação 202 ou 202’. Em cada divisão, diminuindo a seção transversal dos canais. Em uma modalidade alternativa (não mostrada), um único canal de alimentação pode alimentar dois canais 202 e 202’.

[0060] Embora a modalidade preferida, mostrada na Figura 2, seja uma árvore binária, em que cada canal de alimentação ou ramificação se bifurca em duas ramificações, sendo que três ou mais canais per divisão (não mostrado) também são possíveis. Ademais, na modalidade preferida, cada uma das duas árvores é balanceada, quando seguindo a trajetória do canal de injeção em direção ao canal de alimentação, três bifurcações são encontradas, independente do canal de injeção. Ademais, nas três estruturas da modalidade preferida da Figura 2, o comprimento da trajetória da saída do canal de injeção em direção à entrada do canal de alimentação é igual para qualquer canal de injeção considerado.

[0061] Na modalidade preferida da Figura 2, os canais de injeção são formados por dois semicanais 208, 208’ em relevo nas faces 207 e 207’ dos dois semimoldes 208, 208’, formam um canal de injeção de seção transversal circular. Também um canal de ramificação, então, se forma, quando os dois canais semicirculares fecham um no outro. O uso de semicanais facilita grandemente a remoção do material residual solidificado depois do molde aberto.

[0062] A Figura 3a mostra como uma seção transversal através da molde fechado por um plano perpendicular ao eixo longitudinal e através de dois canais de injeção diametralmente opostos entre duas esferas parece. Os dois semimoldes são indicados por 300A, 300B. O cabo de aço 320 com esferas 322 é mantido na cavidade formada pelos se- micírculos312, 312’. As esferas 322 são mantidas em um recesso de esfera ligeiramente maior 310. O canal de injeção 308 é formado, quando as faces 328 dos meio moldes se encontram. Os cabos de aço, neste caso, um cabo de aço de 7 x 7,isto é, consistindo de um fio de núcleo com um fio principal (fio rei) e 6 fios externos, formando um feixe principal, e seis feixes externos cada um deles também tendo um fio principal envolvido com fios externos, os feixes externos sendo torcidos em torno do feixe principal. A seta 330 indica como o fundido flui para a cavidade igualmente a partir de ambos os lados e se divide acima e abaixo do eixo geométrico central do cabo de aço 320.

[0063] Uma modalidade alternativa é mostrada na Figura 3b. Aqui, o canal de injeção 308’ é formado no meio molde 300A e fechado pela parte plana suplementar do meio molde 300B. Assim, o canal 308’ fica completamente acima da face 328 do meio molde 300B. A situação é invertida no lado oposto da serra de fio, onde o canal de injeção é usinado do meio molde 300B e fechado pela parte plana do meio molde 300A. Este arranjo resulta em fluxo de injeção deslocado do eixo geométrico central 330’. Os inventores reivindicam que desta forma uma boa centricidade do cabo de aço 320 pode ser obtida.

[0064] Voltando para a Figura 2. Os canais 204 e 202 no meio molde 200A são todos aquecidos. Os canais 206, 206’, e 208, 208’ nas faces 207, 207’ não são aquecidos.

[0065] A cavidade de injeção 210, 212, canais de injeção 208, 208’, e canais de ramificação 206, 206’ são implementados nos inser- tos 213, e podem ser facilmente substituídos se houver algum dano nestes insertos, possivelmente devido a um mal alinhamento da esfera de serra 222 e/ou cabo de aço 220.

[0066] Deve ser notado que cada recesso de esfera 210 tem dois canais de injeção, em qualquer extremidade axial do referido recesso de esfera. Assim, as esferas de extremidade também têm um grau suficiente de ingresso de polímero.

[0067] Um equilíbrio cuidadoso deve ser conseguido em termos de número de níveis de bifurcação para canais quentes e canais frios:

[0068] Fazer N o número total de níveis de bifurcações em toda árvore;

[0069] Fazer n o número de níveis de bifurcações que alimenta canais de ramificação não aquecidos ou canais de injeção;

[0070] Fazer m o número de bifurcações que alimenta canais de ramificação ou canais de alimentação aquecidos. Então, N= n + m,

[0071] Então, há 2N canais de injeção per árvore. Na modalidade da Figura 2 n=1; m= 2; N= 3,isto é,23 canais de injeção per árvore.

[0072] Por custo mais baixo deve ser entendido como um custo inferior para fabricar o molde. Modalidades diferentes, onde N foi man- tido constante em 5 (32 canais de injeção), mas o número de bifurcações quentes foi considerado resultante dos seguintes resultados:

[0073] Em razão de algum tempo de montagem para o cabo ser provido para o tempo de ciclo, os inventores descobriram que a modalidade (n=2, m=3) é a escolha ótima. Então, no total há 8 canais de ramificação aquecidos, que alimentam bifurcações não aquecidas terminando em 32 canais de injeção.

[0074] O processo de fabricação de uma serra de fio é um proces so de moldagem incluindo as seguintes etapas particulares:

[0075] -Um cabo de aço com esferas de serra conectadas ao mesmo é provido. De acordo com a preferência, as esferas ainda podem ser deslocadas ligeiramente do cabo de aço.

[0076] -É preferível que o cabo de aço seja pré-aquecido de algu ma maneira, por exemplo, aquecida em forno tubular. Pré-aquecer o cabo de aço, faz o polímero solidificar mais lentamente. Desta forma, o polímero pode penetrar melhor entre os filamentos antes de "congelar". Injetar um polímero quente no cabo de aço frio faz o polímero solidificar imediatamente, daí bloqueando qualquer penetração posterior de polímero entre os filamentos do cabo de aço.

[0077] -O molde é aberto para colocação do cabo de aço com es feras. Deve ser provido um esforço para manter o molde fechado, tanto quanto possível, para evitar um resfriamento excessivo do meio molde, e para mantê-lo em uma temperatura controlada.

[0078] -O cabo de aço com esferas é colocado na cavidade de inje ção do meio molde inferior. O cabo de aço é mantido esticado, de modo que as esferas e o cabo se mantenham adequadamente no lugar.

[0079] -O molde é fechado e o polímero injetado na cavidade de injeção.

[0080] -Enquanto a extensão seguinte do cabo está sendo pré- aquecida, o polímero solidifica no molde.

[0081] -Quando o molde é aberto, a serra de fio é extraído do meio molde inferior, e as oito esferas seguintes são introduzidas.

[0082] A serra de fio finalizado pela remoção do polímero residual formado nos canais de injeção e canais não aquecidos. Entre quatro esferas, quatro saliências, duas a duas opostas ao eixo geométrico central da serra de fio permanecem como réplica positiva do molde que está sendo usado.

Claims

1. Molde para revestir uma serra de fio com um polímero por moldagem por injeção que compreende um primeiro meio molde (200A) e um segundo meio molde (200B), os referidos primeiro e segundo meio moldes (200A, 200B), quando unidos, formando uma cavidade de injeção (210, 212) alongada, a referida cavidade de injeção (210, 212) tendo um eixo geométrico central (214), os referidos primeiro e segundo meio moldes sendo providos com canais de injeção (208, 208') para injetar um polímero na referida cavidade de injeção (210, 212), caracterizado pelo fato de os referidos canais de injeção (208, 208') serem situados em lados opostos do referido eixo geométrico central (214).

2. Molde de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que os referidos canais de injeção (208, 208') são situados em um plano compreendendo o referido eixo geométrico.

3. Molde de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que o número de canais de injeção (208, 208') em qualquer um dos referidos lados opostos do referido eixo geométrico é igual.

4. Molde de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que os referidos canais de injeção (208, 208') são situados diametralmente opostos um ao outro.

5. Molde de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 4, caracterizado pelo fato de que os referidos canais de injeção (208, 208') são alimentados por pelo menos um canal de alimentação (202, 202’) através de canais de ramificação (204), o referido canal de alimentação (202, 202’), os canais de ramificação (204) e os canais de injeção (208, 208') constituem uma estrutura de árvore.

6. Molde de acordo com a reivindicação 5, caracterizado pelo fato de que a referida estrutura de árvore é uma estrutura de ár- vore binária.

7. Molde de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato de que a referida estrutura de árvore binária é uma estrutura de árvore binária balanceada.

8. Molde de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizado pelo fato de que os referidos primeiro e segundo meio moldes (200A, 200B) têm uma primeira e segunda faces (207, 207'), respectivamente, as referidas primeira e segunda faces sendo voltadas uma contra a outra, quando unidas, e em que a referida primeira ou segunda face têm canais em relevo, de modo que um ou mais dos referidos canais se formem, quando o referido molde é unido.

9. Molde de acordo com a reivindicação 8, caracterizado pelo fato de que as referidas primeira e segunda faces (207, 207') têm semicanais em relevo (208, 208'), de modo que um ou mais dos referidos canais sejam formados pelos referidos semicanais (208, 208') quando o referido molde é unido.

10. Molde de acordo com a reivindicação 9, caracterizado pelo fato de que os referidos canais de injeção (208, 208') e opcionalmente todos ou parte dos referidos canais de ramificação (204) se formam quando o referido molde é fechado.

11. Molde de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que o referido pelo menos um canal de alimentação (202, 202’) e todos ou parte dos referidos canais de ramificação (204) são aquecíveis.

12. Molde de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que a referida cavidade e opcionalmente um ou mais dos referidos canais são formados por um ou mais insertos de molde (213), sendo que os referidos insertos de molde (213) são inseríveis no referido primeiro ou segundo meio molde (200A, 200B).

13. Molde de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 12, caracterizado pelo fato de que a referida cavidade adicionalmente compreende recessos de esfera para receber anéis de corte diamantados durante a moldagem por injeção, sendo que cada um dos referidos recessos de esfera tem canais de injeção (208, 208') em ambas as extremidades axiais dos referidos recessos de esfera.

14. Processo para revestir uma serra de fio por moldagem por injeção, usando o molde como definido em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: prover um cabo de aço (220) com anéis de corte diamanta- dos conectados ao mesmo; abrir o referido molde; opcionalmente aquecer o referido cabo de aço (220); posicionar o referido cabo de aço (220) e os referidos anéis de corte diamantados ao longo do referido eixo geométrico; opcionalmente tensionar o referido cabo de aço (220); encerrar os referidos cabo de aço (220) e anéis de corte di- amantados na referida cavidade de injeção (210, 212) do referido molde fechando o referido molde; injetar um polímero na referida cavidade de injeção (210, 212); abrir o referido molde, caracterizado pelo fato de a referida injeção do referido polímero ser realizada em lados opostos ao referido eixo geométrico central (214).

15. Serra de fio compreendendo um cabo de aço (220) e anéis de corte diamantados conectados ao mesmo, os referidos anéis de corte diamantados tendo um eixo geométrico central (214), os referidos anéis de corte diamantados são separados por luvas de políme- ro, as referidas luvas de polímero tendo linhas de canal de injeção, ca-racterizada pelo fato de que as referidas linhas de canal de injeção estão presentes em ambos os lados do referido eixo geométrico central (214).