Matrizes e estampagem
Prensagem · embutidura · expulsão
Prensagem, embutidura, pisagem de chapa e expulsão em matrizes e moldes — grandes forças no escasso espaço da matriz. É o padrão do setor.
Molas a gás
de azoto
Cilindros selados carregados com azoto a alta pressão que exercem força através de uma haste-êmbolo. Não armazenam energia por deformação elástica: a força nasce da pressão do gás — F = P × A.
Princípio
F = P × A
Pressão
≈ 150 bar
Norma
ISO · intercambiável
01
O que é uma mola a gás e como funciona
As molas a gás de azoto —conhecidas internacionalmente como nitrogen gas springs, gas cylinders ou die springs— são uma alternativa robusta às molas mecânicas. Consistem num cilindro selado carregado com azoto a alta pressão e numa haste-êmbolo.
Ao contrário de uma mola helicoidal, não funcionam por deformação elástica do material, mas sim pela pressão de um gás confinado. São uma unidade autónoma: uma vez carregada com azoto (inerte) na montagem, não necessita de qualquer reposição adicional. Ao empurrar a haste para o interior, comprime-se o gás, que reage exercendo uma força de oposição.
A força é dada pela relação F = P × A, em que P é a pressão interna do azoto (tipicamente da ordem dos 150 bar / ~2.000–3.000 psi) e A a secção da haste. Utilizam-se como elementos de mola normalizados quando se requerem grandes forças em espaços reduzidos.
Corte esquemático: a haste-êmbolo comprime o azoto; a força é o produto da pressão pela secção da haste (F = P × A).
— Dois traços-chave
-
01
Força imediata desde o contactoUma mola mecânica necessita de curso para gerar carga; a mola a gás já exerce a sua força desde o primeiro instante.
-
02
Curva de força muito planaA força quase não aumenta ao longo do curso: a secção da haste é pequena face ao volume de gás e a pressão mantém-se quase uniforme.
-
03
Força ajustávelAumentando ou reduzindo a carga de azoto, ajusta-se a força do elemento — algo impossível numa mola mecânica.
— Especificações gerais
- Tipo
- Cilindro selado carregado com azoto a alta pressão.
- Princípio
- F = P × A (não por deformação elástica).
- Pressão interna
- Da ordem dos 150 bar (~2.000–3.000 psi).
- Força ao contacto
- Imediata desde o primeiro instante do curso.
- Curva de força
- Muito plana ao longo do curso (incremento baixo).
- Ajuste
- Ajustável variando a carga de azoto.
- Normalização
- Normas ISO · montagem intercambiável.
- Vedação
- Rod-sealed (haste) · bore-sealed (cilindro).
02
Vantagens face à mola mecânica
A grande vantagem é a densidade de força: uma mola a gás entrega uma tonelagem muito superior à de uma mola mecânica do mesmo tamanho. Por isso é o padrão em componentes de matrizes de estampagem, onde o espaço na matriz é escasso e as forças, enormes.
| Característica | Mola a gás | Mecânica |
|---|---|---|
| Força por unidade de volume | Muito alta | Limitada |
| Força no início do curso | Imediata, alta | Cresce desde zero |
| Curva de força | Muito plana | Linear crescente |
| Ajuste de força | Sim — carga de gás | Não |
| Espaço de instalação | Reduzido | Maior |
| Sincronização de vários elementos | Sim — sistemas interligados | Não |
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- Densidade de força Muito mais tonelagem no mesmo tamanho.
- Força imediata Disponível desde o primeiro contacto.
- Curva plana Quase não cresce ao longo do curso.
- Ajustável Regula-se com a carga de azoto.
A mola a gás parte de uma força alta imediata e mantém-se quase plana; a mecânica arranca em zero e cresce de forma linear com o curso.
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Construção e componentes
A mola a gás é uma unidade autónoma simples mas de fabrico exigente: a qualidade da vedação determina a vida útil, sobretudo em ambientes de matrizes contaminados com óleo e pó de retificação.
Corte longitudinal: cilindro de aço, azoto sob pressão (≈ 150 bar), haste-êmbolo, vedantes de elastómero e porta de carga G 1/8 sobre placa de montagem ISO.
- 01 Cilindrocylinder bodyCorpo de aço que contém o azoto pressurizado.
- 02 Haste-êmbolopiston rodTransmite a força; a sua secção determina a força em conjunto com a pressão.
- 03 Vedantes e raspadoresseals & scraperBorracha ou elastómeros avançados; resistem ao ciclo de pressão e evitam fugas e a entrada de contaminantes (óleo, pó).
- 04 Porta de carga (G 1/8)charge portPermite carregar, ajustar a pressão ou ligar o elemento a um sistema interligado.
-
Rod-sealed · vedação na haste
Construção padrão; a vedação atua sobre a haste. Bom equilíbrio entre força, curso e vida útil para a maioria das aplicações.
-
Bore-sealed · vedação no cilindro
A vedação atua sobre o diâmetro interior do cilindro, o que permite a máxima força por diâmetro no mesmo alojamento.
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Normalização e formatos
As molas a gás fabricam-se segundo normas ISO e padrões de montagem normalizados, o que as torna intercambiáveis entre fabricantes. A gama de forças e cursos é muito ampla, desde elementos de poucos newtons (pinos ejetores) até cilindros de várias dezenas de toneladas para prensas de estampagem.
-
Altura completafull-height · base ISOMaior variedade de cursos; a família base normalizada.
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Altura compactacompact-heightPoupa altura de instalação (tipicamente 25–50 mm).
-
Super compactossuper-compactMáxima força por diâmetro em cursos curtos.
— Sistemas interligados · linked / hosed
Vários cilindros ligam-se por mangueira a uma única carga de gás, de modo que atuam de forma sincronizada e partilham a mesma pressão. É a solução para repartir uma força uniforme entre vários pontos de uma matriz grande.
- Uma única carga e um único ponto de ajuste de pressão
- Força repartida e sincronizada entre todos os cilindros
- Ideal para matrizes grandes e cerra-chapas extensos
Vamos falar do seu projeto?
Indique-nos a força necessária, o curso, o espaço disponível e o formato — a nossa equipa de engenheiros aconselha-o a escolher a mola a gás ótima e, se necessário, o sistema interligado adequado. Fabricante especializado desde 1974.
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Aplicações industriais
As molas a gás são o padrão onde é necessária grande força em pouco espaço com força imediata. O seu terreno natural são os componentes de matrizes e a estampagem, mas surgem em qualquer ferramenta de grande tonelagem.
Pisadores e cerra-chapas
Fixação durante a conformação
Mantêm a chapa firmemente fixa durante a conformação, garantindo uma pisagem uniforme com força disponível desde o primeiro contacto.
Ejeção e elevação de painéis
Pinos ejetores ajustáveis
Expulsão e elevação de peças e painéis através de pinos ejetores cuja força pode ser ajustada com a carga de gás.
Moldes de injeção
Versões de alta T° (~120 °C)
Versões para temperatura elevada que mantêm a força dentro do molde ao longo de ciclos prolongados.
Ferramentas e automação
Força alta, compacta, regulável
Qualquer conjunto de ferramenta ou automação que requeira uma força alta, compacta e regulável num espaço mínimo.
Outra aplicação?
À medida · engenharia
Selecionamos modelo, força, curso e sistema de montagem ou de interligação para a sua ferramenta. A equipa técnica da Surisa, especializada desde 1974, oferece apoio de engenharia sem custo.
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Preguntas frecuentes
01 O que é uma mola a gás de azoto e como funciona?
É um cilindro selado carregado com azoto a alta pressão que exerce força através de uma haste-êmbolo. Ao introduzir a haste, comprime o gás, que reage opondo uma força dada por F = P × A (pressão pela secção da haste). Ao contrário de uma mola helicoidal, não funciona por deformação elástica do material, mas sim pela pressão do gás confinado, e é uma unidade autónoma que não necessita de reposição de gás após a sua carga inicial.
02 Que vantagens tem face a uma mola mecânica?
Quatro principais: entrega forças muito maiores no mesmo espaço (alta densidade de força), a força está disponível de forma imediata desde o primeiro contacto (uma mola mecânica necessita de curso para a gerar), a curva de força é muito plana ao longo do curso, e a força é ajustável variando a carga de azoto. Além disso, vários cilindros podem ser interligados por mangueira para atuarem de forma sincronizada.
03 Porque é que a força de uma mola a gás é quase constante ao longo do curso?
Porque a força depende da pressão do azoto sobre a secção da haste, e essa secção é pequena face ao volume de gás do cilindro. Ao introduzir a haste, o volume de gás reduz-se pouco em termos relativos, de modo que a pressão —e portanto a força— aumenta apenas ligeiramente. O resultado é uma curva de força muito plana, com um incremento baixo entre o início e o fim do curso.
04 Onde se utilizam as molas a gás?
Sobretudo em componentes de matrizes e estampagem: prensagem, embutidura, pisagem de chapa e expulsão em matrizes e moldes, onde são necessárias grandes forças no escasso espaço de uma matriz. Também em pisadores e cerra-chapas, pinos ejetores ajustáveis, moldes de injeção (versões para alta temperatura) e ferramentas de automação. São o padrão quando se requer força alta, compacta, imediata e regulável.
05 Podem ser intercambiadas entre fabricantes e ajustar-se a força?
Sim. Fabricam-se segundo normas ISO e padrões de montagem normalizados, o que as torna intercambiáveis entre marcas em muitos formatos (altura completa, compacta, super compacta). A força ajusta-se carregando ou descarregando azoto através da porta do cilindro, e vários elementos podem ligar-se num sistema interligado por mangueira para partilharem uma única carga e atuarem de forma sincronizada.
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