Injeção

Moldagem por injeção (moldagem por injeção nos EUA) é um processo de fabricação para produzir peças injetando material em um molde. A moldagem por injeção pode ser realizada com diversos materiais, incluindo metais (para os quais o processo é chamado de fundição sob pressão), vidros, elastômeros, confecções e, geralmente, polímeros termoplásticos e termoendurecíveis. O material da peça é alimentado em um barril aquecido, misturado e forçado a uma cavidade do molde, onde esfria e endurece de acordo com a configuração da cavidade. Depois que um produto é projetado, geralmente por um designer industrial ou um engenheiro, os moldes são feitos por um fabricante de moldes (ou fabricante de ferramentas) de metal, geralmente aço ou alumínio, e usinados com precisão para formar as características da peça desejada. A moldagem por injeção é amplamente utilizada para a fabricação de uma variedade de peças, desde os menores componentes até painéis inteiros de carroceria de automóveis. Avanços na tecnologia de impressão 3D, usando fotopolímeros que não derretem durante a moldagem por injeção de alguns termoplásticos de temperatura mais baixa, podem ser usados ​​para alguns moldes de injeção simples.

As peças a serem moldadas por injeção devem ser projetadas com muito cuidado para facilitar o processo de moldagem; o material usado para a peça, a forma e as características desejadas da peça, o material do molde e as propriedades da máquina de moldar devem ser levados em consideração. A versatilidade da moldagem por injeção é facilitada por essa variedade de considerações e possibilidades de projeto.

Aplicações

A moldagem por injeção é usada para criar muitas coisas, como bobinas de fio, acondicionamento, tampas de garrafas, peças e componentes automotivos, Gameboys, pentes de bolso, alguns instrumentos musicais (e partes deles), cadeiras e mesinhas de uma peça, recipientes de armazenamento, peças mecânicas (incluindo engrenagens) e a maioria dos outros produtos plásticos disponíveis hoje. A moldagem por injeção é o método moderno mais comum de fabricação de peças plásticas; é ideal para produzir grandes volumes do mesmo objeto.

Características do processo

A modelagem por injeção usa um êmbolo do tipo aríete ou parafuso para forçar o derretimento plástico material em uma cavidade de molde; isso se solidifica em uma forma que se conforma com o contorno do molde. É mais comumente usado para processar polímeros termoplásticos e termofixos, com o volume usado do primeiro sendo consideravelmente maior. Os termoplásticos são predominantes devido às características que os tornam altamente adequados para moldagem por injeção, como a facilidade com que podem ser reciclados, sua versatilidade permitindo que sejam usados ​​em uma ampla variedade de aplicações, e sua capacidade de suavizar e fluir com o aquecimento. Os termoplásticos também possuem um elemento de segurança sobre os termofixos; se um polímero termoendurecível não for ejetado do cilindro de injeção em tempo hábil, pode ocorrer reticulação química fazendo com que o parafuso e as válvulas de retenção prendam e potencialmente danifiquem a máquina de moldagem por injeção.

A moldagem por injeção consiste na injeção de alta pressão da matéria-prima em um molde que molda o polímero na forma desejada. Os moldes podem ser de uma única cavidade ou de múltiplas cavidades. Em vários moldes de cavidade, cada cavidade pode ser idêntica e formar as mesmas peças ou pode ser única e formar várias geometrias diferentes durante um único ciclo. Os moldes são geralmente feitos de aços ferramenta, mas os aços inoxidáveis ​​e os moldes de alumínio são adequados para certas aplicações. Os moldes de alumínio normalmente não são adequados para produção de alto volume ou peças com tolerâncias dimensionais estreitas, pois têm propriedades mecânicas inferiores e são mais propensos a desgaste, danos e deformação durante os ciclos de injeção e fixação; entretanto, os moldes de alumínio são econômicos em aplicações de baixo volume, pois os custos e o tempo de fabricação do molde são consideravelmente reduzidos. Muitos moldes de aço são projetados para processar bem mais de um milhão de peças durante sua vida útil e podem custar centenas de milhares de dólares para fabricar.

Quando termoplásticos são moldados, normalmente a matéria-prima peletizada é alimentada através de um funil para um cilindro aquecido com um parafuso alternativo. Ao entrar no barril, a temperatura aumenta e as forças de Van der Waals que resistem ao fluxo relativo das cadeias individuais são enfraquecidas como resultado do aumento do espaço entre as moléculas em estados de energia térmica mais elevados. Este processo reduz sua viscosidade, o que permite que o polímero flua com a força motriz da unidade de injeção. O parafuso entrega a matéria-prima para a frente, mistura e homogeneíza as distribuições térmicas e viscosas do polímero e reduz o tempo de aquecimento necessário, cortando mecanicamente o material e adicionando uma quantidade significativa de aquecimento por atrito ao polímero. O material avança através de uma válvula de retenção e é coletado na frente do parafuso em um volume conhecido como tiro. Uma injeção é o volume de material que é usado para preencher a cavidade do molde, compensar o encolhimento e fornecer uma almofada (aproximadamente 10% do volume total da injeção, que permanece no cilindro e evita que o parafuso chegue ao fundo) para transferir a pressão do parafuso para a cavidade do molde. Quando material suficiente se acumula, o material é forçado a alta pressão e velocidade para a cavidade de formação da peça. Para evitar picos de pressão, o processo normalmente usa uma posição de transferência correspondente a 95-98% da cavidade cheia, onde o parafuso muda de uma velocidade constante para um controle de pressão constante. Freqüentemente, o tempo de injeção é bem inferior a 1 segundo. Uma vez que o parafuso atinge a posição de transferência, a pressão de embalagem é aplicada, o que completa o enchimento do molde e compensa a contração térmica, que é bastante alta para termoplásticos em relação a muitos outros materiais. A pressão de embalagem é aplicada até que a comporta (entrada da cavidade) se solidifique. Devido ao seu pequeno tamanho, o portão é normalmente o primeiro local a solidificar em toda a sua espessura. Uma vez que a comporta se solidifica, nenhum material mais pode entrar na cavidade; consequentemente, o parafuso reciproca e adquire material para o próximo ciclo enquanto o material dentro do molde esfria de modo que pode ser ejetado e ser dimensionalmente estável. A duração do resfriamento é drasticamente reduzida pelo uso de linhas de resfriamento circulando água ou óleo de um controlador de temperatura externo. Uma vez atingida a temperatura exigida, o molde abre e uma série de pinos, luvas, separadores, etc. são empurrados para a frente para desmoldar o artigo. Em seguida, o molde fecha e o processo é repetido.

Para termofixos, normalmente dois componentes químicos diferentes são injetados no barril. Esses componentes iniciam imediatamente reações químicas irreversíveis que eventualmente reticulam o material em uma única rede conectada de moléculas. À medida que a reação química ocorre, os dois componentes do fluido se transformam permanentemente em um sólido viscoelástico. A solidificação no cilindro de injeção e no parafuso pode ser problemática e ter repercussões financeiras; portanto, minimizar a cura termofixa dentro do barril é vital. Isso normalmente significa que o tempo de residência e a temperatura dos precursores químicos são minimizados na unidade de injeção. O tempo de residência pode ser reduzido minimizando a capacidade de volume do barril e maximizando os tempos de ciclo. Esses fatores levaram ao uso de uma unidade de injeção a frio isolada termicamente que injeta os produtos químicos reagentes em um molde quente termicamente isolado, o que aumenta a taxa de reações químicas e resulta em menor tempo necessário para obter um componente termofixo solidificado. Após a solidificação da peça, as válvulas fecham para isolar o sistema de injeção e os precursores químicos e o molde se abre para ejetar as peças moldadas. Em seguida, o molde fecha e o processo se repete.

Componentes pré-moldados ou usinados podem ser inseridos na cavidade enquanto o molde está aberto, permitindo que o material injetado no próximo ciclo se forme e solidifique ao redor deles. Esse processo é conhecido como Inserir moldagem e permite que peças únicas contenham vários materiais. Esse processo é frequentemente usado para criar peças plásticas com parafusos metálicos salientes, permitindo que sejam fixados e desapertados repetidamente. Essa técnica também pode ser usada para rotulagem no molde e tampas de filme também podem ser presas a recipientes de plástico moldados.

Uma linha de partição, jito, marcas de passagem e marcas de pino ejetor geralmente estão presentes na peça final. Nenhum desses recursos é normalmente desejado, mas são inevitáveis ​​devido à natureza do processo. Marcas de passagem ocorrem na passagem que une os canais de distribuição de material fundido (jito e canal) à cavidade de formação da peça. As marcas da linha de separação e do pino ejetor resultam de pequenos desalinhamentos, desgaste, ventilações gasosas, folgas para peças adjacentes em movimento relativo e / ou diferenças dimensionais das superfícies de contato em contato com o polímero injetado. As diferenças dimensionais podem ser atribuídas à deformação induzida por pressão não uniforme durante a injeção, tolerâncias de usinagem e expansão e contração térmica não uniforme dos componentes do molde, que experimentam ciclos rápidos durante as fases de injeção, embalagem, resfriamento e ejeção do processo . Os componentes do molde são freqüentemente projetados com materiais de vários coeficientes de expansão térmica. Esses fatores não podem ser contabilizados simultaneamente sem aumentos astronômicos no custo de design, fabricação, processamento e monitoramento de qualidade. O projetista habilidoso do molde e da peça posicionará esses detrimentos estéticos em áreas ocultas, se possível.

HISTÓRIA

O inventor americano John Wesley Hyatt juntamente com seu irmão Isaiah, Hyatt patenteou a primeira máquina de moldagem por injeção em 1872. Essa máquina era relativamente simples em comparação com as máquinas em uso hoje: funcionava como uma grande agulha hipodérmica, usando um êmbolo para injetar plástico através de um aquecedor cilindro em um molde. A indústria avançou lentamente ao longo dos anos, produzindo produtos como colarinhos, botões e pentes de cabelo.

Os químicos alemães Arthur Eichengrün e Theodore Becker inventaram as primeiras formas solúveis de acetato de celulose em 1903, que eram muito menos inflamáveis ​​que o nitrato de celulose. Eventualmente, foi disponibilizado em forma de pó a partir do qual foi prontamente moldado por injeção. Arthur Eichengrün desenvolveu a primeira prensa de moldagem por injeção em 1919. Em 1939, Arthur Eichengrün patenteou a moldagem por injeção de acetato de celulose plastificado.

A indústria se expandiu rapidamente na década de 1940 porque a Segunda Guerra Mundial criou uma enorme demanda por produtos baratos produzidos em massa. Em 1946, o inventor americano James Watson Hendry construiu a primeira máquina de injeção de parafuso, que permitiu um controle muito mais preciso sobre a velocidade da injeção e a qualidade dos artigos produzidos. Essa máquina também permitia que o material fosse misturado antes da injeção, para que o plástico colorido ou reciclado pudesse ser adicionado ao material virgem e bem misturado antes de ser injetado. Hoje, as máquinas de injeção de parafuso são responsáveis ​​pela grande maioria de todas as máquinas de injeção. Na década de 1970, Hendry desenvolveu o primeiro processo de moldagem por injeção assistida por gás, que permitiu a produção de artigos complexos e ocos que esfriavam rapidamente. Isso melhorou muito a flexibilidade do projeto, bem como a resistência e o acabamento das peças fabricadas, reduzindo o tempo de produção, custo, peso e desperdício.

A indústria de moldagem por injeção de plástico evoluiu ao longo dos anos, desde a produção de pentes e botões até a produção de uma vasta gama de produtos para muitas indústrias, incluindo automotiva, médica, aeroespacial, produtos de consumo, brinquedos, encanamentos, embalagens e construção.

Exemplos de polímeros mais adequados para o processo

A maioria dos polímeros, às vezes chamados de resinas, pode ser usada, incluindo todos os termoplásticos, alguns termofixos e alguns elastômeros. Desde 1995, o número total de materiais disponíveis para moldagem por injeção aumentou a uma taxa de 750 por ano; havia aproximadamente 18,000 materiais disponíveis quando essa tendência começou. Os materiais disponíveis incluem ligas ou misturas de materiais desenvolvidos anteriormente, para que os designers de produtos possam escolher o material com o melhor conjunto de propriedades de uma vasta seleção. Os principais critérios para a seleção de um material são a resistência e a função necessárias para a peça final, bem como o custo, mas também cada material possui parâmetros diferentes para a moldagem que devem ser levados em consideração. Polímeros comuns como epóxi e fenólicos são exemplos de plásticos termoendurecíveis, enquanto náilon, polietileno e poliestireno são termoplásticos. Até recentemente, as molas de plástico não eram possíveis, mas os avanços nas propriedades do polímero as tornam agora bastante práticas. As aplicações incluem fivelas para ancorar e desconectar correias de equipamentos externos.

Equipamentos necessários

As máquinas de moldagem por injeção consistem em um funil de material, um êmbolo de injeção ou êmbolo do tipo parafuso e uma unidade de aquecimento. Também conhecidas como prensas, elas prendem os moldes nos quais os componentes são moldados. As prensas são classificadas por tonelagem, que expressa a quantidade de força de fixação que a máquina pode exercer. Essa força mantém o molde fechado durante o processo de injeção. A tonelagem pode variar de menos de 5 toneladas a mais de 9,000 toneladas, com os números mais altos usados ​​em relativamente poucas operações de fabricação. A força total de fixação necessária é determinada pela área projetada da peça que está sendo moldada. Esta área projetada é multiplicada por uma força de aperto de 1.8 a 7.2 toneladas para cada centímetro quadrado das áreas projetadas. Como regra geral, 4 ou 5 toneladas / pol.² pode ser usado para a maioria dos produtos. Se o material plástico for muito rígido, será necessário mais pressão de injeção para encher o molde e, portanto, mais tonelagem de grampo para manter o molde fechado. A força necessária também pode ser determinada pelo material usado e pelo tamanho da peça; peças maiores requerem maior força de fixação.

Mofo

Mofo or morrer são os termos comuns usados ​​para descrever a ferramenta usada para produzir peças plásticas na moldagem.

Como os moldes eram caros de fabricar, eles geralmente eram usados ​​apenas na produção em massa, onde milhares de peças eram produzidas. Os moldes típicos são construídos em aço endurecido, aço pré-endurecido, alumínio e / ou liga de berílio-cobre. A escolha do material a partir do qual construir um molde é principalmente econômica; em geral, os moldes de aço custam mais para construir, mas sua vida útil mais longa compensará o custo inicial mais alto em relação a um número maior de peças feitas antes do desgaste. Os moldes de aço pré-endurecido são menos resistentes ao desgaste e são usados ​​para requisitos de menor volume ou componentes maiores; sua dureza típica do aço é 38-45 na escala Rockwell-C. Os moldes de aço endurecido são tratados termicamente após a usinagem; estes são muito superiores em termos de resistência ao desgaste e vida útil. A dureza típica varia entre 50 e 60 Rockwell-C (HRC). Os moldes de alumínio podem custar substancialmente menos e, quando projetados e usinados com modernos equipamentos computadorizados, podem ser econômicos para moldar dezenas ou até centenas de milhares de peças. O cobre-berílio é usado em áreas do molde que requerem remoção rápida de calor ou áreas que apresentam a maior geração de calor de cisalhamento. Os moldes podem ser fabricados por usinagem CNC ou usando processos de usinagem por descarga elétrica.

Projeto do molde

O molde consiste em dois componentes principais, o molde de injeção (placa A) e o molde ejetor (placa B). Esses componentes também são chamados de moldador e fabricante de moldes. A resina plástica entra no molde através de um jito or portão no molde de injeção; a bucha de entrada é vedada firmemente contra o bico do barril de injeção da máquina de moldagem e permite que o plástico derretido flua do barril para o molde, também conhecido como cavidade. A bucha de entrada direciona o plástico fundido para as imagens da cavidade por meio de canais que são usinados nas faces das placas A e B. Esses canais permitem que o plástico passe ao longo deles, por isso são chamados decorredores. O plástico fundido flui através do canal e entra em uma ou mais portas especializadas e na geometria da cavidade para formar a peça desejada.

A quantidade de resina necessária para preencher o jito, canal e cavidades de um molde compreende um “tiro”. O ar preso no molde pode escapar através das aberturas de ventilação que são aterradas na linha de separação do molde ou em torno dos pinos ejetores e corrediças que são ligeiramente menores do que os orifícios que os retêm. Se o ar preso não puder escapar, ele é comprimido pela pressão do material que entra e espremido nos cantos da cavidade, onde impede o preenchimento e também pode causar outros defeitos. O ar pode até ficar tão comprimido que incendeia e queima o material plástico circundante.

Para permitir a remoção da peça moldada do molde, os recursos do molde não devem se sobrepor na direção em que o molde se abre, a menos que partes do molde sejam projetadas para se moverem entre essas saliências quando o molde se abre (usando componentes chamados Lifters )

Os lados da peça que aparecem paralelos à direção de tração (o eixo da posição do núcleo (orifício) ou da pastilha são paralelos ao movimento para cima e para baixo do molde à medida que ele abre e fecha) são normalmente ligeiramente inclinados, chamados de inclinação, para facilitar a liberação da peça do molde. A tiragem insuficiente pode causar deformação ou danos. O estiramento necessário para a liberação do molde depende principalmente da profundidade da cavidade: quanto mais profunda a cavidade, mais estiramento necessário. A contração também deve ser levada em consideração ao determinar o calado necessário. Se a pele for muito fina, a parte moldada tenderá a encolher nos núcleos que se formam durante o resfriamento e se agarrar a esses núcleos, ou a parte pode deformar, torcer, formar bolhas ou rachar quando a cavidade é removida.

Um molde é normalmente projetado de forma que a peça moldada permaneça com segurança no lado ejetor (B) do molde quando ele se abre, e puxa o canal e o canal de entrada para fora do lado (A) junto com as peças. A peça então cai livremente quando ejetada do lado (B). Os portões do túnel, também conhecidos como submarinos ou portões do molde, estão localizados abaixo da linha de partição ou da superfície do molde. Uma abertura é usinada na superfície do molde na linha de partição. A peça moldada é cortada (pelo molde) do sistema de canais na ejeção do molde. Pinos ejetores, também conhecidos como pinos de nocaute, são pinos circulares colocados em uma das metades do molde (geralmente a metade ejetora), que empurra o produto moldado acabado, ou sistema de canais para fora do molde. A ejeção do artigo usando pinos, mangas, decapantes etc. pode causar impressões ou distorções indesejáveis; portanto, é necessário ter cuidado ao projetar o molde.

O método padrão de resfriamento é passar um líquido de arrefecimento (geralmente água) através de uma série de orifícios perfurados nas placas do molde e conectados por mangueiras para formar um caminho contínuo. O líquido de refrigeração absorve o calor do molde (que absorveu o calor do plástico quente) e mantém o molde a uma temperatura adequada para solidificar o plástico na taxa mais eficiente.

Para facilitar a manutenção e a ventilação, as cavidades e os núcleos são divididos em pedaços, chamados inserçõese subconjuntos, também chamados inserções, blocosou blocos de perseguição. Ao substituir pastilhas intercambiáveis, um molde pode fazer várias variações da mesma peça.

Peças mais complexas são formadas usando moldes mais complexos. Eles podem ter seções chamadas de slides, que se movem para uma cavidade perpendicular à direção do desenho, para formar recursos de peça salientes. Quando o molde é aberto, os slides são puxados para fora da peça de plástico usando “pinos angulares” estacionários na metade do molde estacionário. Esses pinos entram em um slot nos slides e fazem com que os slides retrocedam quando a metade móvel do molde é aberta. A peça é ejetada e o molde é fechado. A ação de fechamento do molde faz com que os slides avancem ao longo dos pinos angulares.

Alguns moldes permitem que as peças previamente moldadas sejam reinseridas para permitir a formação de uma nova camada de plástico ao redor da primeira peça. Isso geralmente é chamado de sobremoldagem. Este sistema pode permitir a produção de pneus e rodas de uma peça.

Os moldes de injeção dupla ou múltipla são projetados para “sobremoldar” em um único ciclo de moldagem e devem ser processados ​​em máquinas de moldagem por injeção especializadas com duas ou mais unidades de injeção. Este processo é na verdade um processo de moldagem por injeção executado duas vezes e, portanto, tem uma margem de erro muito menor. Na primeira etapa, o material da cor base é moldado em uma forma básica, que contém espaços para a segunda foto. Em seguida, o segundo material, uma cor diferente, é moldado por injeção nesses espaços. Botões de pressão e teclas, por exemplo, feitos por esse processo têm marcações que não se desgastam e permanecem legíveis com o uso intenso.

Um molde pode produzir várias cópias das mesmas peças em uma única “tomada”. O número de “impressões” no molde daquela peça é frequentemente denominado incorretamente como cavitação. Uma ferramenta com uma impressão geralmente será chamada de molde de impressão única (cavidade). Um molde com 2 ou mais cavidades das mesmas peças provavelmente será referido como molde de impressão múltipla (cavidade). Alguns moldes de volume de produção extremamente alto (como os de tampas de garrafa) podem ter mais de 128 cavidades.

Em alguns casos, o ferramental de cavidade múltipla moldará uma série de peças diferentes na mesma ferramenta. Alguns fabricantes de ferramentas chamam esses moldes de moldes da família, pois todas as peças estão relacionadas. Exemplos incluem kits de modelos de plástico.

Armazenamento de moldes

Os fabricantes fazem de tudo para proteger os moldes personalizados devido aos seus altos custos médios. O nível perfeito de temperatura e umidade é mantido para garantir a maior vida útil possível para cada molde personalizado. Moldes personalizados, como os usados ​​para moldagem por injeção de borracha, são armazenados em ambientes controlados por temperatura e umidade para evitar deformações.

Materiais para ferramentas

O aço ferramenta é freqüentemente usado. Aço suave, alumínio, níquel ou epóxi são adequados apenas para protótipos ou séries de produção muito curtas. O alumínio duro moderno (ligas 7075 e 2024) com projeto de molde adequado, pode facilmente fazer moldes capazes de 100,000 ou mais peças de vida com manutenção adequada do molde.

Usinagem

Os moldes são construídos através de dois métodos principais: usinagem padrão e EDM. A usinagem padrão, em sua forma convencional, tem sido historicamente o método de construção de moldes de injeção. Com o desenvolvimento tecnológico, a usinagem CNC tornou-se o meio predominante de fabricação de moldes mais complexos com detalhes mais precisos em menos tempo que os métodos tradicionais.

O processo de usinagem por descarga elétrica (EDM) ou erosão por faísca tornou-se amplamente utilizado na fabricação de moldes. Além de permitir a formação de formas difíceis de usinar, o processo permite que os moldes pré-endurecidos sejam modelados para que não seja necessário tratamento térmico. Alterações em um molde endurecido por furação e fresagem convencionais normalmente requerem recozimento para amolecer o molde, seguido de tratamento térmico para endurecê-lo novamente. O EDM é um processo simples no qual um eletrodo moldado, geralmente feito de cobre ou grafite, é baixado muito lentamente na superfície do molde (por um período de muitas horas), que é imerso em óleo de parafina (querosene). Uma voltagem aplicada entre a ferramenta e o molde causa erosão por faísca da superfície do molde na forma inversa do eletrodo.

Custo

O número de cavidades incorporadas em um molde se correlacionará diretamente nos custos de moldagem. Menos cavidades requerem muito menos trabalho com ferramentas, portanto, limitar o número de cavidades por sua vez resultará em custos iniciais de fabricação mais baixos para a construção de um molde de injeção.

Como o número de cavidades desempenha um papel vital nos custos de moldagem, o mesmo ocorre com a complexidade do projeto da peça. A complexidade pode ser incorporada a muitos fatores, como acabamento de superfície, requisitos de tolerância, roscas internas ou externas, detalhes finos ou o número de cortes inferiores que podem ser incorporados.

Detalhes adicionais, como rebaixos ou qualquer recurso que cause ferramentas adicionais, aumentarão o custo do molde. O acabamento da superfície do núcleo e da cavidade dos moldes influenciará ainda mais o custo.

O processo de moldagem por injeção de borracha produz um alto rendimento de produtos duráveis, tornando-o o método de moldagem mais eficiente e econômico. Processos de vulcanização consistentes que envolvem controle preciso da temperatura reduzem significativamente todo o material residual.

Processo de injeção

Com a moldagem por injeção, o plástico granular é alimentado por um aríete forçado de uma tremonha para um barril aquecido. À medida que os grânulos são movidos lentamente para a frente por um êmbolo do tipo parafuso, o plástico é forçado a uma câmara aquecida, onde é derretido. À medida que o êmbolo avança, o plástico derretido é forçado através de um bico que fica encostado no molde, permitindo que ele entre na cavidade do molde através de um sistema de portão e canal. O molde permanece frio e o plástico solidifica quase assim que o molde é preenchido.

Ciclo de moldagem por injeção

A sequência de eventos durante o molde de injeção de uma peça de plástico é chamada de ciclo de molde de injeção. O ciclo começa quando o molde é fechado, seguido pela injeção do polímero na cavidade do molde. Uma vez preenchida a cavidade, é mantida uma pressão de retenção para compensar o encolhimento do material. No próximo passo, o parafuso gira, alimentando a próxima tacada no parafuso frontal. Isso faz com que o parafuso se retraia enquanto a próxima foto é preparada. Quando a peça estiver suficientemente fria, o molde se abre e a peça é ejetada.

Moldagem científica versus tradicional

Tradicionalmente, a porção de injeção do processo de moldagem era feita com uma pressão constante para preencher e embalar a cavidade. Este método, entretanto, permitiu uma grande variação nas dimensões de ciclo para ciclo. Mais comumente usado agora é a moldagem científica ou desacoplada, um método pioneiro pela RJG Inc. Neste, a injeção do plástico é "desacoplada" em estágios para permitir um melhor controle das dimensões da peça e mais ciclo a ciclo (comumente chamado de shot-to (foto na indústria) consistência. Primeiro, a cavidade é preenchida até aproximadamente 98% usando o controle de velocidade (velocidade). Embora a pressão deva ser suficiente para permitir a velocidade desejada, as limitações de pressão durante este estágio são indesejáveis. Uma vez que a cavidade está 98% cheia, a máquina muda de controle de velocidade para controle de pressão, onde a cavidade é "compactada" a uma pressão constante, onde é necessária velocidade suficiente para atingir as pressões desejadas. Isso permite que as dimensões das peças sejam controladas em milésimos de polegada ou melhor.

Diferentes tipos de processos de moldagem por injeção

Embora a maioria dos processos de moldagem por injeção seja coberta pela descrição convencional do processo acima, existem várias variações importantes da moldagem, incluindo, entre outras:

• fundição
• Moldagem por injeção de metal
• Moldagem por injeção de parede fina
• Moldagem por injeção de borracha de silicone líquido

Uma lista mais abrangente de processos de moldagem por injeção pode ser encontrada aqui:

Solução de problemas do processo

Como todos os processos industriais, a moldagem por injeção pode produzir peças defeituosas. No campo da moldagem por injeção, a solução de problemas geralmente é realizada examinando as peças defeituosas em busca de defeitos específicos e tratando-os com o design do molde ou com as características do próprio processo. As avaliações são frequentemente realizadas antes da produção completa, em um esforço para prever defeitos e determinar as especificações apropriadas para uso no processo de injeção.

Ao encher um molde novo ou desconhecido pela primeira vez, em que o tamanho da injeção para esse molde é desconhecido, um técnico / encarregado de definir ferramentas pode realizar uma operação de teste antes de uma operação de produção completa. Ele começa com um pequeno peso de injeção e preenche gradualmente até que o molde esteja de 95 a 99% cheio. Uma vez que isso seja alcançado, uma pequena quantidade de pressão de retenção será aplicada e o tempo de retenção será aumentado até que ocorra o congelamento da comporta (tempo de solidificação). O tempo de congelamento da porta pode ser determinado aumentando o tempo de espera e pesando a peça. Quando o peso da peça não muda, sabe-se que a comporta congelou e nenhum material é injetado na peça. O tempo de solidificação do portão é importante, pois determina o tempo de ciclo e a qualidade e consistência do produto, o que por si só é uma questão importante na economia do processo de produção. A pressão de retenção é aumentada até que as peças estejam livres de afundamento e o peso da peça seja alcançado.

Defeitos de moldagem

A moldagem por injeção é uma tecnologia complexa com possíveis problemas de produção. Eles podem ser causados ​​por defeitos nos moldes ou com mais frequência pelo próprio processo de moldagem.

Métodos como a tomografia computadorizada industrial podem ajudar a encontrar esses defeitos tanto externamente quanto internamente.

tolerâncias

A tolerância de moldagem é uma tolerância especificada no desvio de parâmetros como dimensões, pesos, formas ou ângulos, etc. Para maximizar o controle na definição de tolerâncias, geralmente há um limite mínimo e máximo de espessura, com base no processo usado. A moldagem por injeção normalmente é capaz de tolerâncias equivalentes a um grau de TI de cerca de 9–14. A tolerância possível de um termoplástico ou termofixo é de ± 0.200 a ± 0.500 milímetros. Em aplicações especializadas, as tolerâncias tão baixas quanto ± 5 µm em ambos os diâmetros e características lineares são obtidas na produção em massa. Acabamentos de superfície de 0.0500 a 0.1000 µm ou melhores podem ser obtidos. Superfícies ásperas ou com cascalho também são possíveis.

Os requisitos de energia

A energia necessária para esse processo de moldagem por injeção depende de muitas coisas e varia entre os materiais utilizados. Guia de referência de processos de fabricação afirma que os requisitos de energia dependem da "gravidade específica de um material, ponto de fusão, condutividade térmica, tamanho da peça e taxa de moldagem". Abaixo está uma tabela da página 243 da mesma referência mencionada anteriormente que melhor ilustra as características relevantes para a potência necessária para os materiais mais comumente usados.

Moldagem robótica

Automação significa que o tamanho menor das peças permite que um sistema de inspeção móvel examine várias peças mais rapidamente. Além de montar sistemas de inspeção em dispositivos automáticos, os robôs de múltiplos eixos podem remover as peças do molde e posicioná-las para outros processos.

Instâncias específicas incluem a remoção de peças do molde imediatamente após a criação das peças, bem como a aplicação de sistemas de visão de máquina. Um robô agarra a peça depois que os pinos ejetores foram estendidos para liberar a peça do molde. Em seguida, os move para um local de espera ou diretamente para um sistema de inspeção. A escolha depende do tipo de produto, bem como do layout geral do equipamento de fabricação. Os sistemas de visão montados em robôs aprimoraram bastante o controle de qualidade das peças moldadas por insertos. Um robô móvel pode determinar com mais precisão a precisão da colocação do componente metálico e inspecionar mais rapidamente do que uma lata humana.

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