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MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE
CAMPUS SAPUCAIA DO SUL
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM FABRICAÇÃO MECÂNICA
INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS RELACIONADOS
A TEMPERATURA NA INJEÇÃO DE
ABRAÇADEIRAS EM POLIAMIDA 6.6
FABRICIO SEBOLEWSKI MIRANDA
Orientador: Prof. Me. VINÍCIUS MARTINS
Sapucaia do Sul
2013
MINISTÉRIO DA EDUCAÇÃO
INSTITUTO FEDERAL SUL-RIO-GRANDENSE
CAMPUS SAPUCAIA DO SUL
CURSO SUPERIOR DE TECNOLOGIA EM FABRICAÇÃO MECÂNICA
INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS RELACIONADOS
A TEMPERATURA NA INJEÇÃO DE
ABRAÇADEIRAS EM POLIAMIDA 6.6
FABRICIO SEBOLEWSKI MIRANDA
Orientador: Prof. Me. VINÍCIUS MARTINS
Sapucaia do Sul
2013
FABRICIO SEBOLEWSKI MIRANDA
INFLUÊNCIA DOS PARÂMETROS RELACIONADOS
A TEMPERATURA NA INJEÇÃO DE
ABRAÇADEIRAS EM POLIAMIDA 6.6
Trabalho de Conclusão de Curso apresentado como requisito
para a obtenção de título de Tecnólogo em Fabricação Mecânica
pelo Instituto Federal Sul-Rio-Grandense: Campus de Sapucaia
do Sul.
Orientador: Prof. Me. VINÍCIUS MARTINS
Sapucaia do Sul
2013
FABRICIO SEBOLEWSKI MIRANDA
Trabalho de Conclusão de Curso submetido ao corpo
docente do Instituto Federal Sul-Rio-Grandense:
Campus de Sapucaia do Sul, como parte dos
requisitos necessários à obtenção do grau de
Tecnólogo em Fabricação Mecânica.
Aprovado em 11 de Dezembro de 2013.
BANCA EXAMINADORA
_________________________________________
Orientador: Me. Vinícius Martins
_________________________________________
Avaliador: Dr. João Antônio Pinto de Oliveira
_________________________________________
Professor da Disciplina Projeto de Graduação:
M.Sc. David Garcia Neto
Sapucaia do Sul
2013
Dedico este trabalho às pessoas mais importantes
da minha vida: minha esposa Carla, minha filha Maria
Eduarda, meu pai Renato, minha mãe Maria Gorete e
minha avó Leni. Pois eles sempre me apoiaram em
minhas caminhadas. Dedicaram tempo de suas vidas
para cuidar da minha e se esforçaram nos momentos em
que deixaram de ter minha companhia em favor dos
estudos.
AGRADECIMENTOS
A todos que colaboraram direta ou indiretamente na elaboração deste trabalho, o meu
reconhecimento.
Ao professor Vinícius Martins pelo estímulo, dedicação e esforço pessoal
proporcionado.
Ao colega de trabalho Sr. Davi Antônio Dalcin pelo suporte total como facilitador
deste trabalho.
Ao colega de trabalho Djesse Viegas pelo auxílio na injeção das amostras.
Ao colega de trabalho Jonesmar Plates pela colaboração na execução do trabalho.
A todos os professores e colegas do IFSUL que contribuíram para a minha formação
durante o período do curso, agradeço pela valiosa atenção dispensada.
SUMÁRIO
LISTA DE TABELAS .............................................................................................................. 9
LISTA DE FIGURAS ............................................................................................................. 10
LISTA DE EQUAÇÕES ........................................................................................................ 11
LISTA DE ABREVIAÇÕES E SÍMBOLOS ....................................................................... 12
RESUMO ................................................................................................................................. 13
ABSTRACT ............................................................................................................................ 14
1. INTRODUÇÃO .............................................................................................................. 14
1.1. Justificativa ............................................................................................................. 14
1.2. Objetivo Geral......................................................................................................... 15
2. REVISÃO DE LITERATURA ...................................................................................... 16
2.1. Processo de Injeção ................................................................................................. 16
2.2. Ciclo de Injeção ....................................................................................................... 17
2.3. Variáveis de Controle da Moldagem por Injeção ................................................ 18 2.3.1 Variáveis de controle do processo ou macrovariáveis.................................. 18
2.3.2 Variáveis de controle da máquina injetora ou parâmetros operacionais: ..... 19
2.3.3 Variáveis de controle da qualidade:.............................................................. 20
2.4. Matéria Prima ......................................................................................................... 21
2.5. Projeto de Molde ..................................................................................................... 23
2.6. Componentes Básicos de um Molde para Injeção ............................................... 27
3. METODOLOGIA ........................................................................................................... 34
3.1. Matéria-Prima utilizada......................................................................................... 34
3.2. Molde projetado e construído para o estudo........................................................ 34
3.3. Geometria da cavidade do molde .......................................................................... 36
3.4. Máquina injetora utilizada no estudo ................................................................... 36
3.5. Metodologia de obtenção dos resultados .............................................................. 37
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES.................................................................................. 38
4.1. Estudo de caso 01 .................................................................................................... 39
4.2. Estudo de caso 02 .................................................................................................... 40
4.3. Estudo de caso 03 .................................................................................................... 42
4.4. Estudo de caso 04 .................................................................................................... 43
4.5. Estudo de caso 05 .................................................................................................... 45
5. CONCLUSÕES ............................................................................................................... 47
6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS ........................................................ 48
REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS ................................................................................. 49
ANEXOS.................................................................................................................................. 50
LISTA DE TABELAS
TABELA 1 - TABELA COM AS PROPRIEDADES DOS MATERIAIS TERMOPLÁSTICOS COM
RELAÇÃO A CAPACIDADE DA INJETORA ........................................................................... 25
TABELA 2 - ESTUDO DE CASO 01 .............................................................................................. 39
TABELA 3 - ESTUDO DE CASO 02 .............................................................................................. 41
TABELA 4 - ESTUDO DE CASO 03 ............................................................................................. 42
TABELA 5 - ESTUDO DE CASO 04 .............................................................................................. 44
TABELA 6 - ESTUDO DE CASO 05 ............................................................................................. 45
LISTA DE FIGURAS
FIGURA 1 - REAÇÃO DE POLI-CONDENSAÇÃO PARA OBTENÇÃO DA POLIAMIDA 6.6 .............. 21
FIGURA 2 - ESQUEMA DA ABSORÇÃO DE ÁGUA PELAS POLIAMIDAS ....................................... 22
FIGURA 3 - CORTE DE SEÇÃO DE UM MOLDE E DE UMA INJETORA ......................................... 24
FIGURA 4 - PARTES DE UM MOLDE .......................................................................................... 29
FIGURA 5 - MOLDE PROJETADO PARA O ESTUDO .................................................................... 35
FIGURA 6 - DESENHO DETALHADO DO MOLDE PARA O ESTUDO ............................................. 35
FIGURA 7 - PLACA COM A CAVIDADE EM ESPIRAL .................................................................. 36
FIGURA 8 - MÁQUINA UTILIZADA NO ESTUDO ......................................................................... 37
FIGURA 9 - PEÇA INJETADA NO ESTUDO .................................................................................. 38
FIGURA 10 - RESULTADO DO ESTUDO DE CASO 01 ................................................................. 40
FIGURA 11 - RESULTADO DO ESTUDO DE CASO 02 ................................................................. 41
FIGURA 12 - RESULTADO DO ESTUDO DE CASO 03 ................................................................. 43
FIGURA 13 - RESULTADO DO ESTUDO DE CASO 04 ................................................................. 44
FIGURA 14 - RESULTADO DO ESTUDO DE CASO 05 ................................................................. 46
LISTA DE EQUAÇÕES
EQUAÇÃO 1 - EQUAÇÃO PARA CORREÇÃO DA CAPACIDADE DE INJEÇÃO (4) ......................... 24
EQUAÇÃO 2 - CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO COM O MATERIAL B .................................... 26
EQUAÇÃO 3 - OUTRA MANEIRA DE CALCULAR A CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO .............. 26
EQUAÇÃO 4 - CÁLCULO PARA VERIFICAR A CAPACIDADE DE PLASTIFICAÇÃO DA MÁQUINA 26
EQUAÇÃO 5 - CÁLCULO PARA FORÇA DE FECHAMENTO DA MÁQUINA ................................... 27
LISTA DE ABREVIAÇÕES E SÍMBOLOS
( + ) – Efeito positivo.
( o ) – Efeito não influenciável na característica em estudo.
( - ) – Efeito negativo.
υ (cm3/g) – Volume específico medido em centímetros cúbicos por grama.
T (ºC) – Temperatura medida em graus Celsius
ASTM – Association of Standard Test Methods.
PA 6.6 – Poliamida 6.6.
CrNi – Cromo Níquel.
RESUMO
Atualmente nas indústrias o consumo de energia para fabricações de seus produtos vem se
mostrando altos. Nas indústrias de injeção de polímeros não é diferente, e uma das parcelas de
gasto com energia é no aquecimento do molde para injeção, porque se não aquecer o molde a
peça não será completada e se aquecermos demais alem de poder degradar o material
estaremos disperdiçando energia. Este trabalho tem como objetivo principal analisar a
influência dos parâmetros relacionados à temperatura para estabelecer a temperatura de
melhor custo beneficio para injeção de abraçadeiras em poliamida 6.6. Para esse estudo foi
projetado um molde com cavidade em espiral para facilitar a medição do preenchimento da
cavidade, onde se chegou a conclusão de um ganho de 83,35% de preenchimento de cavidade.
Com isso pode-se injetar uma abraçadeira de comprimento maior apenas alterando parâmetros
relacionados as temperaturas.
Palavras-chave: Moldagem por Injeção, Poliamida ou Nylon 6.6, Temperatura de
Molde, Temperatura do Fundido
ABSTRACT
Currently in industry energy consumption for fabrication of its products has proved high. In
industries polymer injection is no different, and a parcel of energy is spent on heating the
mold for injection, because it does not heat mold the piece will not be completed and bask too
besides power degrade the material will be wasting energy . This paper aims at analyzing the
influence of temperature-related parameters to establish the temperature better cost benefit for
injection clamps polyamide 6.6. For this study been designed with a mold cavity spiral to
facilitate the measurement of cavity filling, where the completion of a gain of 83.35% fill
cavity was reached. With this you can inject a greater length of brace just by changing
parameters related temperatures.
Key-words: Injection Molding, Nylon or Polyamide 6.6, Mold Temperature,
Temperature Molten
14
1. INTRODUÇÃO
A crescente demanda por soluções competitivas tem exigido o projeto de peças
plásticas com peso e tamanho reduzidos, por consequência, as espessuras foram sendo
minimizadas a valores próximos a um milímetro ou menos, mas os percursos de injeção
mantiveram-se, relativamente longos.
Sendo assim, os parâmetros de processo das geometrias comumente utilizadas nas
indústrias não são mais suficientes para oferecer qualidade ao moldado de pouca espessura e
grande caminho de fluxo, tendo de ser alterados para valores maiores a fim de vencer a
resistência ao fluxo gerada pela pequena abertura para a passagem do polímero. Isto demanda
tempo e dinheiro com testes práticos em máquina e gera um duvidoso percentual de refugo,
pois com os valores das pressões e das velocidades empregadas sendo maiores, a qualidade
das peças se torna instável devido à alta taxa de cisalhamento imposta ao polímero fundido
durante o preenchimento. Desta forma o controle do processo se torna um fator de grande
importância para a solução destes problemas.
Como as empresas possuem a necessidade de reduzir a quantidade de refugo, diminuir
o tempo de lançamento de novos produtos e melhorar a qualidade do produto final se torna de
grande importância o domínio das variáveis de processo de moldagem por injeção de peças de
parede fina em polímeros de engenharia.
Este trabalho se propõe a identificar a influencia da temperatura do molde e a
temperatura do polímero na injeção de abraçadeiras de poliamida 6.6 e, também, determinar a
faixa de valores dos parâmetros que evidenciam o melhor desempenho custo benefício.
1.1. Justificativa
Foi verificada a necessidade de determinar a influência da temperatura do molde a do
polímero nas peças injetadas em poliamida pela empresa Frontec. Empresa onde são
construídos moldes para peças de poliamida com características de parede fina para grandes
produções.
15
Para isso será construído um molde com uma cavidade em forma de espiral, esse
espiral terá profundidade de 1.6 mm, largura de 8,6 mm e comprimento de 1500 mm. Esse
molde também contará com placas isolantes e furação de refrigeração para um melhor
controle térmico do molde.
1.2. Objetivo Geral
O objetivo geral deste trabalho é conseguir determinar a diferença do preenchimento
do espiral (cavidade) com a variação de temperatura do molde e do polímero, podendo assim
determinar uma faixa ideal de trabalho para esse parâmetro de injeção em peças de parede
fina injetados em poliamida 6.6.
16
2. REVISÃO DE LITERATURA
2.1. Processo de Injeção
O processo de injeção de termoplásticos é um processo de transformação de caráter
cíclico que consiste em (1):
1. Plastificar o material sólido dentro de um cilindro ao ponto que seja possível moldá-lo
sob pressão;
2. Conformar o material fundido em uma cavidade, a fim de se obter a sua forma;
3. Resfriar o material até a solidificação dentro de um molde com o formato desejado.
O processo de injeção de plásticos é o método de produção em massa mais
econômico para itens idênticos. Diferentes plásticos apresentam diferentes comportamentos
durante o processamento, como por exemplo, a temperatura de fusão. Estes comportamentos
determinam a produtividade do processo, a velocidade de manufatura e tempo de ciclo
dependerá de quão rápido o material pode ser aquecido, injetado, solidificado e extraído (1).
Os princípios de operação de uma máquina injetora são em número de três: tempo,
temperatura e pressão. São estes elementos que determinam a qualidade do produto final
produzido pelo processo de injeção (1).
Os tempos que devem ser controlados são:
Tempo de residência do plástico dentro do canhão, ou seja, tempo desde que o material
entra no cilindro de aquecimento até o momento em que entra no molde;
Tempo de injeção e tempo de recalque, tempo de solidificação, tempo de resfriamento;
Tempo de ciclo seco, que compreende abertura, fechamento, tempo de molde aberto e
extração.
Os parâmetros de controle referentes à temperatura são (1):
17
Temperatura na entrada do funil de alimentação;
Temperatura das zonas do canhão;
Calor gerado pela rotação, compressão da rosca e homogeneização no canhão;
Temperatura do molde e controle de fluxo do refrigerante dentro do molde;
Temperatura ambiente.
As pressões que devem ser observadas durante o processo de injeção são (1):
Pressão de injeção que é a pressão necessária para preencher as cavidades do molde;
Pressão de recalque que é a pressão fornecida ao polímero até o momento da solidificação
do ponto de injeção ou da peça;
A contrapressão que tem influência na homogeneidade da massa fundida;
A pressão de travamento ou força de fechamento que previne a abertura do molde durante
a fase de injeção.
2.2. Ciclo de Injeção
A seguir são apresentadas detalhadamente as duas principais etapas do ciclo de
injeção (1):
Injeção: é o movimento de avanço da rosca a fim de transportar o material do cilindro de
injeção para as cavidades. Para a maioria das máquinas injetoras do mercado observa-se que a
medida lida no painel da máquina injetora é a pressão hidráulica exercida pelo atuador e não a
pressão imposta à massa fundida. Por existirem várias perdas de pressão ao longo do caminho
de fluxo até as cavidades a pressão exercida na cavidade é muito menor que a pressão na
ponta da rosca. Quando começa o resfriamento, mais material é forçado a entrar na cavidade,
a fim de compensar a contração volumétrica da peça. A velocidade de injeção é o parâmetro
de maior discussão dentro do processo de injeção, sendo ela um fator importante para a
18
obtenção de moldados de boa qualidade. A velocidade real de entrada do material na cavidade
do molde depende de vários fatores associados ao projeto do mesmo. Os principais fatores
que regem a velocidade de injeção são: complexidade da peça, qualidade do molde e o
sistema de entrada. De qualquer modo é conveniente utilizar a máxima velocidade de injeção
evitando o congelamento prematuro do fundido. Se fixar os demais parâmetros de
processamento, ao se aumentar a velocidade de injeção aumentará a temperatura do fundido
pelo calor gerado pelo cisalhamento do polímero. Isto pode minimizar os problemas de
aparência como: pele laranja, brilho, marcas de fluxo, linhas de união, rechupes, diminui a
contração e a possibilidade de formação de tensões internas (1).
Recalque: visa o controle da pressão sobre o material plástico, após o preenchimento do
molde, para compensar as contrações consequentes do resfriamento do plástico, tendo
importância na regularidade da peça injetada, no que se refere à uniformidade dimensional e
no peso. A programação adequada do perfil de pressões de recalque permite a produção de
peças de alta qualidade dimensional e tolerâncias de massa mais estreitas, com a possibilidade
de evitar marcas de rechupe e bolhas. A pressão de recalque deve ser menor que a pressão de
injeção para evitar tensões residuais na região do ponto de injeção. O tempo de recalque deve
ser suficiente para solidificar o ponto de entrada, pois após o mesmo só haverá recalque sobre
os canais (1).
2.3. Variáveis de Controle da Moldagem por Injeção
Para melhor compreensão dos diferentes métodos de controle da moldagem por
injeção, Cavalheiro (2) classificar as variáveis que controlam a moldagem por injeção em três
categorias: processo, máquina e qualidade.
2.3.1 Variáveis de controle do processo ou macrovariáveis
As variáveis de controle do processo alteram as características da matéria prima,
como: orientação e relaxação molecular, morfologia, nível de compactação das regiões
amorfas, nível de tensões residuais e estrutura química. Cada etapa de um processo de
transformação é controlada por um conjunto de variáveis de processo. São estas variáveis que
garantem a qualidade e repetibilidade das propriedades externas como: dimensões, massa,
propriedades mecânicas, propriedades óticas, propriedades elétricas, propriedades de barreira
e acabamento superficial (2).
19
Pode-se dizer que praticamente todo o processo de injeção é definido por quatro
macrovariáveis que são (2):
Temperatura de Massa: é a temperatura do polímero em si, não a temperatura que marca o
termopar, porém usa-se este como referência. Esta temperatura precisa ser consistente e
homogênea. É mais afetada pela tensão de cisalhamento do que por pequenas mudanças de
temperatura feitas nas resistências (2).
Taxa de Resfriamento: é a velocidade de perda de calor do material. Influencia diretamente
no tamanho dos cristais e ou no grau de cristalinidade; gera efeitos nas propriedades
dimensionais, mecânicas e óticas do moldado, além de restringir o tempo de ciclo (2).
Pressão na Cavidade: é a pressão do material no interior da cavidade. Variável que controla
a quantidade de material que entra na cavidade, assim também a massa e a precisão
dimensional das peças, além de influir nas tensões residuais e no empenamento (2).
Velocidade de Escoamento: é a velocidade com a qual o material flui pela cavidade durante
o preenchimento. Variável que influencia na taxa de cisalhamento tendo efeitos na
temperatura da massa, na orientação molecular, na degradação e nas tensões residuais. A
viscosidade do polímero diminui dramaticamente com o incremento na taxa de injeção. Deve-
se tomar cuidado para fornecer a pressão de injeção necessária para manter a taxa de injeção
estável ciclo a ciclo. O valor de velocidade de injeção pode ser encontrado experimentalmente
em try out ou ser estimada com o auxílio de programas de computador. Altas velocidades de
injeção elevam a temperatura do material da frente de fluxo em relação ao que está na entrada
na cavidade (2).
2.3.2 Variáveis de controle da máquina injetora ou parâmetros operacionais:
Nas máquinas injetoras não há controles como os especificados acima, portanto o
controle da máquina é feito de modo indireto, ou seja, o operador regula a máquina que por
sua vez atua sobre o processo (2).
Em uma máquina injetora de acionamento hidráulico, as principais variáveis
operacionais (ou parâmetros de máquina) que agem sobre as variáveis de controle do processo
são (2):
20
Velocidade de avanço do parafuso: relativo à velocidade com que o material plástico escoa
pela cavidade, tem relação com a dissipação viscosa de calor provinda do cisalhamento (2).
Pressão de injeção e de recalque: é a medida de pressão no cilindro hidráulico que controla
a força e a velocidade do movimento axial da rosca durante a etapa de injeção e recalque e,
por consequência, pressão na cavidade (2).
Comutação: momento em que cessa a pressão de injeção e começa a pressão programada
para o recalque (2).
Temperatura do cilindro de aquecimento: influencia na temperatura da massa (2).
Tempo de residência: influencia na temperatura da massa (2).
Velocidade de rotação do parafuso: influencia na temperatura da massa (2).
Temperatura e vazão do fluido de resfriamento do molde: controla a temperatura das
paredes do molde, é uma das únicas formas de controlar a taxa de resfriamento do polímero
no interior do molde (2).
Tempo de molde fechado: modifica a taxa de resfriamento do material (2).
Contrapressão: é a pressão contraria ao retorno do parafuso plastificador durante a etapa de
dosagem. Tem influência na temperatura da massa (2).
Curso de dosagem: modifica a quantidade de material dosado podendo alterar a pressão no
interior da cavidade durante a injeção e recalque (2).
Força de fechamento: é a força necessária para manter o molde fechado durante a injeção,
deve ser igual ou maior que a pressão de injeção (2).
2.3.3 Variáveis de controle da qualidade:
São aquelas que geram efeitos mensuráveis na qualidade ou visíveis no produto,
sendo efeitos como variações de massa e dimensional, presença de bolhas e rechupes, linhas
de solda, tempo real de preenchimento da cavidade, pressão hidráulica real, velocidade real de
21
avanço do parafuso, umidade na matéria prima e colchão; sendo a última a variável mais
importante para o controle da qualidade do produto final (2).
O colchão controla a repetibilidade de material que entra na cavidade a cada ciclo
além de influir no tempo de residência da massa fundida dentro do barril. Para maiores
valores de colchão, maior será o tempo de residência do fundido, além de que um valor de
colchão muito alto reflete em aumento da pressão na cavidade pela compressão sofrida pelo
material na frente da rosca. A umidade se reflete em manchas pela degradação das
propriedades por hidrólise (3).
2.4. Matéria Prima
A poliamida 6.6 ou nylon 6.6, como é comercialmente conhecido, foi desenvolvido
pela empresa Du Pont e é obtido pela reação de condensação do ácido adípico com a
hexametilenodiamina, dada na Figura 1. Nota-se que nesta reação são liberadas moléculas de
água, fator que justifica cuidados especiais para o teor de umidade da matéria prima durante
seu processamento, sendo pela especificação do fabricante esta deve ter no máximo 0,2%. Se
houver presença de água nos pellets, o equilíbrio da reação de poli-condensação poderá se
deslocar para a esquerda, ocasionado degradação por hidrólise do polímero (3).
Figura 1 - Reação de poli-condensação para obtenção da poliamida 6.6
Fonte: Harada, J.: Wiebeck, H. (4)
22
Como visto na figura 1, todas as poliamidas são higroscópicas, ou seja, no estado
sólido eleva a quantidade de água devido a presença dos grupos amida. A taxa de absorção é
maior quanto maior forem a temperatura ambiente e a umidade do ar (3).
Quando peças de poliamida são expostas a um ambiente úmido, estas sofrem
alterações de peso, dimensões e de propriedades, até seu equilíbrio. Para ambientes com alta
umidade relativa do ar a absorção de água é maior, para ambientes com umidade relativa
menor há migração de moléculas de água para o ambiente, o que significa que estes
fenômenos são reversíveis (3). Esquema da absorção da água pela poliamida é mostrada na
Figura 2.
Figura 2 - Esquema da absorção de água pelas poliamidas
Fonte: Guojun Xo, M.E. (5)
O espaço entre as moléculas poliméricas é aumentado pela absorção da molécula de
água, fato que alivia as tensões intermoleculares (5).
O nylon, como é conhecido comercialmente a poliamida, é uma resina dura e
translúcida. Apresenta alta cristalinidade mediante resfriamento lento. Possui estabilidade
dimensional até 150ºC, boa capacidade de carga e baixo coeficiente de atrito. A rigidez, a
temperatura limite e a resistência química podem ser variadas com o grau de polimerização.
Apresentam, ainda, elevados valores de resistência à tração, boa resistência ao impacto, e alta
resistência à abrasão. Resistência à ação de óleos, hidrocarbonetos e ésteres, mas são
amolecidos por alcoóis, glicóis a água. Contudo, são altamente impermeáveis a gases, como:
óxido de carbono, dióxido de carbono, oxigênio, nitrogênio, amônia, etc. As principais
responsáveis por estas características são as ligações de hidrogênio existentes em sua estrutura
(4).
23
Resinas de nylon podem receber aditivos a fim de melhorar seu desempenho, estes
podem ser: modificadores de impacto, fibras de carbono, esferas de vidro e retardantes de
chama. Uma ou mais propriedades do polímero são afetadas significativamente pela adição de
algum destes aditivos. O nylon 6.6 possui as maiores dureza e rigidez em relação às demais
poliamidas. É o material mais indicado para peças que necessitam de resistência mecânica (6).
A velocidade de resfriamento determina o grau de contração e de cristalinidade.
Quanto menor a velocidade de resfriamento maior é o tempo oferecido para que as moléculas
se acomodem no espaço o que aumenta o grau de cristalinidade e a contração (6).
A faixa de processamento do nylon 6.6 é, relativamente, estreita, estando entre 280 e
300ºC, mesmo que a uma temperatura de 271ºC o material apresente boa fluidez e, também
seja possível injetá-lo acima dos 300ºC, porém há degradação pela alta temperatura (6).
A viscosidade do fundido decresce significantemente com o aumento da tensão de
cisalhamento (pressão de injeção) ou da taxa de cisalhamento (velocidade de injeção). Outro
parâmetro que pode ser utilizado para baixar a viscosidade dos polímeros de engenharia é
aumentar a temperatura da massa. Porém, este deve ser usado com muita cautela, pois durante
o preenchimento da cavidade a altas pressões ou altas velocidades a temperatura da massa
aumenta devido à dissipação viscosa gerada nesta fase. Segundo Rosato (1) uma diminuição
de 10ºC na temperatura do fundido pode refletir num aumento quadrático da viscosidade.
2.5. Projeto de Molde
O molde de injeção é uma unidade completa com condições de produzir peças
moldadas. Suas cavidades possuem as formas e as dimensões da peça desejada. O molde é
adaptado ao final da máquina de injeção e recebe, em sua cavidade, o material plástico
fundido, introduzido por meio de pressão (4).
A figura 3 mostra uma vista em corte de um molde e uma máquina injetora com a
cavidade sendo preenchida pelo material fundido. Em destaque a cavidade do produto, a placa
estacionária da máquina injetora também conhecida como platô fixo e a placa móvel da
máquina injetora que também é chamada de platô móvel (4).
24
Figura 3 - Corte de seção de um molde e de uma injetora
Fonte: Harada, J.; Wiebeck, H. (4)
Ao se projetar um molde de injeção, as primeiras considerações se referem ao peso,
tamanho e desenho da peça, para então se decidir sobre a localização e a quantidade de
cavidades no molde. Baseando-se no peso e no tamanho das peças é possível definir o tipo de
máquina ideal, levando em conta sempre a capacidade de injeção, força de fechamento e a
capacidade de plastificação de cada máquina injetora (4).
Capacidade de Injeção: as máquinas injetoras são normalmente especificadas pelo
peso máximo de material que pode ser moldado a cada injeção. Atualmente o peso é dado em
gramas de poliestireno. Se o material a ser usado difere daquele para o qual a máquina está
especificada, deve ser efetuada a correção para qualquer diferença entre o seu peso. Assim
para se determinar a capacidade de injeção de uma máquina com especificação baseada no
material A em relação ao material B, deve-se utilizar a equação 1 (4).
Equação 1 - Equação para correção da capacidade de Injeção (4)
25
A máquina injetora selecionada deve ser capaz de injetar material suficiente para completar o
peso estimado da moldagem a cada injeção, incluindo os canais de distribuição (4).
A tabela 1 apresenta as propriedades dos materiais termoplásticos com relação a
capacidade da máquina injetora (4):
Tabela 1 - Tabela com as propriedades dos materiais termoplásticos com relação a capacidade da injetora
Material Fator
Volumétrico Peso
específico Calor
específico
Acetato de Celulose 2,4 1,24 - 1,34 0,3 - 0,42
Acetato- Butirato de cellulose
2,2 1,15 - 1,22 0,3 - 0,4
Poliamida 2 - 2,1 1,09 - 1,14 0,4
PVC – Rígido 2,3 1,35 - 1,45 0,2 - 0,28
PVC – Flexível 2,3 1,16 - 1,35 0,3 - 0,5
Metilmetacrilato 1,8 – 2 1,17 - 1.2 0,35
Poliestireno 1,9 - 2,15 1,04 - 1,06 0,32
Acrilonitrila - Butadieno Estireno (ABS)
1,8 – 2 1 - 1,1 0,35 - 0,4
Acrilonitrila – Estireno 1,9 - 2,15 1,1 0,33
Polietileno Baixa Densidade 1,84 - 2,4 0,91 - 0,94 0,55
Poletireno Alta Densidade 1,7 - 1,9 0,94 - 0,96 0,55
Polipropileno 1,92 - 1,96 0,9 - 0,91 0,46
Policarbonato 1,75 1,2 0,30
Poliacetal 1,8 – 2 1,4 0,35 Fonte: Harada, J.; Wiebeck, H. (4)
Capacidade de Plastificação:
É expressa pela quantidade de quilogramas de material que a máquina injetora pode
elevar por hora à temperatura de moldagem. O poliestireno é frequentemente utilizado como
material padrão no qual se baseia a capacidade de plastificação, mas o valor adequado
dependerá do material a ser moldado. A capacidade de plastificação é uma função do
potencial do aquecimento da máquina. Desta forma, a quantidade de material que pode ser
levado à condição de moldagem em um determinado tempo depende da temperatura de
moldagem necessária e do calor específico do material (7).
A capacidade de plastificação de uma máquina para qualquer material B pode ser
determinada, aproximadamente, a partir da especificação da máquina baseada no poliestireno,
utilizando a equação 2 (4):
26
Equação 2 - Capacidade de Plastificação com o material B
Se o conteúdo total de calor por quilograma do material plastificado for conhecido e
for igual a Q, a capacidade de plastificação pode ser calculada por (4):
Equação 3 - Outra maneira de calcular a capacidade de Plastificação
É necessário que a máquina injetora selecionada seja capaz de plastificar material
suficiente para manter o ciclo de moldagem esperado. Isso pode ser determinado por (4):
Equação 4 - Cálculo para verificar a capacidade de plastificação da máquina
É conveniente selecionar uma máquina com capacidade de plastificação maior do
que a necessária, para dar margem a uma eventual melhora no ciclo de moldagem e assegurar
que o material plástico esteja numa condição de plastificação uniforme (7).
27
Para se alcançar eficiência máxima, geralmente considera-se que uma máquina de
injeção não opere acima de 80% de sua capacidade nominal no que diz respeito tanto ao peso
de injeção quanto à capacidade de plastificação (7).
Força de Fechamento
A força de fechamento (tonelagem) da máquina injetora controla a área máxima
projetada de moldagem que pode ser produzida.
O polímero injetado no interior da cavidade do molde exerce uma força que tende a
abri-lo. Essa força é proporcional à área projetada da cavidade e dos canais de distribuição e a
pressão exercida pelo material no interior da cavidade que deve ser resistida pela força de
fechamento. Apenas uma proporção da pressão produzida pelo cilindro de injeção é
transmitida à cavidade, pois ocorrem várias perdas de pressão no cilindro de aquecimento, no
bico, e nos canais de injeção e de distribuição e no ponto de injeção. Desta forma, apenas
uma fração da pressão de injeção é considerada, usualmente entre a metade e dois terços (4).
Assim:
Equação 5 - Cálculo para força de fechamento da máquina
2.6. Componentes Básicos de um Molde para Injeção
A estrutura básica do molde de injeção é conseguida através de montagem de placas de
aço em uma determinada ordem. Basicamente, o molde de injeção esta dividido em duas
partes, que são o conjunto superior e o conjunto inferior. Esta divisão é feita baseada na linha
de abertura do molde, que é a linha onde ocorre a separação do conjunto superior e do
conjunto inferior possibilitando a retirada do produto. Abrindo-se o molde, teremos como
conjunto superior a parte que contém a bucha de injeção e como conjunto inferior a parte que,
geralmente leva o sistema de extração do produto. Na construção de um molde é
28
indispensável que suas placas, ao serem usinadas fiquem perfeitamente paralelas, assim como
os pinos de guia devem estar em esquadro perfeito, para permitir um funcionamento suave, na
abertura do molde (8).
Componentes Básicos de um Molde (9).
01- placa de fixação inferior;
02- coluna ou espaçadores;
03- buchas de guia;
04- colunas de guia;
05- pinos extratores;
06- extrator do canal;
07- placa porta extratores;
08- placa impulsora;
09- pino de retorno;
10- placa suporte;
11- postiços;
12- bucha de injeção;
13- anel de centragem;
14- placa de fixação superior;
15- placa de montagem dos postiços;
16- tope;
17- placa divisória;
18- bico para refrigeração;
29
19- pino posicionador;
20- pino macho;
21- anel para vedação.
A figura 4 mostra uma vista em seção de um molde, destacando cada um de seus
componentes.
Figura 4 - Partes de um molde
Fonte: WWW.ingaprojetos.com.br – acesso em 18 set. 2013 (9)
Descrição de cada componente do molde:
30
Placa de Fixação inferior ou placa base inferior
Localizada no molde no lado do conjunto móvel, ou seja do lado da extração, esta
placa tem como principal função a de fixar o conjunto móvel à placa da máquina injetora. No
seu interior são feitos os alojamentos das cabeças dos parafusos para os topes e um furo
central para passagem do varão extrator da máquina injetora. É confeccionada em aço de
baixo teor de carbono (9).
Coluna ou Espaçadores
A função dos espaçadores é de alojar o conjunto extrator, distanciando assim a placa
suporte da placa de fixação inferior. Estes possuem furos para a passagem dos parafusos de
fixação do conjunto móvel. São confeccionados normalmente de aço de baixo teor de carbono
(9).
Buchas de guia
Nos moldes, as buchas de guia cumprem uma função muito importante que é a de
assegurar a centralização entre o conjunto fixo e o conjunto móvel, mantendo assim um bom
alinhamento entre ambos. É aconselhável que todos os tipos de moldes tenham as buchas e
colunas de guia, que devem possuir dimensões proporcionais ao tamanho do molde. Para os
moldes redondos devem-se usar no mínimo três colunas. As suas disposições devem ser
previstas, próximas a borda da placa, de forma tal que distanciam-se o máximo possível uma
da outra. As buchas de guia são confeccionadas com material de mesmas características e
tratamento térmico que os utilizados para as colunas de guia (9).
Colunas de guia
A sua forma é cilíndrica, e em uma de suas extremidades deverá conter uma cabeça
para fixação, enquanto a outra extremidade é cônica com um raio para facilitar a sua
introdução na bucha de guia. As colunas de guia devem ter um comprimento de mais ou
menos 5 a 10mm maior que o macho mais comprido, de maneira tal que esta chegue às
buchas de guia antes que o macho comece a penetrar na matriz. Para a construção das guias é
recomendado o uso de aços que possam ser endurecidos por um tratamento térmico de
superfície sendo o mais recomendado o aço cromo-níquel para cementação (9).
31
Pinos extratores
Na sua maioria possuem a forma cilíndrica, podendo variar conforme a necessidade
e têm função especifica no molde de extrair o produto sem deformá-lo. Para a sua confecção,
normalmente é usado aço CrNi temperado e revenido (9).
Pino extrator do canal
O pino extrator do canal normalmente possui a forma cilíndrica, construído com aço
CrNi temperado e revenido. Sua principal função é extrair o canal da bucha de injeção (9).
Placa porta – extratores ou contra placa extratora
Sua principal função é de alojar as cabeças dos pinos extratores e de retorno, contém
roscas para a sua fixação na placa extratora. Confeccionada em aço de baixo teor de carbono
(9).
Placa impulsora ou extratora
Sua principal função é transmitir o movimento recebido da barra extratora da
máquina injetora para acionar os extratores para frente a fim de extrair o produto do molde.
Nesta placa são feitos os alojamentos das cabeças parafusos que irão fixar o conjunto extrator,
e dar apoio às dos pinos extratores. É confeccionada em aço de baixo teor de carbono (9).
Pinos de retorno
Componente de forma cilíndrica que têm a função de retornar o conjunto extrator à
sua posição de origem para que os pinos extratores fiquem paralelos à superfície da
moldagem. Na sua confecção, o material mais empregado é o aço – CrNi, tendo um
tratamento térmico, temperado e revenido (9).
Placa suporte
32
Esta placa tem a função de suportar toda a pressão de injeção primária da máquina.
Nesta são feitos furos para passagem dos pinos extratores e de retorno e a furação dos
parafusos para a fixação do conjunto móvel. Como as outras placas já mencionadas estas
também são confeccionadas com aço de baixo teor de carbono (9).
Postiços ou cavidades
Postiços ou macho são elementos que dão a forma interna do produto, e são
normalmente confeccionados de aço de boa qualidade. Apresentam as vantagens de poderem
ser substituídos quando houver avaria nos mesmos sem que haja alterações nos demais
componentes do molde. Os postiços nos moldes barateiam o seu custo, e podem receber
usinagens e tratamentos térmicos individualmente sem deformar o molde. Cavidades ou
fêmeas, são elementos que dão a forma externa do produto de material plástico, são
normalmente confeccionadas de aço de boa qualidade (9).
Bucha de injeção
Este componente de forma cilíndrica tem em uma de suas extremidades um raio
esférico ou cônico, cuja função é a de permitir um perfeito acoplamento do bico da máquina
injetora com o molde, possibilitando através de um canal cônico a passagem do material
plástico até os canais de alimentação das cavidades. O canal cônico da bucha de injeção
deverá ser bem polido a fim de facilitar o fluxo do material e a extração do mesmo. A sua
confecção normalmente é feita em aço cromo níquel temperado e cementado, e a sua fixação
é feita através do anel de centragem (9).
Anel de centragem
A função deste componente é a de centralizar o molde na máquina injetora, e fixar a
bucha de injeção através de três parafusos do tipo allen. O anel de centragem deve ser
construído em aço de baixo teor de carbono (9).
Placa de fixação superior ou placa base superior
33
Localizada no conjunto fixo do molde, ou seja no lado da injeção, esta placa é
geralmente confeccionada com aço de baixo teor de carbono. Sua principal função, é
possibilitar a fixação do conjunto fixo na placa da máquina injetora. Na sua execução, são
feitos furos e rebaixos para o alojamento dos parafusos de fixação do conjunto fixo, também
possui como função alojar e dar apoio à bucha de injeção, fixação do anel de centragem,
assim como apoiar cabeças de postiços e colunas de guia (9).
Placa porta postiço superior
Nesta placa tem-se a fixação das colunas de guia, parte da bucha de injeção,
alojamento de postiços ou cavidades, normalmente parte dos canais de alimentação, sua
refrigeração e as roscas para a fixação na placa de fixação superior. A face desta placa
determina o ponto de abertura do molde. Confeccionada com aço de baixo teor de carbono, no
caso do uso de cavidades postiças, na mesma, ou de usinagem das cavidades diretamente
nesta placa, então deve-se que confeccioná-la com aço especial, necessitando ainda ter um
tratamento térmico de beneficiamento (9).
Placa porta postiço inferior
Esta placa é semelhante à placa cavidade superior, sendo localizada no conjunto
móvel do molde. Nela está contido o alojamento das buchas de guia, postiços ou machos,
parte dos canais de alimentação, sua refrigeração e as roscas para fixação na placa de fixação
inferior (9).
Tope ou apoio
Tem a forma cilíndrica e para sua construção são normalmente utilizados aços com
baixo teor de carbono. Sua principal função é assegurar um perfeito assentamento do conjunto
de extração e evitar uma possível deformação do conjunto ocasionado por deposição de
impurezas entre a placa impulsora e a placa de fixação (9).
34
3. METODOLOGIA
Neste Capítulo serão apresentados: a matéria-prima utilizada, o molde projetado e
construído para o estudo, a geometria da cavidade do molde, a máquina injetora utilizada,
bem como a metodologia de obtenção dos resultados do estudo.
3.1. Matéria-Prima utilizada
A poliamida 6.6 foi escolhida para esta investigação por ser o termoplástico
semicristalino de engenharia de maior gama de aplicações comerciais, principalmente para o
setor automobilístico, além de ser o material que a empresa Frontec mais utiliza, com mais de
95% da sua produção total por injeção.
O nylon possui muitas vantagens como: alta fluidez e tenacidade em seções finas,
fácil preenchimento de seções complicadas, moldagem previsível, pouca tendência a
empenamento, ciclos rápidos, boa capacidade de extração das peças do molde, resina pode ser
injetada em molde frio, perdas de propriedade são mínimas no reprocessamento, condições de
processamento não são afetadas por altos índices de material moído, possibilidade de
tolerâncias justas, não há dificuldade para trabalhar com moldes com múltiplas cavidades.
O grade utilizado foi o Technyl A 205F Natural da Rhodia Plásticos de Engenharia
que é uma resina de média viscosidade, lubrificada internamente, desenvolvida especialmente
para ciclos rápidos e de alta produtividade, sendo por isso indicada para injeção de peças de
parede fina. Este material apresenta boa resistência ao fogo e ao fio incandescente com
classificação UL/94 – V2 a 0,4 mm. O material foi cedido pela Frontec.
3.2. Molde projetado e construído para o estudo
O molde utilizado foi projetado e construído especialmente para realização do
estudo, utilizando para todos os componentes do molde materiais adequados para sua
construção.
Esse molde teve uma particularidade em sua construção devido a utilização de 2
placas de Isolamento (uma no lado fixo e outra no lado móvel, conforme Figura 5), essa
colocação das placas foi devido ao estudo estar relacionado diretamente as temperaturas do
35
polímero e do molde, onde elas terão o papel de evitar a troca de temperatura das placas das
cavidades com o resto do molde.
Figura 5 - Molde projetado para o estudo
Fonte: Própria
Para demonstrar todos os componentes do molde projetado para o estudo, a figura 6
mostra o desenho da ferramenta detalhada.
Figura 6 - Desenho detalhado do molde para o estudo
Fonte: Própria
36
3.3. Geometria da cavidade do molde
A geometria da cavidade do molde tem a forma de espiral (Figura 7), devido aos
princípios do estudo, onde será buscado o maior percurso do polímero. Para essa finalidade a
forma de espiral terá o melhor custo benefício.
Figura 7 - Placa com a cavidade em espiral
Fonte: Própria
3.4. Máquina injetora utilizada no estudo
Para este estudo foi escolhido uma injetora Arburg 200t híbrida conforme figura 8,
por ser um equipamento que oferece um desempenho excelente no processamento de
termoplástico. Elas unem a velocidade e precisão de eletricidade com a força e dinâmica da
hidráulica para um desempenho perfeito e contínuo da produção.
37
Figura 8 - Máquina utilizada no estudo
Fonte: Própria
3.5. Metodologia de obtenção dos resultados
Para esse estudo que visa medir a variação do percurso do fundido dentro da
cavidade alterando apenas os parâmetros relacionados a temperatura, foram fixadas as outras
variavéis de injação, como:
Velocidade de Injeção: 100cm³/s
Pressão de Recalque: 1000bar/1,5s
Força de Fechamento: 1500kN
Fixando os parâmetros listados acima e alternando os parâmetros relacionadas às
temperaturas ( temperatura do molde e do fundido) para chegar a conclusão deste estudo.
38
4. RESULTADOS E DISCUSSÕES
O objetivo deste Capítulo é apresentar os resultados e discussões acerca das
investigações realizadas durante o trabalho. Serão apresentados os resultados de comprimento
de fluxo das injeções com a variação dos parâmetros relacionados a temperaturas.
A figura 9, mostra uma peça injetada com o molde projetado para o estudo desse
trabalho.
Figura 9 - Peça injetada no estudo
Fonte: Própria
Para poder mensurar o preenchimento da cavidade, foi desenvolvido um padrão em
escala 1:1 da cavidade do molde. Esse padrão possui uma graduação de 1 em 1 milímetro,
onde foi usado para realizar as medições das amostras para o estudo.
39
4.1. Estudo de caso 01
Nesse primeiro estudo de caso, fixou-se a temperatura do polímero em 280 ˚C. A
seguir colocou-se a temperatura do molde em 80 ˚C, e foi aumentando a temperatura de 10 em
10 ˚C até 120 ˚C.
Pode-se notar na tabela 2, as medidas, a média e o desvio padrão das cinco amostras
injetadas para o primeiro estudo de caso.
Tabela 2 - Estudo de caso 01
Fonte: Própria
A figura 10, mostra o aumento do preenchimento da cavidade quando se eleva a
temperatura do molde.
Estudo de caso 01
Temp. Molde
(°C)
Temp. Polímero
(°C)
Amostra 01
(mm)
Amostra 02
(mm)
Amostra 03
(mm)
Amostra 04
(mm)
Amostra 05
(mm) Média
Des. Padrão
80 280 668 667 666 662 663 665,2 2,59
90 280 677 677 675 679 678 677,2 1,48
100 280 687 687 686 686 686 686,4 0,55
110 280 692 694 689 690 693 691,6 2,07
120 280 698 705 701 701 700 701 2,55
40
Figura 10 - Resultado do Estudo de Caso 01
Fonte: Própria
Levando em consideração os resultados apresentados para o estudo de caso 01 na figura
10, pode-se notar um ganho de 5.38% de preenchimento da cavidade com a variação da
temperatura do molde.
4.2. Estudo de caso 02
Nesse segundo estudo de caso, fixou-se a temperatura do polímero em 290 ˚C. A
seguir foi colocado a temperatura do molde em 80 ˚C, e foi aumentando a temperatura de 10
em 10 ˚C até 120 ˚C.
Pode-se notar na tabela 3, as medidas, a média e o desvio padrão das cinco amostras
injetadas para o segundo estudo de caso.
665.2
673.2
686.4
691.6
701
660
665
670
675
680
685
690
695
700
705
80 90 100 110 120
Pre
ench
imen
to d
a C
avid
ade
(mm
)
Temperatura do Molde (˚C)
ESTUDO DE CASO 01
41
Tabela 3 - Estudo de caso 02
Fonte: Própria
A figura 11, mostra o aumento do preenchimento da cavidade quando se eleva a
temperatura do molde. Quanto maior a temperatura molde, mais preenchimento do material
fundido foi conseguido dentro da cavidade.
Figura 11 - Resultado do Estudo de Caso 02
Fonte: Própria
800.6
817
831.2
855.2
868.6
790
800
810
820
830
840
850
860
870
880
80 90 100 110 120
Pre
ench
imen
to d
a C
avid
ade
(mm
)
Temperatura do Molde (˚C)
ESTUDO DE CASO 02
Estudo de caso 02
Temp. Molde
(°C)
Temp. Polímero
(°C)
Amostra 01
(mm)
Amostra 02
(mm)
Amostra 03
(mm)
Amostra 04
(mm)
Amostra 05
(mm) Média
Des. Padrão
80 290 791 796 806 806 804 800,6 6,77
90 290 815 823 813 819 815 817 4,00
100 290 836 829 831 832 828 831,2 3,11
110 290 856 848 858 854 860 855,2 4,60
120 290 871 863 878 869 862 868,6 6,50
42
Levando em consideração os resultados apresentados para o estudo de caso 02 na figura
11, pode-se notar um ganho de 8.49% de preenchimento da cavidade com a variação da
temperatura do molde.
4.3. Estudo de caso 03
Nesse terceiro estudo de caso, fixou-se a temperatura do polímero em 300 ˚C. A
seguir foi colocado a temperatura do molde em 80 ˚C, e foi aumentando a temperatura de 10
em 10 ˚C até 120 ˚C.
Pode-se notar na tabela 4, as medidas, a média e o desvio padrão das cinco amostras
injetadas para o terceiro estudo de caso.
Nesse estudo de caso 03, os desvios padrões das amostra se mantiveram entre 4,09
(situação de temperatura de molde 80˚C e temperatura do polímero de 300˚C) e 7,62 (situação
em que o molde estava em 120˚C e o fundido em 300˚C).
Tabela 4 - Estudo de Caso 03
Fonte: Própria
A figura 12, mostra o aumento do preenchimento da cavidade quando se eleva a
temperatura do molde.
Estudo de caso 03
Temp. Molde
(°C)
Temp. Polímero
(°C)
Amostra 01
(mm)
Amostra 02
(mm)
Amostra 03
(mm)
Amostra 04
(mm)
Amostra 05
(mm) Média
Des. Padrão
80 300 851 851 865 867 861 859 7,62
90 300 905 911 914 916 921 913,4 5,94
100 300 930 934 941 940 933 935,6 4,72
110 300 960 957 948 947 957 953,8 5,89
120 300 963 971 972 964 969 967,8 4,09
43
Figura 12 - Resultado do Estudo de Caso 03
Fonte: Própria
Levando em consideração os resultados apresentados para o estudo de caso 03 na figura
12, pode-se notar um ganho de 12,66% de preenchimento da cavidade com a variação da
temperatura do molde.
4.4. Estudo de caso 04
Nesse quarto estudo de caso, foi fixado a temperatura do polímero em 310 ˚C. A
seguir colocou-se a temperatura do molde em 80 ˚C, e foi aumentando a temperatura de 10 em
10 ˚C até 120 ˚C.
Pode-se notar na tabela 5, que na medida que aumentou a temperatura do molde,
houve um incremento no preenchimento da cavidade.
859
913.4
935.6
953.8
967.8
850
870
890
910
930
950
970
990
80 90 100 110 120
Pre
ench
imen
to d
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avid
ade
(mm
)
Temperatura do Molde (˚C)
ESTUDO DE CASO 03
44
Tabela 5 - Estudo de caso 04
Fonte: Própria
A figura 13, mostra o aumento do preenchimento da cavidade quando se eleva a
temperatura do molde
. Figura 13 - Resultado do Estudo de Caso 04
Fonte: Própria
1071
1081.8
1103.2
1120.4
1139.8
1060
1070
1080
1090
1100
1110
1120
1130
1140
1150
80 90 100 110 120
Pre
ench
imen
to d
a C
avid
ade
(mm
)
Temperatura do Molde (˚C)
ESTUDO DE CASO 04
Estudo de caso 04
Temp. Molde
(°C)
Temp. Polímero
(°C)
Amostra 01
(mm)
Amostra 02
(mm)
Amostra 03
(mm)
Amostra 04
(mm)
Amostra 05
(mm) Média
Des. Padrão
80 310 1073 1078 1073 1065 1066 1071 5,43
90 310 1079 1077 1081 1089 1083 1081,8 4,60
100 310 1108 1102 1104 1100 1102 1103,2 3,03
110 310 1118 1114 1126 1118 1126 1120,4 5,37
120 310 1137 1147 1141 1132 1142 1139,8 5,63
45
Levando em consideração os resultados apresentados para o estudo de caso 04 na figura
13, pode-se notar um ganho de 6,42% de preenchimento da cavidade com a variação da
temperatura do molde.
4.5. Estudo de caso 05
Nesse quinto estudo de caso, fixou-se a temperatura do polímero em 310 ˚C. A
seguir colocou-se a temperatura do molde em 80 ˚C, e foi aumentando a temperatura de 10 em
10 ˚C até 120 ˚C.
Pode-se notar na tabela 6, que na medida que aumentamos a temperatura do molde,
houve um incremento no preenchimento da cavidade.
Nesse estudo de caso 05, os desvios padrões das amostra se mantiveram entre 2,59
(situação de temperatura de molde 120˚C e temperatura do polímero de 320˚C) e 7,09
(situação em que o molde estava em 90˚C e o fundido em 320˚C).
Tabela 6 - Estudo de Caso 05
Fonte: Própria
Estudo de caso 05
Temp. Molde
(°C)
Temp. Polímero
(°C)
Amostra 01
(mm)
Amostra 02
(mm)
Amostra 03
(mm)
Amostra 04
(mm)
Amostra 05
(mm) Média
Des. Padrão
80 320 1161 1170 1172 1169 1173 1169 4,74
90 320 1182 1175 1191 1173 1182 1180,6 7,09
100 320 1195 1193 1190 1196 1201 1195 4,06
110 320 1208 1220 1206 1205 1213 1210,4 6,19
120 320 1228 1226 1225 1224 1221 1224,8 2,59
46
A figura 14, mostra o aumento do preenchimento da cavidade quando se eleva a
temperatura do molde.
Figura 14 - Resultado do Estudo de Caso 05
Fonte: Própria
Levando em consideração os resultados apresentados para o estudo de caso 05 na figura
14, pode-se notar um ganho de 4,77% de preenchimento da cavidade com a variação da
temperatura do molde.
Para os 5 estudos, as medições das amostras foram realizadas logo após a injeção.
Todas as amostras dos estudos foram submetidas ao ensaio de tração 20 dias após a injeção
das amostras, quando elas já estavam com suas hidratações estabilizadas. Todos os testes de
tração apresentaram resultados satisfatórios.
1169
1180.6
1195
1210.4
1224.8
1160
1170
1180
1190
1200
1210
1220
1230
80 90 100 110 120
Pre
ench
imen
to d
a C
avid
ade
(mm
)
Temperatura do Molde (˚C)
ESTUDO DE CASO 05
47
5. CONCLUSÕES
O presente trabalho teve como objetivo principal a investigação da influência dos
parâmetros relacionados as temperaturas no processo de injeção de abraçadeiras de poliamida
6.6 .
Para tanto foi projetado e construído um molde para injeção de termoplástico com
cavidade em forma de espiral para conseguir mensurar a variação do preenchimento da
cavidade.
Os resultados mostraram que a medida que aumenta as temperaturas do molde e do
polímero tem-se um acréscimo no preenchimento da cavidade.
Na primeira situação do estudo com temperatura do molde em 80˚C e a temperatura
do polímero em 280˚C conseguiu-se um preenchimento de 668 mm, e com a última situação
de estudo com temperatura do molde em 120˚C e a temperatura do polímero em 320˚C
alcançou-se um preenchimento de 1224,8 mm de média das amostras.
Pode-se chegar a conclusão para este estudo de injeção do molde em forma de espiral
com os parâmetros dos estudos de casos que variando somente as temperaturas de polímero e
molde, conseguimos um ganho de 83,35% de preenchimento de cavidade. Com isso pode-se
injetar uma abraçadeira de comprimento maior apenas alterando parâmetros relacionados as
temperaturas.
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6. SUGESTÕES PARA TRABALHOS FUTUROS
Com base nas conclusões apresentadas e na experiência adquirida ao longo do
trabalho, a seguir são apresentadas sugestões para complementação deste trabalho e
continuidade da linha de pesquisa:
Influência da força de injeção no preenchimento da cavidade;
Influência da pressão de recalque no preenchimento da cavidade;
Influência do fornecedor de matéria-prima no preenchimento da cavidade.
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REFERÊNCIAS BIBLIOGRÁFICAS
(1) ROSATO, Don. V.; ROSATO, Dom. V. Injection Molding Handbook. London :
Chapman & Hall, 1994.
(2) CAVALHEIRO, A. Z. A influência dos Parâmetros de Moldagem na Estrutura e
Propriedades de peças de paredes Espessas e Finas de Polipropileno Isotático Injetadas
em Moldes Protótipo Fabricados por Vazamento de Resina Epóxi. 2007. Doutorado.
Programa de Pós-Graduação em Engenharia Mecânica – Universidade de Federal de Santa
Catarina, Florianópolis.
(3) RHODIA. Moldagem por Injeção e Concepção de Peças em Poliamida, Rhodia
Engineering Plastics. [200-].
(4) HARADA, J.; WIEBECK, H. Plásticos de Engenharia. Tecnologia e Aplicações. São
Paulo. Editora Artliber, 2005.
(5) GUOJUN XU, M.E. Study of Thin Wall Injection Moulding. 2004. Dissertação de
Doutorado. The Ohio State University. Ohio.
(6) RUBIN, Irvin I., Handbook of Plastic Material and Technology. USA. John Wiley and
Sons, Inc. 1990.
(7) DA CRUZ, S. Moldes de Injeção. Curitiba. Hemus Editora, 2002.
(8) PROVENZA,F. Moldes para plásticos. São Paulo. F.Provenza Editora, 2003.
(9) <http://www.ingaprojetos.com.br/download/Projetos%20de%20Moldes%20-
%20Moldes%20Plasticos.pdf >. Acesso em 18 set.2013.
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ANEXOS
Características técnicas do polímero Rhodia Technyl A 205 F.
&
Características técnicas da máquina injetora Arburg
com 150 toneladas de força de fechamento.
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