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 Moldes para injeção de peças poliméricas Existem várias técnicas de transformação de materiais plásticos, dependendo do tipo de produto a processar e do custo da operação. As tecnologias de moldação são variadas, mas as mais frequentes são a moldação por injeção, a termoformação, a moldação por compressão e a moldação com reação RIM. Moldação por injeção de termoplásticos O processo de moldação é composto essencialmente por dois equipamentos, a máquina de injeção e o molde. A figura seguinte representa uma célula típica de moldação por injeção. Tipos de Moldes Moldes ocos Moldação- sopro (extrusão) Moldação- sopro (injecção) Moldação rotacional Moldes 3D Injeção Termoformação RIM Compressão

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Moldes para injeção de peças poliméricas

Existem várias técnicas de transformação de materiais plásticos, dependendo do tipo de

produto a processar e do custo da operação.

As tecnologias de moldação são variadas, mas as mais frequentes são a moldação por

injeção, a termoformação, a moldação por compressão e a moldação com reação RIM.

Moldação por injeção de termoplásticos

O processo de moldação é composto essencialmente por dois equipamentos, a máquina

de injeção e o molde. A figura seguinte representa uma célula típica de moldação por injeção.

Tipos deMoldes

Moldes ocos

Moldação-sopro(extrusão)

Moldação-sopro(injecção)

Moldaçãorotacional

Moldes 3D

Injeção Termoformação RIM Compressão

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A injeção por moldação é um processo cíclico. O conjunto de operações necessário à

produção de uma moldação designa-se por ciclo de moldação, ver figura 3. Para a produção de

peças conforme as respetivas especificações são necessários ajustes nas condições de

processamento tais como pressão de injeção, temperaturas do fundido e do molde e

velocidade de injeção e contra-pressão, tendo em conta as propriedades do material, a

geometria da moldação e as especificações do produto final.

As fases do ciclo de moldação podem desenvolver-se num regime manual, automático

ou semi-automático.

1.  Fecho e trancamento

O molde deve estar em condições de operação permanente, sendo necessário o tempo

para restabelecer as condições iniciais do ciclo. Deve ser realizado o mais rápido possível,

embora haja limitações.

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2.  Fase de injeção

A fase de injeção é garantida pelo avanço linear do fuso que, funcionando como um

pistão, força o material fundido a entrar no molde e a fluir no interior da zona de impressão. A

velocidade de injeção deve corresponder a um compromisso entre rapidez (para assegurar o

enchimento global da impressão) e a qualidade do produto final. Para cada moldação deverá

haver uma velocidade que garante as especificações do produto final com um nível mínimo da

pressão de injeção.

3.  Pressurização

A seguir ao enchimento do molde, é necessário continuar a pressurizar a impressão, a

fim de reduzir o efeito da contração por arrefecimento e evitar o refluxo do fundido. Esta fase

termina logo que a entrada do material nas zonas moldantes estejam suficientemente

arrefecidas para inibir o fluxo de material.

4.  Fase de arrefecimento

Termina logo que a peça atinja uma temperatura que permita a desmoldação sem

distorção. Velocidades de arrefecimento baixas permitem reduzir tensões internas criadas pelo

arrefecimento, assim o tempo de ciclo aumenta.

5.  Abertura e extração da peça

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O tempo para esta operação é uma função da máquina utilizada para garantir a extração

da moldação. É uma operação crítica do ponto de vista produtivo, pois em simultâneo, e

mediante a utilização de mecanismos apropriados, pode ser efetuada a separação do jito dos

canais de alimentação.

A fase 6 é definida pelo período de tempo que decorre entre o fim da extracção e oinício do novo ciclo. É desejável que este período de tempo seja nulo, mas em alguns casos

pode ser prolongado para que a remoção da peça seja manual.

 A máquina de injeção

A unidade de potência, fornece a energia adequada aos diversos atuadores da máquina,

baseada num sistema de pressão óleo-hidráulico, cuja bomba é acionada por um motor

elétrico, ou eventualmente baseado num sistema pneumático.

A unidade de injeção promove o transporte, aquecimento, plasticização e

homogeneização do material, desde a base da tremonha até ao bico de injeção. Também

garante a subsequente injeção e pressurização do fundido. Na grande maioria dos casos está

baseada num parafuso sem-fim que garante o processo de injeção.

A unidade de fecho assegura a fixação e a movimentação do molde, devendo ser capaz

de o manter fechado durante as fases de injeção e de pressurização. Integra também osdispositivos necessários à extração das moldações. Construtivamente, corresponde a uma

prensa que terá de ser capaz de suportar a força resultante da injeção do plástico e quantifica-

se pela força de fecho.

Na unidade de comando estão centralizadas as operações e os dispositivos necessários

para assegurar a monitorização e controlo das diversas variáveis do processo.   Assegura,

igualmente, a interface com o operador e as comunicações com periféricos ou sistemas de

gestão da manutenção.

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Termoplástico para moldação por injeção

Os materiais termoplásticos têm um processamento relativamente fácil e rápido, sendo

também facilmente recicláveis e o seu impacto ambiental é reduzido. Além disso, apresentam

as seguintes propriedades:

  Baixa densidade;

  Elevada resistência;

  Razoável rigidez;

  Elevada resistência ao impacto;

  Transparência e brilho;

  Resistência química e ambiental.

Estrutura e propriedades

A sua estrutura é baseada em cadeias moleculares longas, as ligações inter-cadeias são

fracas e verificam-se deslizamentos entre cadeias. Os polímeros apresentam um

comportamento híbrido entre:

  Sólidos elásticos: Materiais que têm forma e dimensões bem definidas,

deformando-se até um novo estado de equilíbrio sob ação de forças exteriores.

  Fluidos viscosos: Materiais que não têm forma definida e deformam-se

irreversivelmente sob ação de forças exteriores.

Cristalinidade

Um polímero semicristalino é formado por zonas onde as moléculas estão organizadas

em estruturas com ordem tridimensional. Um aumento de cristalinidade conduz a um

aumento de densidade, rigidez, resistência á tração, temperatura de distorção e da resistência

dos solventes. Provoca uma diminuição da permeabilidade a gases e da resistência ao impacto.

Massa volúmica

A massa volúmica é definida como a massa de material por unidade de volume, a uma

determinada temperatura. A baixa densidade dos plásticos é uma das suas principais

vantagens.

Temperatura de transição

As temperaturas de transição definem níveis energéticos aos quais está associado uma

determinada estrutura e mobilidade molecular. Os polímeros podem ter diferentestemperaturas de transição consoante a sua estrutura.

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Temperatura de fusão

A temperatura de fusão corresponde ao ponto de desagregação das estruturas

cristalinas. È uma transição de primeira ordem, endotérmica e envolve mudança de estado.

Entre os polímeros, só os termoplásticos semicristalinos apresentam temperatura de fusão.

Temperatura de degradação

É a temperatura á qual se verifica o inicio da degradação da estrutura molecular, quer

seja por quebra de cadeias ou por ocorrência de reticulações, estando associada á perda de

massa do material.

Contração de termoplásticos

A variação dimensional das peças injetadas em relação às dimensões do molde depende

essencialmente da contração e do empeno. A contração é o resultado da expansão e

contração térmica do material durante as fases de injeção, pressurização e arrefecimento. O

empeno está associado a uma variação de forma e não implica necessariamente uma variação

de volume. Podem ser definidos três valores de contração: contração de desmoldação(CD),

moldação(CM) e pós-moldação(CP).

 

Onde lm é a dimensão no molde e l a mesma dimensão na peça após condicionamentoem ambiente controlado.

Fatores que afetam a contração

  O material;

  Geometria da peça;

  Condições de processamento;

o  Valor de 2ª pressão;

o  Tempo de 2ª pressão;

o  Temperatura do molde

o  Temperatura de injeção;o  Temperatura de desmoldação;

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O molde

Um molde deverá produzir peças de qualidade, num tempo de ciclo o mais curto

possível, ter o mínimo de manutenção durante o tempo de serviço e desempenhar

corretamente as seguintes funções:

  Definir o volume com a forma da peça a produzir, assegurando a

reprodutibilidade dimensional, de ciclo para ciclo;

  Permitir o enchimento desse volume com o polímero fundido;

  Facilitar o arrefecimento do polímero;

  Promover a extração da peça.

Os sistemas funcionais de um molde são:

 Impressão (zonas moldantes);

  Centragem e guiamento;

  Alimentação;

  Escapes e gases;

  Controlo de temperatura;

  Extração;

A impressão é o espaço definido pela conjugação da cavidade e da bucha que dará a

forma á peça a produzir. O sistema de centragem e guiamento, é o sistema que permite, por

um lado montar o molde na máquina, e por outro ajustar as partes do molde, assegurando a

reprodutibilidade dimensional das peças. O sistema de alimentação, é o sistema que permite apassagem do polímero desde o cilindro da máquina de injeção até às zonas moldantes,

permitindo o seu enchimento. O sistema de escape de gases, é o sistema que permite que o ar

existente nas zonas moldantes possa sair, possibilitando o seu enchimento. O sistema de

controlo da temperatura ou de arrefecimento, é o sistema que contribui para o arrefecimento

das peças. O sistema de extração, é o sistema que permite a extração das peças

Estrutura

A estrutura de um molde é constituída pelo conjunto de placas e calços, cujo número

depende do tipo de molde. A estrutura típica de um molde de duas placas, que é o tipo de

molde mais simples, é constituída por uma parte fixa ou lado da injeção e por uma parte móvel

ou lado da extração. A parte fixa é constituída pelas placas de aperto da injeção e placa das

cavidades, a parte móvel é constituída pela, placa da bucha, placa de reforço da bucha, calços

e placa de aperto da extração.

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Na configuração mais comum a cavidade fica na parte fixa e a bucha na parte móvel, o

que facilita a extração da peça.

Os calços permitem definir o espaço necessário aos movimentos do sistema de extração

e podem contribuir para a altura mínima do molde, exigível pela máquina onde vai ser

instalado o molde.

Para dar rigidez ao conjunto, as placas têm que ser aparafusadas e encavilhadas entre si,

de forma a criar tantas partes quantas as necessárias ao tipo de molde em questão. Os

parafusos não deixam que as placas se separem, mas devido às folgas existentes nas roscas e

aos furos de passagem não impedem que possa haver um pequeno movimento relativo entre

elas. As cavilhas, que entram justas nos furos, impedem esses movimentos mas não a

separação das placas. Assim, estes dois elementos devem andar sempre combinados.

Centramento

É fundamental promover um perfeito centramento do molde, para assim garantir uma

alta fiabilidade de funcionamento do mesmo quando montado na máquina de injeção.

O acoplamento das duas metades do molde é efetuado com distintos sistemas de

aperto. Estes não garantem por si só que o molde esteja centrado com a unidade de

plasticização da máquina de injeção.

 Acessórios de centragem do molde

Normalmente são utilizados anéis de centragem, que se encontram numa caixa na face

posterior da placa de aperto da injeção e a centragem do molde é promovida pelo

ajustamento do mesmo no furo do prato da máquina de injeção.

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O anel de centragem tem um ajustamento de aperto na placa do molde e um

ajustamento de deslize no furo do prato da máquina de injeção.

 Alinhamento e guiamento do molde

O guiamento é fundamental para o funcionamento do molde, pois cada vez que este

abre, tem de regressar exatamente para a mesma posição em que se encontrava de modo ainiciar um novo ciclo.

Guias ou coluna e buchas

Existem vários tipos de guias, mas a sua função é guiar as duas metades do molde e

placas de extração.

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Os métodos mais utilizados para a colocação das guias são:

  Deslocar o posicionamento do furo de uma guia em relação as outras três;

  Guia com dimensão diferente das restantes.

Casquilhos

Os casquilhos das guias têm a função de contrapor o desgaste provocado pelas guias.

Estes são feitos do mesmo aço das guias.

Sistema de alimentação com canais frios

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O sistema de alimentação é constituído por uma série de canais geralmente maquinados

numa ou mais placas do molde pelo qual o fundido é transportado desde o bloco de injeção

até cada zona moldante. O molde entra no molde pelo jito ( canal de injeção) que pode

comunicar diretamente com a impressão ou ramificar-se num sistema de alimentadores.

Jito: É um canal tronco-divergente, com um angulo de abertura de 2 a 5o, que liga o bico

da injetora aos alimentadores. Esta conicidade é necessária para facilitar a sua extração.

Puxadores do jito:

  Puxador em Z:

  Puxador de cabeça invertida:

 Puxador de anel rebaixado:

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   Puxador oblongo de cabeça invertida:

Alimentador: Ligam o jito aos ataques das impressões e, em molde simples, estão

situados na superfície de partição. A disposição dos alimentadores depende principalmente do

número e da forma das impressões, do tipo de molde e do tipo do ataque.

Tipos de alimentadores:

O canal circular é o mais eficiente. A resistência ao fluxo deste canal é menor comparada

com os outros, assim como a queda de temperatura do fundido durante o enchimento.

Extratores

Os extratores servem para extrair a peça e, quando necessário, o sistema de

alimentação. Quando se utilizam extratores as moldações apresentam marcas na superfície

devido ao ajuste entre o extrator e o furo ou á pressão de contacto.

Tipos de extratores:

  Cilíndrico

  Lâmina