A moldagem por injeção de paredes finas é um processo utilizado para fabricar peças de plástico finas. Este processo é normalmente utilizado para peças pequenas e complexas que requerem um elevado grau de precisão. Nesta publicação do blogue, discutiremos os conceitos básicos da moldagem por injeção de parede fina e a forma como pode ser utilizada para produzir peças de plástico de alta qualidade.

Uma forma simples de o ver é que, quando a espessura da parede é inferior a 1 mm, é designada por parede fina. De uma forma mais abrangente, a definição de uma parede fina está relacionada com o rácio processo/espessura da parede, a viscosidade do plástico e o coeficiente de transferência de calor.

A moldagem por injeção de paredes finas tem requisitos diferentes em termos de conceção do produto e seleção da máquina, fabrico de moldese o processo de moldagem devido às suas caraterísticas de forma únicas, e cada passo afectará a qualidade do produto final.

O que é a parede fina?

A indústria de moldagem por injeção refere-se normalmente a produtos moldados por injeção com uma espessura de parede inferior a 1 mm como peças de paredes finas, e este processo é designado por moldagem por injeção de paredes finas.

Em comparação com a moldagem por injeção tradicional, a espessura da parede do produto é muito mais fina, mas a diferença central ou profissional é a diferença no rácio do comprimento do fluxo (geralmente o processo no final do processo de moldagem convencional é chamado L, a espessura do produto é t, L/t é chamado o rácio do comprimento do fluxo) quando L/t>150, pode ser chamado moldagem por injeção de paredes finas.

Porquê utilizar a moldagem por injeção de paredes finas?

O custo do plástico é normalmente uma grande percentagem do custo do produto acabado, digamos 50-80%. Uma parede fina ajuda a reduzir este rácio.

À medida que os dispositivos electrónicos de consumo, como os telemóveis, as câmaras digitais e os PDA, se tornam mais pequenos e mais leves, as peças de plástico são concebidas para serem cada vez mais finas.

A natureza do enchimento de paredes finas

A parede do molde é fria e, quando a fusão preenche a cavidade do molde, a parede do molde cria uma camada curada, reduzindo assim a espessura do canal fluido. Esta situação é mais grave quando a espessura da parede é mais fina. A espessura da parede de 1 mm tem uma camada curada de 0,2 mm de espessura, deixando um caminho de fluxo de 0,6 mm de espessura.

Uma espessura de parede de 0,5 mm tem uma camada de cura de 0,2 mm de espessura, deixando um caminho de fluxo de 0,1 mm de espessura. Quando o enchimento não é concluído e o canal de fluxo desaparece devido à camada de cura espessa, o produto acabado não será enchido.

Outras caraterísticas da moldagem por injeção de paredes finas

Enchimento a alta velocidade

Moldagem por injeção de paredes finasPor conseguinte, é necessária uma velocidade de injeção elevada para encher a cavidade do molde de injeção quando a camada curada não é demasiado espessa.

Não é necessária uma pressão de injeção elevada. Ele apenas compensa a falta de velocidade de injeção injectando a massa fundida com força na cavidade não preenchida. Isto não só aumenta a força de aperto necessária, como também cria tensões internas elevadas no produto acabado, que se deforma após a desmoldagem.

A velocidade de injeção de uma máquina de moldagem por injeção de uso geral é de cerca de 100 mm/s, o que não permite a injeção de paredes finas. A velocidade de injeção pode ser aumentada em 25% através do aumento da bomba de óleo. A injeção com bomba dupla é 70% superior.

Alguns fabricantes utilizam a injeção regenerativa para trocar a pressão de injeção pela velocidade de injeção. É utilizada quando a injeção inicial não requer uma pressão de injeção elevada. A velocidade de injeção pode ser aumentada em mais de 100%.

O cilindro de azoto pode armazenar a energia da bomba de óleo sob a forma de pressão e libertá-la durante a injeção, o que constitui um método formal para aumentar significativamente a velocidade de injeção. A velocidade de injeção divide-se em quatro categorias, como se segue.

Baixa velocidade 200-300mm/s; velocidade média 300-600mm/s; alta velocidade 600-1000mm/s; super alta velocidade 1000-2000mm/s. As máquinas de moldagem por injeção domésticas podem atingir o grau de velocidade média.

Injeção de baixa inércia

O único injeção de alta velocidade não pode satisfazer todos os requisitos da injeção de parede fina. O que também deve ser considerado é a alta aceleração e a alta desaceleração. No início da injeção, o parafuso está parado. Desde a paragem até à velocidade máxima, por exemplo, 400 mm/s, o parafuso tem de ser acelerado.

Se o tempo total de injeção for de apenas 0,5 s, é desejável atingir a velocidade máxima em 0,05 s e a taxa de aceleração é superior a 8 G. Pelo contrário, se o tempo de aceleração for de 0,3s, não é adequado. A razão é que a velocidade média é reduzida devido à baixa aceleração.

Ignorando a resistência da viscosidade da fusão, a=F/m. a é a taxa de aceleração, F é o impulso e m é a massa. Por conseguinte, a injeção de parede fina também requer uma grande força de impulso e uma massa pequena.

Circuito de óleo de elevada rigidez

O óleo sob pressão é elástico e deve ser considerado quando se fala de aceleração de 0,05s. A área do pistão do cilindro grande, o curso curto e a tubagem curta podem reduzir o efeito da elasticidade. A rigidez do circuito de óleo também será melhorada quando a mangueira puder ser substituída por uma mangueira rígida.

Servo-válvula

A resposta da servo-válvula é mais rápida do que a da válvula proporcional geral. Pode ser mais eficaz quando se enche a cavidade do molde e se passa para a retenção de pressão. Se a resposta não for atempada, o material plástico será transbordado e o produto acabado terá uma rebarba.

Controlo totalmente em circuito fechado

A utilização de servo-válvulas, geralmente com controlo total em circuito fechado, pode permitir o controlo da velocidade de injeção, da pressão de retenção e da contrapressão.

O controlo de ciclo totalmente fechado monitoriza a variável relevante (velocidade ou pressão) e notifica a servo-válvula para corrigir quando há um desvio do valor definido.

Em termos simples, o controlo em circuito fechado melhora a estabilidade (repetibilidade) de moldagem por injeção e reduz a taxa de refugo.

Controlador

O controlador, normalmente conhecido como computador, tem de emitir o comando para terminar a injeção e mudar para a retenção de pressão no momento em que a cavidade do molde é preenchida.

Quando a velocidade de injeção é de 400mm/s e o desvio permitido da balança eletrónica é de 0,1mm, o controlador só pode ter um desvio de 0,25ms. O controlador é obrigado a fazer a leitura da escala eletrónica de injeção a cada 0,1ms.

Se o controlador adotar o controlo "em tempo real", não utiliza a digitalização e, quando a régua eletrónica mede que o ponto de retenção da pressão foi atingido, gera uma interrupção e o controlador trata-a "instantaneamente", o que também pode atingir o requisito de elevada estabilidade.

Ciclo de injeção curto

O tempo de ciclo pode ser poupado abrindo o molde e ejectando-o ao mesmo tempo, o que equivale a cerca de um segundo.

Estrutura mecânica

Para atingir um tempo de ciclo de quatro segundos, a abertura e o fecho do molde devem ser rápidos e estáveis (sem vibrações).

É utilizada uma válvula proporcional para abrir e fechar o molde com uma função de travagem. A elevada rigidez da estrutura também ajuda. A variação da placa do molde afecta diretamente a espessura da cavidade do molde.

Quando a espessura uniforme da parede é de 0,5 mm, a deformação da placa do molde deve ser controlada abaixo de 0,05 mm. Por conseguinte, a rigidez da molde de injeção A placa deve ser alta (reforço adequado, espessura correta da placa do molde) e o espaço das quatro colunas não deve ser demasiado grande.

Capacidade de plastificação

Para fazer um bom trabalho de plastificação num ciclo de quatro segundos, a capacidade de plastificação do parafuso deve ser aumentada ou deve ser utilizado um bocal de selagem pneumático para prolongar o tempo de plastificação.

O design de rosca dupla pode melhorar a capacidade de plastificação. Um parafuso mais comprido com uma relação L/D de 24-25 pode aumentar a área de absorção de calor e também aumentar a plastificação de forma eficaz.

A velocidade extra elevada do parafuso aumenta a velocidade da superfície do parafuso para mais de 1m/s, o que não tem qualquer efeito negativo nos materiais PP normalmente utilizados.

O bico pneumático permite que a plastificação continue quando o molde é aberto e fechado, mas a moldagem por injeção A máquina deve ter duas fontes de energia, como duas bombas de óleo, para o conseguir.

Molde

Tal como o modelo da máquina de moldagem por injeção, o modelo do molde deve ser espesso para reduzir a variação.

Moldagem por injeção de alta velocidade deve ser bem exaurido. As ranhuras de exaustão suficientes, a utilização de aço de molde respirável e o vácuo são os métodos. A precisão de maquinação do molde é necessária para obter uma espessura uniforme da circunferência de quatro paredes mais finas.

Os requisitos dos moldes multi-cavidades são ainda mais elevados. Os moldes estão equipados com um ejetor e um dispositivo de sopro para que os produtos acabados caiam mais rapidamente após a desmoldagem e fechem imediatamente o molde.

Plástico

O índice de fusão (MI) do plástico PP é tão elevado como 60 (g/10min), como o Moplen RP1086 da Basell. Muitos produtos acabados são feitos de PS/ABS devido à dureza do PC e à fluidez do ABS, que também são adequados para moldagem por injeção de paredes finas.

Seleção de material de elevada fluidez para moldagem por injeção de paredes finas

Em termos de seleção de materiais, uma vez que a espessura dos produtos de paredes finas de embalagem é inferior a 0,6 mm e o rácio do comprimento do fluxo é geralmente superior a 200, o ciclo de moldagem da moldagem por injeção de paredes finas é muito curto e os produtos são arrefecidos muito rapidamente durante o moldagem por injeção que requer uma fluidez muito elevada do material para conseguir uma injeção e enchimento rápidos.

Atualmente, a moldagem por injeção de paredes finas é utilizada principalmente em materiais poliolefínicos, como PP e PE, para além de PET, PS, PE, ABS, PC e outras aplicações.

Conceção de produtos de moldagem por injeção de parede fina tendo em conta a disposição do orifício de entrada

A conceção do produto de moldagem por injeção de paredes finas deve prestar especial atenção à disposição do orifício de entrada, para que a cola de entrada possa ser equilibrada tanto quanto possível e todo o produto possa ser enchido de forma equilibrada.

Além disso, deve ser dada especial atenção à conceção dos gases de escape. Para alguns produtos com espessura de parede larga e fina, a chapa de escape pode ser utilizada para o escape. Note-se que a disposição da chapa de escape é, tanto quanto possível, perpendicular à linha de convergência final, o que pode aumentar mais eficazmente a eficiência dos gases de escape.

Por exemplo, na caixa da bateria do telemóvel, uma vez que a espessura do telemóvel está a ficar cada vez mais fina, espera-se que a caixa electromagnética também torne a espessura o mais fina possível. Assim, a parte de trás da caixa da bateria geralmente faz uma peça de exaustão, no enchimento de gás preso pode ser eficaz gás fora do molde.

Material do molde de moldagem por injeção de parede fina, ranhura de escape e design da porta

Há muitos factores a ter em conta para moldagem por injeção de paredes finascomo o material do molde, o escape do molde, o portão, etc.

Antes de maisO material do molde é muito importante, porque a moldagem por injeção de paredes finas é normalmente utilizada para alta pressão e enchimento rápido, pelo que o impacto do material na superfície do molde será particularmente violento, pelo que é normalmente necessário utilizar aço com dureza superior a HRC55 graus, e o material tem de ser tratado termicamente, o que pode prevenir eficazmente o desgaste do molde.

O polimento da superfície do molde também é muito importante, tanto quanto possível para polir o local, reduzir a resistência ao fluxo e evitar o atrito do enchimento de plástico.

Em segundo lugarA exaustão do molde também é muito importante, como mencionado anteriormente pode ser projetado na estrutura da peça de exaustão do produto, também pode ser usado na forma de uma válvula de pressão negativa no molde, o pré-vácuo do molde e, em seguida, preenchido, o que pode reduzir a resistência à compressão do ar.

A extremidade da ranhura de exaustão tem de ser concebida de acordo com os diferentes materiais, não só para não correr a borda voadora também pode ser uma exaustão eficaz, mas ao mesmo tempo precisa de prestar atenção a todos os canais de exaustão que precisam de conduzir ao exterior do molde.

Na conceção do portão, é necessário considerar a utilização de um portão grande ou de um portão múltiplo para alimentar a borracha, ou mesmo considerar a utilização de um controlo de temporização do tipo válvula de agulha para alimentar a borracha, de modo a que o material possa ser enchido eficazmente e, ao mesmo tempo, deve notar-se que o tempo de arrefecimento das peças de parede fina é muito rápido, e o corredor e o portão têm de aumentar a espessura para evitar o encerramento do arrefecimento.

Moldagem por injeção de paredes finas com uma máquina de alta velocidade

Uma máquina de moldagem por injeção de paredes finas precisa de escolher uma máquina de alta velocidade, pode escolher uma máquina com mecanismo de aumento de velocidade.

Por exemplo, o tipo de êmbolo de parafuso é um clássico moldagem por injeção de paredes finas máquina, utilizando o armazenamento de parafuso, e borracha de injeção de êmbolo, a velocidade de injeção de moldagem é rápida, e pode bem satisfazer as necessidades de moldagem por injeção de parede fina.

Além disso, alguns boosters de nitrogénio, boosters de cilindros e outros equipamentos também estão disponíveis como opções de máquinas de moldagem por injeção de parede fina. Para satisfazer os requisitos de enchimento rápido, é necessário que uma máquina de moldagem por injeção de parede fina tenha as seguintes condições.

A pressão de injeção deve ser elevada, 200 MPa ou mais (a pressão geral da máquina de moldagem por injeção é inferior a 200 MPa); a força de aperto é grande, a força de aperto fornecida pelo mecanismo de aperto na área de projeção de cada polegada quadrada do produto é de 5-8 toneladas (o convencional é de 3-5 toneladas); a velocidade de resposta é rápida, entende-se que a velocidade de injeção é de até 2200 mm/s, o tempo de resposta é de 11 milissegundos, etc.

Além disso, o mecanismo de aperto do moldagem por injeção de paredes finas A máquina também tem requisitos mais elevados em termos de precisão e suavidade de movimentos.

O campo da embalagem adopta normalmente um processo de rotulagem no molde, antes da injeção, coloca rapidamente e com precisão a etiqueta na cavidade e retira os produtos moldados, o que requer uma ação robótica de alta eficiência, exigindo uma resposta precisa e rápida e um movimento suave de abertura e fecho do molde.

O processo de moldagem por injeção de paredes finas deve controlar a pressão e a velocidade

O tempo de enchimento de moldagem por injeção de paredes finas é muito curto, muitos tempos de enchimento são inferiores a 0,5s, é impossível seguir a curva de velocidade ou truncar a pressão num período de tempo tão curto, pelo que é necessário utilizar um microprocessador de alta resolução para controlar a máquina de moldagem por injeção.

Em todo o processo de moldagem por injeção de produtos de paredes finas, a pressão e a velocidade devem ser controladas independentemente uma da outra ao mesmo tempo.

O método de encher o estágio com controlo de velocidade e depois mudar para o controlo de pressão no estágio de retenção de pressão das máquinas de moldagem por injeção convencionais já não é aplicável.

Moldagem por injeção de paredes finas normalmente utiliza alta pressão para encher rapidamente, mas devemos prestar atenção ao processo de injeção pode ser queimado, gás preso, e outros problemas, e precisa de controlar a temperatura de moldagem e a velocidade de corte do parafuso e outros parâmetros de acordo com as caraterísticas sensíveis ao calor e ao cisalhamento do plástico. Além disso, é necessário combinar com a exaustão do molde para reduzir a resistência ao enchimento.

Conclusão

A moldagem de paredes finas é um ramo importante da moderna moldagem por injeçãoque pode satisfazer as necessidades de muitos produtos em termos de estrutura, leveza, tempo de ciclo de moldagem e custo.

A moldagem de paredes finas tem sido amplamente utilizada no campo da moldagem por injeção, devemos começar a partir da fonte de design e combinar todos os factores da máquina, molde e processo para otimizar o processo de moldagem de paredes finas bem sucedido e otimizar a qualidade dos produtos.