Prefácio

Os principais parâmetros da moldagem por injeção incluem a temperatura e o tempo de secagem, o volume de injeção, o curso de dosagem (curso pré-plástico), o material residual, o anti-atraso, a velocidade do parafuso, a contrapressão, a velocidade de injeção, a velocidade e a pressão de injeção, a pressão e o tempo de retenção, a temperatura do cilindro, a temperatura do molde, o tempo de arrefecimento, a velocidade e a pressão de abertura e fecho do molde, a velocidade de ejeção, a pressão e o tempo de sopro assistido por gás, etc.

Este artigo explica as moldagem por injeção e propor métodos de ajustamento dos parâmetros do processo de moldagem por injeção de plástico.

Quais são os parâmetros de moldagem por injeção

Temperatura de moldagem por injeção

A temperatura é um fator importante quando se trata de pressão de moldagem por injeção. O cilindro da máquina de moldagem por injeção tem 5 a 6 secções de aquecimento e cada material tem a sua própria temperatura de processamento (para temperaturas de processamento específicas, consulte os dados do fornecedor do material).

Se for demasiado baixa, a massa fundida não é bem plastificada, o que estraga a peça e torna-a mais difícil de moldar; se for demasiado alta, a matéria-prima decompõe-se. Na vida real, a temperatura de injeção é normalmente mais elevada do que a temperatura do cilindro. O número mais elevado depende da velocidade de injeção e das propriedades do material, e pode chegar aos 30°C.

Isto deve-se ao facto de o material fundido ser cisalhado quando passa pela porta de injeção, o que gera uma grande quantidade de calor. Há duas formas de lidar com esta diferença quando se está a fazer a análise do fluxo do molde. Uma delas é tentar medir a temperatura do material fundido quando ele está no ar, e a outra é incluir o bocal no modelo.

Temperatura do barril

A temperatura do material de moldagem por injeção, a temperatura de fusão, desempenha um papel importante nas propriedades de fluxo do material fundido. Uma vez que o plástico não tem um ponto de fusão específico, o chamado ponto de fusão é um intervalo de temperatura num estado fundido. A estrutura e a composição da cadeia molecular do plástico são diferentes, pelo que o efeito na sua fluidez também é diferente.

A temperatura tem um efeito mais óbvio nas cadeias moleculares rígidas, como o PC, PPS, etc., enquanto a fluidez das cadeias moleculares flexíveis, como o PA, PP, PE, etc., não se altera obviamente com a temperatura. Por conseguinte, a temperatura de injeção razoável deve ser ajustada de acordo com os diferentes materiais.

Temperatura e tempo de cozedura

Uma vez que a maioria dos plásticos são higroscópicos, absorvem uma pequena quantidade de humidade quando expostos ao ar. Quando o teor de humidade no plástico é superior a um determinado nível, ocorrem defeitos de qualidade na moldagem por injeção, tais como riscos prateados, bolhas, fissuras frágeis, propriedades mecânicas reduzidas e outros defeitos. Por conseguinte, o plástico tem de ser seco antes de moldagem por injeção.

A maioria dos fornecedores fornece valores recomendados de temperatura e tempo de cozedura. No entanto, o tempo de secagem não deve ser demasiado longo, caso contrário a plasticidade do plástico deteriorar-se-á, o que fará com que o material se torne quebradiço.

Para alguns materiais com forte absorção de água, como PA, PBT, PET, PEI e PSU, recomenda-se a utilização de um secador desumidificador para a secagem. Para alguns materiais com baixa higroscopicidade, como PP, PE, PVC, POM e outros materiais, se estiverem selados em sacos fechados ou tiverem sido armazenados num ambiente seco, não precisam de ser secos.

Temperatura do molde

Temperatura do molde. Alguns materiais plásticos necessitam de uma temperatura de molde mais elevada porque têm uma temperatura de cristalização elevada e uma velocidade de cristalização lenta. Alguns necessitam de uma temperatura mais elevada ou mais baixa devido ao controlo do tamanho e às necessidades de deformação ou desmoldagem.

Por exemplo, o PC geralmente precisa de mais de 60 graus, enquanto o PPS às vezes precisa de mais de 160 graus de temperatura do molde para obter melhor aparência e melhorar a fluidez. Assim, a temperatura do molde tem um efeito inestimável na melhoria do aspeto, deformação, tamanho e molde de plástico do produto.

Temperatura do bico

O bocal tem a função de acelerar o fluxo de fusão e manter a temperatura da fusão. Durante o processo de moldagem por injeção, o bocal está em contacto direto com o molde, o que fará com que a temperatura do bocal desça rapidamente, fazendo com que o material fundido se condense no bocal e bloqueie o orifício do bocal ou o sistema de vazamento do molde.

Além disso, o material condensado afectará a qualidade da superfície e o desempenho do produto depois de ser injetado no molde, pelo que a temperatura do bocal tem de ser controlada.

Pressão de injeção

A pressão de injeção é fornecida pelo sistema hidráulico do sistema de moldagem por injeção. A pressão do cilindro hidráulico é transmitida ao plástico fundido através do parafuso da máquina de moldagem por injeção.

Sob a pressão, o plástico derretido entra no canal de fluxo vertical (também o canal de fluxo principal para alguns moldes), o canal de fluxo principal, o canal de fluxo de ramificação do molde através do bocal da máquina de moldagem por injeção, e entra na cavidade do molde através do portão.

Este processo é o processo de moldagem por injeção, ou o processo de enchimento. O objetivo da pressão é ultrapassar a resistência no fluxo da massa fundida ou, inversamente, a resistência no fluxo deve ser ultrapassada pela pressão da máquina de moldagem por injeção para assegurar um processo de enchimento sem problemas.

Quando se faz moldagem por injeção, a pressão no bocal da máquina de moldagem por injeção é a mais elevada porque é necessário ultrapassar a resistência ao fluxo da massa fundida ao longo de todo o processo. Depois, a pressão diminui gradualmente ao longo do comprimento do fluxo até à extremidade da frente de onda da massa fundida. Se a exaustão no interior da cavidade do molde for boa, a pressão final na extremidade dianteira da massa fundida é a pressão atmosférica.

Existem muitos factores que afectam a pressão de enchimento da massa fundida, que podem ser resumidos em três categorias: Factores materiais, tais como o tipo e a viscosidade do plástico; Factores estruturais, tais como o tipo, o número e a posição do sistema de comportas, a forma da cavidade do molde e a espessura do produto; Elementos do processo de moldagem.

Pressão de retenção

A pressão de retenção é quando esmaga e torna a massa fundida mais pequena no molde depois de encher o molde. A pressão que se utiliza para o fazer chama-se pressão de retenção.

Na produção real, a pressão de retenção pode ser ajustada para ser igual à pressão de injeção, e é geralmente ligeiramente inferior à pressão de injeção. Quando a pressão de retenção é elevada, a taxa de retração do produto diminui, o acabamento e a densidade da superfície aumentam, a resistência da marca de soldadura aumenta e o tamanho do produto é estável.

A desvantagem é que a tensão residual no produto é grande durante a desmoldagem e é fácil produzir transbordamento.

Tempo de retenção da prensa

O tempo de retenção é o tempo de compactação e compensação do encolhimento do plástico na cavidade do molde, que representa uma grande parte do tempo total de injeção. Para produtos com formas simples, o tempo de espera também pode ser muito curto.

O tempo que se mantém a fusão no portão antes de congelar tem um grande efeito na qualidade da peça. Se o mantiver durante um curto período de tempo, a peça será de baixa densidade, pequena e terá marcas de afundamento. Se o mantiver durante muito tempo, a peça terá muita tensão interna, será fraca e difícil de retirar do molde.

Além disso, o tempo de retenção está relacionado com a temperatura do material, a temperatura do molde, o tamanho do canal de fluxo principal e o tamanho do portão. Se os parâmetros do processo forem normais e o sistema de comportas for razoavelmente concebido, o melhor tempo de espera é normalmente o momento em que a gama de flutuação de contração do produto é a mais pequena.

Quando se está a pensar em quanto tempo se deve manter o plástico no molde, é preciso pensar em algumas coisas. Em primeiro lugar, é preciso pensar no tipo de plástico que se está a utilizar e na sua eficácia.

Em segundo lugar, é preciso pensar nas condições, como o que se está a fazer e como é o molde. Em terceiro lugar, é preciso pensar noutras coisas que se passam no processo de injeção, como a temperatura, a pressão, a velocidade a que o plástico entra, a velocidade a que o parafuso roda e outras coisas do género.

Pressão de retorno

A contrapressão é a pressão que o parafuso tem de ultrapassar quando inverte e recua para armazenar material. A contrapressão elevada é boa para a dispersão da cor e para a fusão do plástico, mas também faz com que o parafuso demore mais tempo a retrair-se, torna as fibras de plástico mais curtas e aumenta a pressão do moldagem por injeção máquina.

Assim, a contrapressão deve ser mais baixa, geralmente não excedendo 20% da pressão de injeção. Quando se injecta espuma de plástico, a contrapressão deve ser superior à pressão formada pelo gás, caso contrário o parafuso será empurrado para fora do cilindro.

Algumas máquinas de moldagem por injeção podem programar a contrapressão para compensar a redução do comprimento do parafuso durante a fusão, o que reduzirá o calor de entrada e a temperatura. No entanto, uma vez que o resultado desta alteração é difícil de estimar, não é fácil efetuar os ajustes correspondentes na máquina.

Curso de medição (curso pré-plástico)

Após o fim de cada instrução de injeção, o parafuso encontra-se na extremidade dianteira do cilindro. Quando a instrução de pré-plástico é emitida, o parafuso começa a rodar e o material é transportado para a cabeça do parafuso. O parafuso recua sob a contrapressão do material de borracha até atingir o interrutor de limite.

Este processo é designado por processo de dosagem ou processo pré-plástico, e a distância a que o parafuso recua é designada por curso de dosagem ou curso pré-plástico. Assim, o volume de material de borracha na cabeça do parafuso é o volume de dosagem feito pelo parafuso que recua, e o seu curso de dosagem é o curso de injeção. O grau de repetição do curso de dosagem afectará a variação do volume de injeção.

Material residual

Após a injeção do parafuso, o material fundido na cabeça do parafuso não pode ser completamente injetado, sendo necessário reter algum para formar um material residual.

Desta forma, por um lado, pode evitar que a cabeça do parafuso e o bocal se toquem e causem um acidente de colisão mecânica; por outro lado, esta almofada de material residual pode ser utilizada para controlar a repetibilidade do volume de injeção para atingir o objetivo de estabilizar a qualidade do produto moldado por injeção. Geralmente, o material residual é definido como um alarme de 1,5~2,5mm.

Anti-atraso (recuo solto)

Anti-atraso refere-se ao processo em que o parafuso de dosagem (pré-plastificação) está no lugar e, em seguida, recua uma certa distância em linha reta, de modo que a pressão interna da massa fundida na câmara de dosagem diminui e a massa fundida é impedida de fluir para fora da câmara de dosagem (através do bocal ou da fenda).

Outro objetivo do anti-refluxo é reduzir a pressão do sistema de canal de fluxo do bocal e reduzir o stress interno; e facilitar a retirada da haste de material ao abrir o molde. O ajuste do anti-refluxo depende da viscosidade do plástico e do estado do produto.

Um anti-refluxo excessivo provocará a formação de bolhas na massa fundida na câmara de dosagem, afectando seriamente a qualidade do produto. Para materiais com elevada viscosidade, não é necessário anti-refluxo. O anti-refluxo é geralmente definido para 1~2% do curso de recuo do parafuso.

Tempo de injeção

O tempo de injeção aqui mencionado refere-se ao tempo necessário para que o plástico fundido preencha a cavidade, excluindo o tempo auxiliar, como a abertura e o fecho do molde.

Embora o tempo de injeção seja curto e não afecte muito o ciclo de moldagem, o ajuste do tempo de injeção é importante para controlar a pressão da porta, do canal e da cavidade. Um tempo de injeção razoável ajuda a que a massa fundida se encha bem, o que é importante para melhorar a qualidade da superfície do produto e reduzir as tolerâncias dimensionais.

O tempo de injeção é muito mais curto do que o tempo de arrefecimento, que é cerca de 1/10 a 1/15 do tempo de arrefecimento. Esta regra pode ser utilizada como base para prever o tempo total de moldagem de peças de plástico.

Ao efetuar a análise do fluxo do molde, o tempo de injeção no resultado da análise é igual ao tempo de injeção definido nas condições do processo apenas quando a massa fundida é completamente empurrada pelo parafuso para encher a cavidade.

Velocidade de injeção

A velocidade de injeção refere-se à velocidade a que a massa fundida entra no cilindro (também conhecida como velocidade de propulsão do parafuso) (mm/s). A velocidade de injeção determina o aspeto, o tamanho, o encolhimento, a distribuição do fluxo, etc. do produto.

Geralmente, é lento primeiro-rápido e depois lento, ou seja, primeiro usa uma velocidade mais rápida para fazer a massa fundida passar pelo canal principal, pelo canal de derivação e pelo portão para atingir o objetivo de injeção equilibrada e, em seguida, preenche rapidamente toda a cavidade do molde e, em seguida, usa uma velocidade mais lenta para complementar a cola insuficiente causada pelo encolhimento e refluxo até o portão congelar, o que pode superar a má qualidade, como queima, marcas de gás e encolhimento.

Velocidade do parafuso

A velocidade do parafuso afecta a história térmica e o efeito de cisalhamento do material de moldagem por injeção durante o transporte e a plastificação no parafuso, e é um parâmetro importante que afecta factores como a capacidade de plastificação, a qualidade da plastificação e o ciclo de moldagem. Com o aumento da velocidade do parafuso, a capacidade de plastificação, a temperatura de fusão e a uniformidade da temperatura de fusão são melhoradas.

O ajuste da velocidade do parafuso é determinado pelo diâmetro do parafuso. Cada material plástico tem um valor máximo de velocidade linear O.D. (diâmetro exterior), normalmente expresso em m/s. Quando convertido em velocidade do parafuso, a gama de velocidades do parafuso é geralmente de 30~120 RPM.

A velocidade linear máxima específica é apresentada na Figura 31 abaixo. Para diferentes materiais plásticos, o fornecedor do material recomendará o valor de definição da velocidade do parafuso no número de especificação.

Para parafusos pequenos, a profundidade da ranhura do parafuso é relativamente rasa, pelo que a borracha absorve o calor rapidamente, o que é suficiente para amolecer a borracha na secção de compressão. Além disso, o calor de fricção entre o parafuso e o cilindro é pequeno, pelo que pode ser utilizada uma velocidade mais elevada. Para parafusos grandes, pelo contrário, não é fácil utilizar uma velocidade elevada para evitar uma plastificação desigual e um calor de fricção excessivo.

Para plásticos sensíveis ao calor (como PVC, POM, etc.), utilize uma velocidade de rosca baixa para evitar a decomposição do material; para plásticos com elevada viscosidade de fusão (como PC, PSF, PPO, etc.), utilize também uma velocidade de rosca baixa.

Velocidade e pressão de abertura e fecho

A velocidade de fixação normalmente precisa de ser definida com duas velocidades para abertura e fecho. Primeiro, o molde é fechado rapidamente e, depois, é fechado lentamente antes de os moldes da frente e de trás tocarem, para evitar danificar o molde.

Ponto de regulação da força de bloqueio: a baixa pressão junta os moldes dianteiro e traseiro para proteger o molde da baixa pressão; em seguida, utiliza a alta pressão para bloquear o molde.

Força e velocidade de ejeção

Quando o produto é retirado do molde, é necessário utilizar uma força externa para ultrapassar a aderência entre o produto e o molde. Esta força externa é designada por força de ejeção. Se a força de ejeção for demasiado pequena, o produto não pode ser retirado do molde; se a força de ejeção for demasiado grande, o produto ficará deformado ou mesmo danificado.

Além disso, a velocidade e a distância da ejeção também afectam a ejeção. Se a velocidade de ejeção for rápida, o produto é propenso a deformações e danos; se a distância de ejeção for curta, o produto é propenso a deformações e danos. O produto não é fácil de descolar.

Método de ajustamento dos parâmetros dos processos de moldagem por injeção

Controlo da temperatura

Os termopares são também amplamente utilizados como sensores em sistemas de controlo de temperatura. No instrumento de controlo, define-se a temperatura pretendida e o visor do sensor será comparado com a temperatura gerada no ponto de regulação.

Neste sistema, os termopares são também amplamente utilizados como sensores em sistemas de controlo de temperatura. No instrumento de controlo, é definida a temperatura pretendida e o visor do sensor é comparado com a temperatura gerada no ponto de regulação. O sistema mais simples, quando a temperatura atinge o ponto de regulação, desliga-se e a alimentação volta a ligar-se depois de a temperatura baixar. Este sistema é designado por controlo on-off porque está ligado ou desligado.

Temperatura

A medição e o controlo da temperatura são muito importantes na moldagem por injeção. É muito fácil medir a temperatura, mas a maioria moldagem por injeção as máquinas não têm pontos ou linhas de amostragem de temperatura suficientes.

A maioria das máquinas de moldagem por injeção utiliza termopares para detetar a temperatura. Um termopar é constituído por dois fios diferentes ligados numa extremidade. Se uma extremidade estiver mais quente do que a outra, é gerado um pequeno sinal elétrico. Quanto mais quente estiver, mais forte é o sinal.

Temperatura de fusão

A temperatura de fusão é muito importante, e a temperatura do cilindro de injeção utilizado é apenas um guia. A temperatura de fusão pode ser medida no bocal ou utilizando o método de injeção de ar. O ajuste da temperatura do cilindro de injeção depende da temperatura da massa fundida, da velocidade do parafuso, da contrapressão, do tamanho da injeção e do ciclo de injeção.  

Se não souber qual a temperatura a utilizar para um determinado plástico, comece pelo valor mais baixo. O cilindro de injeção está dividido em zonas, mas nem todas estão definidas para a mesma temperatura.

Se o tempo de funcionamento for longo ou a temperaturas elevadas, regule a temperatura da primeira zona para um valor mais baixo. Isto evitará que o plástico derreta e se desvie prematuramente. Antes do início da injeção, certifique-se de que o óleo hidráulico, o fecho da tremonha, o molde e o cilindro de injeção estão à temperatura correta.

Pressão de injeção

Esta é a pressão que faz com que o plástico flua e pode ser medida por um sensor no bocal ou na linha hidráulica. Não tem um valor fixo, mas quanto mais difícil for o enchimento do molde, maior será a pressão de injeção. Existe uma relação direta entre a pressão da linha de injeção e a pressão de injeção.

Quando está a encher o molde, pode ser necessário utilizar uma pressão elevada para manter a velocidade de injeção onde pretende. Não é necessária uma pressão elevada depois de o molde estar cheio. Mas, por vezes, quando se injecta certos termoplásticos semi-cristalinos (como o PA e o POM), a alteração da pressão irá alterar a estrutura, pelo que não é necessário utilizar a pressão de enchimento.

Pressão de aperto

Para contrabalançar a pressão de injeção, é necessário utilizar a pressão de aperto. Não se limite a selecionar automaticamente o valor máximo disponível, mas considere a área projectada e calcule um valor adequado. A área projectada da peça moldada por injeção é a maior área vista a partir da direção da força de aperto.

Para a maioria das situações de moldagem por injeção, é de cerca de 2 toneladas por polegada quadrada, ou 31 meganewtons por metro quadrado, mas esta é apenas uma regra geral aproximada e deve ser utilizada como uma regra geral muito aproximada, porque quando as peças moldadas por injeção têm alguma profundidade, as paredes laterais devem ser consideradas.

Pressão de retorno

Esta é a pressão que tem de ser gerada e excedida antes de o parafuso recuar. Embora a contrapressão elevada seja benéfica para a distribuição uniforme da cor e para a fusão do plástico, também prolonga o tempo de retorno do parafuso central, reduz o comprimento da fibra contida no plástico cheio e aumenta a tensão da máquina de moldagem por injeção.

Por conseguinte, quanto mais baixa for a contrapressão, melhor. Em qualquer caso, não pode exceder 20% da pressão de injeção (classificação máxima) da máquina de moldagem por injeção.

Velocidade de injeção

Trata-se da rapidez com que o molde se enche quando o parafuso é utilizado como um punção. Quando se fotografa produtos de paredes finas, é necessário fotografar rapidamente para que o molde se encha antes de o plástico ficar duro e criar uma superfície mais lisa.

Utilizamos diferentes velocidades de injeção quando enchemos o molde para evitar problemas como salpicos ou retenção de ar. Podemos injetar o plástico no molde utilizando um sistema de controlo de circuito aberto ou fechado.

Pressão do bico

A pressão do bocal é a pressão no interior do bocal. É a pressão que produz o plástico fundido. Não tem um valor fixo, mas aumenta à medida que a dificuldade de enchimento do molde aumenta. Existe uma relação direta entre a pressão do bocal, a pressão da linha e a pressão de injeção.

Numa máquina de moldagem por injeção de parafuso, a pressão do bocal é cerca de 10% inferior à pressão de injeção. Numa máquina de moldagem por injeção de pistão, a perda de pressão pode atingir cerca de 10%. Numa máquina de moldagem por injeção de pistão, a perda de pressão pode atingir 50%.

Conclusão

A moldagem por injeção é um método de processo muito comum, e a definição dos parâmetros do processo é muito importante para o desempenho e a qualidade do produto.

No moldagem por injeção No processo de fabrico, a definição razoável de parâmetros como a temperatura, a pressão e a velocidade pode melhorar eficazmente as propriedades físicas, o tamanho, o aspeto e a qualidade da superfície do produto.