Os moldes para moldagem por injeção são ferramentas usadas para dar forma às peças. Eles são compostos por diferentes componentes, que variam conforme o molde. O processo de moldagem por injeção inclui principalmente preparação da matéria-prima, alimentação, aquecimento e fusão, injeção, resfriamento e solidificação, abertura do molde e extração, remoção de rebarbas, acabamento e processamento, inspeção e embalagem.
- O resfriamento e o aquecimento devem ser projetados em conjunto, não ajustados após a amostragem.
- Uma temperatura uniforme do molde reduz o empeno, a variação da contração e os defeitos de aparência.
- A disposição dos canais de refrigeração é normalmente a maior variável do tempo de ciclo.
- A análise do fornecedor deve relacionar o projeto térmico à cotação, à amostragem e à capacidade de produção.
Como o sistema de aquecimento afeta um molde de injeção?
1. Métodos de aquecimento de moldes
O aquecimento de aço é um método de aquecimento quase obrigatório na conceção de todos os moldes de moldagem de plástico. Pode ser concebido de várias formas, tais como cablagem monofásica, cablagem bifásica, etc. Podem ser utilizados materiais como tubos com costura, tubos sem costura, tubos de aço inoxidável, caracterizados por baixas perdas de calor, elevada eficiência térmica, cablagem simples e configurações de cablagem flexíveis de acordo com as necessidades, concebidos para 220V ou 380V. No entanto, devido às limitações dos materiais e das técnicas de processamento, deve prestar-se atenção às suas caraterísticas únicas na conceção do molde.
O núcleo do ferro de soldar é frequentemente utilizado como um tipo de tubo de aquecimento de moldes. Tem alta potência por unidade de comprimento (geralmente um diâmetro de 10 mm, um comprimento de 8 cm de núcleo de ferro de solda pode atingir uma potência de saída de 150 watts), durabilidade, boa segurança, resistência a curtos-circuitos, pode ser incorporado através de furos cegos, mas difícil de personalizar o design, propenso a fragilidade e quebra durante a substituição.
2. Factores que afectam a taxa de aquecimento do molde de injeção
Existem muitos factores que afectam a rapidez com que um molde de injeção aquece. Alguns destes factores incluem:
O material e a estrutura do molde afetam diretamente a taxa de aquecimento. Materiais diferentes apresentam condutividade térmica1 e capacidade térmica distintas, enquanto a espessura e o projeto do molde também afetam a velocidade de condução do calor.
Os moldes de injeção são aquecidos utilizando aquecimento elétrico ou sistemas de canal quente. Os diferentes métodos de aquecimento têm diferentes taxas de aquecimento e capacidades de controlo. Por exemplo, o aquecimento elétrico pode aquecer rapidamente e controlar a temperatura com precisão, enquanto os sistemas de canais quentes podem transferir o calor diretamente para partes específicas do molde, tornando o aquecimento mais eficiente.
A temperatura de aquecimento e o tempo de aquecimento são os dois principais factores que afectam a taxa de aquecimento. Aumentar a temperatura de aquecimento e prolongar o tempo de aquecimento pode acelerar a taxa de aquecimento do molde, mas é preciso ter cuidado para não danificar o molde ou causar stress térmico.
A taxa de aquecimento do molde também é afetada pelas condições ambientais, como a temperatura e a humidade da divisão. Se estiver muito frio ou muito húmido, a taxa de aquecimento pode ser um pouco afetada.
A taxa de aquecimento é afetada pelo estado e manutenção do molde. Se houver acumulação de cinzas, oxidação ou danos na superfície do molde, isso reduzirá a eficiência do aquecimento e prolongará o tempo de aquecimento.
Diferentes meios de aquecimento, como fios de aquecimento eléctricos, óleo térmico, etc., têm diferentes caraterísticas de transferência de calor, o que afectará a taxa de aquecimento. A escolha do meio de aquecimento correto pode melhorar a eficiência do aquecimento.
Como controla a refrigeração o tempo de ciclo e a qualidade da peça?
Nos moldes de injeção, o projeto do sistema de resfriamento2 é muito importante. Isso ocorre porque os produtos plásticos moldados precisam esfriar e se solidificar até atingir certa rigidez antes da desmoldagem, evitando deformações por forças externas. Como o tempo de resfriamento representa cerca de 70% a 80% de todo o ciclo de moldagem, um sistema de resfriamento bem projetado pode reduzir muito o tempo de moldagem, aumentar a produtividade da moldagem por injeção e diminuir custos. Sistemas de resfriamento mal projetados podem prolongar o tempo de moldagem e elevar os custos; além disso, o resfriamento desigual pode causar empenamento e deformação dos produtos plásticos.
Com base em experiências, o calor da massa fundida que entra no molde é geralmente dissipado de duas formas: 5% é transferido para a atmosfera através de radiação e convecção, e os outros 95% são conduzidos da massa fundida para o molde. Devido aos tubos de água de arrefecimento no molde, o calor é transferido do plástico na cavidade do molde para o tubo de água de arrefecimento através da condução de calor através da base do molde, e depois levado pelo líquido de arrefecimento através da convecção de calor. Uma pequena quantidade de calor que não é retirada pela água de arrefecimento continua a ser conduzida no molde e dissipa-se no ar em contacto com o exterior.
O processo de moldagem por injeção tem cinco fases: fecho do molde, enchimento, pressão de retenção, arrefecimento e desmoldagem. O arrefecimento é a fase mais demorada, cerca de 70% a 80% do tempo total. Assim, o tempo de arrefecimento afecta o tempo de ciclo e o número de peças que se podem fabricar. Quando se retira a peça do molde, esta tem de ser arrefecida abaixo da temperatura de distorção térmica. Isto impede que a peça relaxe e fique empenada ou deformada.
"Normalmente, o arrefecimento determina uma parte maior do tempo de ciclo do que o aquecimento."True
A maior parte do plástico injetado deve liberar calor suficiente através do molde antes da ejeção. Se a refrigeração for desigual ou lenta demais, o preenchimento mais rápido ou a maior capacidade de aquecimento não proporcionarão uma produção estável.
"Um molde mais frio produz sempre peças melhores."False
Uma temperatura mais baixa do molde3 pode reduzir o tempo de ciclo, mas também pode aumentar as tensões internas, as linhas de soldadura visíveis, o preenchimento incompleto da textura e a variação dimensional. O valor-alvo deve corresponder ao comportamento da resina e aos requisitos de qualidade.
1. Métodos de arrefecimento de moldes
O arrefecimento a água é o método de arrefecimento mais utilizado para a maioria dos moldes, mas também tem os seus inconvenientes; requer uma boa vedação das condutas e condutas de água superiores e inferiores desobstruídas, o que resulta num desperdício significativo de água. Quando a temperatura de arrefecimento excede os 100°C, é provável que ocorram explosões de vapor. A vantagem é que tem uma grande capacidade de calor e pode atingir um arrefecimento rápido.
O arrefecimento a ar é um método de arrefecimento relativamente ideal. Ao contrário do arrefecimento a água, não requer uma vedação estanque das condutas, não há desperdício de recursos, pode arrefecer moldes com temperaturas superiores a 100°C e a velocidade de arrefecimento pode ser determinada pelo caudal de gás. Além disso, é simples e cómodo obter fontes de gás em oficinas de produção de uma determinada escala.
2. Factores que afectam a taxa de arrefecimento do produto
O principal fator é a espessura da parede da peça de plástico. Quanto mais espessa for a peça, mais tempo demora a arrefecer. Como regra geral, o tempo de arrefecimento é aproximadamente proporcional ao quadrado da espessura da peça ou à potência 1,6 do maior diâmetro da porta. Por outras palavras, duplicar a espessura da peça aumenta o tempo de arrefecimento em quatro vezes.
O material do molde, incluindo os materiais do núcleo e da cavidade do molde e o material da estrutura do molde, tem um grande efeito na taxa de arrefecimento. Quanto maior for a condutividade térmica do material do molde, melhor será o efeito de transferência de calor do plástico numa unidade de tempo e mais curto será o tempo de arrefecimento.
Quanto mais próximo o tubo de água de arrefecimento estiver da cavidade do molde, quanto maior for o diâmetro e quanto maior for o número, melhor será o efeito de arrefecimento e mais curto será o tempo de arrefecimento.
Quanto mais água puder circular no sistema (é preferível um fluxo turbulento), melhor será a capacidade da água para retirar o calor do motor por convecção.
A viscosidade e a condutividade térmica do líquido de arrefecimento também afectam o efeito de transferência de calor do molde. Quanto mais baixa for a viscosidade do líquido de arrefecimento, maior será a condutividade térmica, mais baixa será a temperatura e melhor será o efeito de arrefecimento.
A condutividade térmica do plástico é a rapidez com que move o calor de um ponto quente para um ponto frio. Quanto mais elevada for a condutividade térmica, melhor se desloca o calor, ou quanto mais baixo for o calor específico, mais fácil é mudar de temperatura, pelo que arrefece mais rapidamente e desloca melhor o calor, pelo que demora menos tempo a arrefecer.
3. Regras de conceção do sistema de arrefecimento
3.1 Os canais de arrefecimento devem ser concebidos para arrefecer o molde de forma uniforme e rápida.
3.2 O objetivo da conceção do sistema de arrefecimento é manter o molde frio e fazê-lo de forma eficiente. Os orifícios de arrefecimento devem ter dimensões normalizadas para poderem ser maquinados e montados facilmente.
3.3 Ao projetar o sistema de arrefecimento, o projetista do molde tem de decidir sobre os seguintes parâmetros de projeto com base na espessura da parede e no volume da peça de plástico: onde e qual a dimensão dos orifícios de arrefecimento, qual o comprimento dos orifícios, que tipo de orifícios utilizar, como dispor e ligar os orifícios, e qual a quantidade de líquido de arrefecimento a utilizar e qual a sua capacidade de transferência de calor.
Por que o controle da temperatura do molde é importante na moldagem por injeção?
O controle da temperatura é extremamente importante na moldagem por injeção porque afeta diretamente a qualidade, a consistência e o tempo de ciclo das peças. Tanto o resfriamento quanto o aquecimento são partes essenciais desse controle, garantindo que o material fundido flua corretamente, solidifique de forma adequada e seja desmoldado sem defeitos.
Da perspectiva de nossa fábrica, a instalação interna de fabricação de moldes da ZetarMold permite que nossos engenheiros analisem os layouts dos canais de resfriamento com a equipe de moldagem, em vez de tratar o controle de temperatura como uma correção tardia da produção. Em nosso planejamento de produção, as 47 máquinas injetoras ajudam a relacionar as escolhas de controle de temperatura à disponibilidade real das prensas antes da cotação, amostragem e aumento de escala. Para riscos estéticos ou dimensionais, 8 engenheiros seniores podem analisar as concessões do projeto do molde antes que a ferramenta seja aprovada.
1. Influência da temperatura do molde no aspeto do produto
Quando a temperatura é mais elevada, a resina flui melhor. Normalmente, isto torna a superfície das peças lisa e brilhante, especialmente no caso de peças de resina reforçada com fibra de vidro. Também torna as linhas de soldadura mais fortes e com melhor aspeto.
Para superfícies texturadas, se a temperatura do molde for baixa, a fusão não consegue preencher as raízes da textura, pelo que a superfície do produto é brilhante e não consegue mostrar a verdadeira textura da superfície do molde. Se aumentar a temperatura do molde e a temperatura do material, pode obter a textura que pretende na superfície do produto.
2. Influência na tensão interna dos produtos
Quando se molda algo, este aquece e depois arrefece. Quando arrefece, encolhe. O exterior da coisa encolhe primeiro e fica duro. Depois, o interior encolhe e fica duro. O interior e o exterior encolhem a ritmos diferentes, e isso faz com que o interior e o exterior lutem entre si. Quando o interior e o exterior lutam demasiado entre si, a coisa racha-se.
Quando o interior da coisa luta demasiado com o exterior da coisa, a coisa racha. Isto acontece quando o interior da coisa luta demasiado com o exterior da coisa, e o interior da coisa é demasiado fraco ou o exterior da coisa é demasiado forte. Isto também acontece quando o interior da coisa luta demasiado com o exterior da coisa, e o interior da coisa é demasiado fraco ou o exterior da coisa é demasiado forte, e a coisa molha-se ou fica com produtos químicos. Quando o interior da coisa luta demasiado com o exterior da coisa, a coisa racha.
A tensão de compressão da superfície depende das condições de arrefecimento da superfície. Os moldes frios fazem com que a resina fundida arrefeça rapidamente, resultando numa maior tensão interna residual no produto moldado. A temperatura do molde é a condição mais básica para o controlo da tensão interna, e pequenas alterações na temperatura do molde podem alterar significativamente a sua tensão interna residual. Geralmente, cada produto e resina têm o seu limite mínimo de temperatura do molde para uma tensão interna aceitável. Ao moldar peças de paredes finas ou de fluxo longo, a temperatura do molde deve ser superior ao limite mínimo durante a moldagem geral.
3. Melhorar o empeno do produto
Se o sistema de arrefecimento do molde for concebido de forma incorrecta ou se o controlo da temperatura do molde for inadequado, o arrefecimento insuficiente das peças de plástico pode causar empenos e deformações nas peças.
Para o controlo da temperatura do molde, a diferença de temperatura entre os moldes macho e fêmea, o núcleo e a cavidade, o núcleo e a parede do molde, e a parede e os insertos deve ser determinada com base nas caraterísticas estruturais do produto. Ao utilizar as diferentes taxas de contração de arrefecimento de diferentes partes do molde para compensar a diferença de contração de orientação após a desmoldagem, o produto tende a curvar-se para o lado com temperatura mais elevada após a desmoldagem, compensando assim a deformação de empeno do produto de acordo com a lei de orientação.
"Uma temperatura uniforme do molde é frequentemente mais importante do que o valor absoluto definido."True
Duas cavidades com a mesma temperatura nominal do molde ainda podem se comportar de modo diferente se um lado esfriar mais rápido. Uma temperatura balanceada reduz empenamento, contração localizada, variação de brilho e instabilidade dimensional.
"Os canais de arrefecimento podem ser colocados em qualquer local se o caudal de água for elevado."False
A posição dos canais continua importante porque o calor precisa atravessar o aço do molde antes que o fluido de arrefecimento possa removê-lo. Distância inadequada dos canais, zonas mortas ou acesso bloqueado para manutenção podem deixar pontos quentes mesmo quando o fluxo da bomba parece aceitável.
Para peças de plástico com estruturas de corpo completamente simétricas, deve manter a temperatura do molde consistente para garantir que todas as partes do produto arrefecem uniformemente.
4. Impacto na taxa de contração do produto
As temperaturas mais baixas do molde fazem com que as moléculas congelem mais rapidamente, tornam a camada congelada da massa fundida na cavidade mais espessa e dificultam o crescimento dos cristais, pelo que o produto encolhe menos. Temperaturas de molde mais elevadas fazem com que a fusão arrefeça mais lentamente, tornam o tempo de relaxamento mais longo, tornam o nível de orientação mais baixo, facilitam a formação de cristais, pelo que o produto encolhe mais.
5. Influência na temperatura de deflexão térmica do produto
No caso dos plásticos cristalinos, se moldar o produto a uma temperatura de molde baixa, a orientação molecular e a cristalização congelam de imediato. Quando se coloca o produto num ambiente de temperatura mais elevada ou em condições de processamento secundário, as cadeias moleculares reorganizam-se parcialmente e cristalizam, fazendo com que o produto se deforme mesmo a temperaturas muito abaixo da temperatura de deflexão térmica (HDT) do material.
Como otimizar o controlo da temperatura do molde de injeção?
1. Atualização do sistema de controlo da temperatura
As barras de aquecimento eléctricas são uma parte importante do sistema de controlo de temperatura das máquinas de moldagem por injeção. Se atualizar as suas barras de aquecimento eléctricas, pode tornar o seu controlo de temperatura mais estável e preciso. Isso significa que pode tornar a sua moldagem por injeção mais precisa e de melhor qualidade.
2. Melhoria da estratégia de controlo da temperatura
Na moldagem por injeção, o controle da temperatura é fundamental. Ele afeta a qualidade e o custo das peças. Quando realizado corretamente, pode reduzir o tempo de ciclo e o consumo de energia, melhorar a eficiência da produção e diminuir os custos.
3. Ajuste dos parâmetros de controlo da temperatura
Para obter o melhor efeito de moldagem por injeção, é necessário ajustar os parâmetros de controlo da temperatura. Pode fazê-lo ajustando a proporção das temperaturas das zonas traseira, intermédia e dianteira.
Qual é a conclusão prática sobre resfriamento e aquecimento?
A conclusão prática sobre resfriamento e aquecimento é definida pela função, pelas restrições e pelos compromissos explicados nesta seção. Para obter boas peças rapidamente, é preciso dominar o resfriamento e o aquecimento do molde. É necessário compreender o controle de temperatura, usar as tecnologias mais recentes de resfriamento e aquecimento e contar com os melhores sistemas de monitoramento e controle. É assim que se extrai o máximo do processo de moldagem por injeção.
Perguntas mais frequentes
Quanto tempo deve durar o resfriamento de um molde de injeção?
O tempo de arrefecimento deve permitir que superfície e núcleo atinjam condição estável de ejeção, não apenas que o ponto solidifique. Avalie em conjunto espessura, condutividade da resina, aço, distância dos canais e distorção permitida. Se a peça aderir, empenar ou mudar de tamanho, a janela é curta ou irregular. Na cotação, analise a estimativa com o ciclo completo.
Por que a temperatura do molde altera a aparência da peça?
A temperatura do molde altera a forma como a resina flui contra a superfície da cavidade antes de solidificar. Um molde mais quente pode melhorar o brilho, reduzir a hesitação do fluxo e ajudar a preencher superfícies texturizadas de forma mais completa, mas também pode prolongar o tempo de ciclo e aumentar a retração se o processo não estiver equilibrado. Um molde mais frio pode encurtar o ciclo, mas pode criar superfícies opacas, linhas de solda visíveis, tensão interna ou reprodução incompleta da textura. O ajuste correto depende da resina, do requisito superficial, da espessura da parede e da meta de tolerância dimensional.
Qual é a diferença entre o aquecimento e a refrigeração do molde?
O aquecimento do molde leva a ferramenta a uma temperatura inicial controlada e impede que a resina solidifique demasiado cedo durante o enchimento, enquanto a refrigeração do molde remove calor após a compactação para que a peça possa ser ejetada sem deformação. O aquecimento é especialmente importante para resinas de alta temperatura, percursos de fluxo finos, superfícies brilhantes e preenchimento de texturas. A refrigeração domina normalmente o tempo de ciclo, porque a maior parte do calor tem de sair do plástico através do aço do molde e do fluido refrigerante. Um processo estável exige que ambos os sistemas sejam projetados em conjunto, e não que um deles seja acrescentado depois de o molde estar construído.
Quando deve ser considerada a refrigeração conformal?
O arrefecimento conformado deve ser considerado quando os canais de água perfurados tradicionais não conseguem acompanhar a geometria da peça com proximidade suficiente para arrefecer uniformemente secções espessas, nervuras, ressaltos ou machos profundos. É especialmente útil para peças com risco de empeno, tempo de ciclo longo, pontos quentes ou requisitos dimensionais apertados que os canais retos convencionais não conseguem controlar. A contrapartida é uma maior complexidade e custo da ferramenta, pelo que deve ser justificado pela redução do tempo de ciclo e do refugo ou pela melhoria da qualidade. Não é automaticamente superior para todos os moldes simples.
O que os compradores devem verificar antes de aprovar um projeto de resfriamento?
Os compradores devem perguntar se o fornecedor analisou a espessura da parede, os pontos quentes, a localização do ponto de injeção, a disposição dos extratores, a distância e o diâmetro dos canais, a vazão do fluido refrigerante e o acesso para manutenção antes de congelar o projeto do molde. Também devem confirmar como o fornecedor validará o equilíbrio térmico durante a amostragem, por exemplo, por meio de registros de testes, medição das peças, verificações de empenamento e dados de tempo de ciclo. Para projetos de alto volume, uma revisão do projeto de resfriamento pode evitar que um molde atenda ao desenho em um teste, mas não opere de forma consistente na produção.
Precisa de uma cotação para seu projeto de moldagem por injeção?
Obtenha preços competitivos, feedback de DFM e o cronograma de produção da equipe de engenharia da ZetarMold.
Solicite um orçamento gratuito → Consulte o nosso Guia completo de moldagem por injeção para conhecer o contexto do processo e depois compare fornecedores com o nosso guia de seleção de fornecedores de moldagem por injeção.
condutividade térmica: a condutividade térmica é uma propriedade do material que descreve a rapidez com que o calor se desloca pelo aço, pelo plástico ou pelas superfícies em contato com o fluido de resfriamento. ↩
sistema de resfriamento: um sistema de resfriamento é uma rede de linhas de água, defletores, borbulhadores ou canais conformais que remove o calor do molde após a fase de recalque. ↩
temperatura do molde: a temperatura do molde refere-se à temperatura controlada das superfícies da cavidade e do núcleo, que determina o fluxo da resina, a contração, as tensões e a aparência final da peça. ↩
