Como são fabricados os moldes de injeção?

Núcleos de ação lateral

Vários fatores podem afetar o desempenho dos moldes de injeção. Por exemplo, moldes mais antigos podem ter extrações laterais do macho diferentes das exigências atuais.

Novos parâmetros de moldagem, diferentes materiais e requisitos de vidro também podem afetar negativamente o desempenho do molde. Isto pode levar a núcleos que se flexionam, piscam ou se movem.

Os núcleos de ação lateral aumentam a complexidade e o custo do design do molde. Ao contrário das caraterísticas de ranhura, os núcleos de ação lateral têm de ser movidos perpendicularmente ao eixo do molde, pelo que as ferramentas têm de ser deslocadas do eixo do molde.

Isso torna o molde de injeção de plástico mais complexo, aumentando o custo e o prazo de entrega. Além disso, os projetistas devem adicionar ângulos de saída ao projeto para acomodar a ação lateral.

Outro tipo de projeto de molde envolve núcleos que podem ser removidos e substituídos. A maioria dos moldes tem dois lados: um lado “A” para a superfície cosmética externa do componente e um lado “B” para as peças internas.

A primeira é geralmente lisa e sem saliências e é a mais simples de conceber. O segundo é geralmente mais complexo e requer núcleos e inserções de ação lateral retrácteis.

Um exemplo de um núcleo de ação lateral é mostrado na imagem abaixo. É utilizado para fabricar um invólucro de controlo remoto.

Este molde tem um núcleo de ação lateral que contém uma saída de ar e pinos ejectores. Podem ser fabricados vários tipos de produtos de plástico com este modelo de molde.

Um macho de ação lateral de qualidade possui um elevado nível de pré-carga e permite pressão hidráulica de zero psi. Também é essencial que o macho seja suficientemente grande para suportar as forças do processo de moldagem por injeção de plástico.

Unidade de injeção a frio

Os moldes de injeção são fabricados de uma de duas formas. O método tradicional utiliza maquinação convencional e tecnologia EDM. A maquinação CNC pode ser mais eficiente e criar moldes com detalhes mais precisos.

O custo de um molde depende do número de cavidades e da complexidade do projeto.

Menos cavidades significam menos trabalho de ferramentas, enquanto os pormenores adicionais aumentam o preço. O custo também depende do acabamento da superfície.

Ao conceber um molde, o projetista terá em conta o número de caraterísticas que devem ser incluídas no mesmo. Os processos de moldagem por injeção requerem várias etapas, desde a conceção até à produção.

Uma delas envolve a conceção de um molde que irá conter os componentes de plástico fundido. Outra etapa importante no processo de moldagem por injeção é a criação do núcleo.

O molde terá de ser concebido com um núcleo suficientemente grande para acomodar todas as caraterísticas que nele serão moldadas.

Uma vez concebido o molde, este deve ser testado exaustivamente para garantir que a conceção é adequada para a peça de plástico.

Também deve ser prototipado antes de poder ser usado na produção. Moldes de injeção podem ser produzidos com usinagem convencional, usinagem por controle numérico computadorizado (CNC) e usinagem por descarga elétrica.

A matéria-prima termoplástica é introduzida num cilindro aquecido através de um parafuso recíproco. O calor provoca uma reação química que enfraquece as forças de Van der Waals na matéria-prima.

Isto leva a um aumento do espaço entre as moléculas, reduzindo a viscosidade. O plástico derretido entra então na cavidade do molde através de um sistema de canais.

Quando arrefece, o plástico tem a forma desejada. Um pino ejetor é então utilizado para empurrar o plástico para fora do molde.

O ciclo de moldagem por injeção pode ser feito a partir da maioria dos tipos de polímeros. Estes materiais incluem termoplásticos, termoendurecíveis e elastómeros. Desde 1995, o número de materiais disponíveis aumentou em cerca de 750 por ano.

Atualmente, existem mais de 18.000 materiais disponíveis, incluindo muitas ligas de materiais previamente desenvolvidos. A seleção do material baseia-se no custo, na resistência e na função do produto final.

Molde de tração reta

Os moldes de injeção de plástico com extração direta são ideais para produzir peças em grandes volumes. Usando um bico altamente pressurizado, o material plástico é injetado em um molde.

O molde é geralmente feito de aço ou alumínio. As suas duas metades são unidas por grampos hidráulicos ou mecânicos.

A cavidade contém plástico fundido. O mecanismo de ejeção do molde evita que a peça fique presa ou deformada.

O molde de tração direta é o tipo de molde mais básico. A sua conceção é simples e mantém o custo total baixo.

A geometria do molde deve ser 2.D e sem saliências. As geometrias mais complicadas requerem núcleos ou inserções de ação lateral. A Toth Mold/Die Inc. produz milhares de moldes de ação lateral todos os anos.

Os custos das ferramentas começam em $1.000 e podem chegar a $3.000. Estes custos são independentes do elevado volume de produção e do número de peças fabricadas.

As produções em pequena escala são especialmente afectadas pelos custos das ferramentas. No entanto, existem formas de reduzir os custos das ferramentas. Uma simples modificação do projeto pode reduzir os custos das ferramentas em 50-70%.

A adição de acções laterais aumenta o número de geometrias de peças que podem ser produzidas. As acções laterais são inserções que são colocadas numa cavidade do molde.

Estas inserções permitem cortes inferiores que não podem ser produzidos por um molde de tração direta. Permitem também que o material flua à sua volta.

A espessura da parede das peças deve ser uniforme para evitar concentrações de tensão. Uma espessura de parede não uniforme também pode levar à distorção da geometria da peça.

É importante calcular a retração exacta antes de conceber o molde. Cada polímero tem uma taxa de contração diferente.

Esta informação muitas vezes não é fornecida pelo fornecedor do polímero. Por conseguinte, o tipo de polímero deve ser selecionado antes da conceção do molde.

Outra consideração para os projectistas é a quantidade de espaço disponível para expansão. Se a peça for muito flexível, o bump-off pode deformar-se sobre o molde durante a ejeção.

Dependendo do excesso de material utilizado, o ressalto não deve estar localizado perto de qualquer elemento de reforço. O bump-off deve ter um ângulo de 30 a 45 graus.

Canais de arrefecimento

Os moldes de injeção são frequentemente utilizados no fabrico de peças de plástico. Estas peças são susceptíveis de acumulação de calor localizado, o que pode levar a defeitos no produto.

Para eliminar este problema, os investigadores propuseram a utilização de canais de refrigeração nos moldes de injeção.

Este tipo de tecnologia melhora o processo global de arrefecimento, reduzindo o tempo de ciclo e melhorando a produtividade.

Diferentes formas de canal têm diferentes propriedades de arrefecimento. O comprimento, a distância do passo e a distância da linha central de cada canal influenciam o tempo de arrefecimento.

Diferentes formas de canal proporcionam soluções óptimas para diferentes tipos de peças de plástico.

Além disso, a conceção ideal do canal de arrefecimento deve ser capaz de reduzir as variações nos tempos de arrefecimento.

Por exemplo, os canais triangulares necessitam de áreas de arrefecimento maiores do que os canais quadrados, mas a sua eficiência de arrefecimento é inferior.

Outro método de arrefecimento de moldes é a utilização de um canal de arrefecimento conformacional. Este tipo de sistema de arrefecimento permitirá que o molde arrefeça componentes com diferentes capacidades de arrefecimento.

Também permite que o molde arrefeça de forma mais eficiente, evitando a ocorrência de sobreaquecimento. Normalmente, os moldes de injeção sinterizados utilizam canais de arrefecimento conformes.

Ao projetar um molde, é importante considerar os diferentes canais de arrefecimento. O canal de arrefecimento correto reduzirá a probabilidade de deformações ou defeitos.

Os canais de arrefecimento conformes também permitirão um arrefecimento uniforme e rápido, o que significa menos deformações e defeitos.

Os canais de arrefecimento podem ser concebidos utilizando um processo de fabrico aditivo. Este método é vantajoso tanto para a produção em massa de moldes como para o seu desenvolvimento.

Outra forma de incorporar canais de refrigeração é através da fabricação rápida de ferramentas para peças plásticas. Técnicas de fabricação rápida de ferramentas, como SLS e impressão 3D, podem ser usadas para produzir moldes de injeção com canais de refrigeração de cobre integrados.

Materiais utilizados

A moldagem por injeção é um processo de fabrico versátil que permite fabricar peças complexas a baixo custo.

Há uma variedade de materiais que podem ser utilizados neste processo, e estes materiais podem ser misturados ou combinados com outros materiais para criar esquemas de cores únicos.

O projeto de uma peça deve corresponder às propriedades do material usado em sua fabricação. Contudo, certos materiais têm limitações ou são menos adequados para determinadas aplicações. Para lidar com essas questões, os projetistas devem seguir diretrizes específicas ao fabricar moldes.

Dureza: quanto mais duro o material utilizado, maior sua resistência ao desgaste e à corrosão provocados pela resina plástica.

Isto é particularmente importante quando uma peça tem de resistir a impactos bruscos repetidos de crianças pequenas.

O aço inoxidável é também uma excelente escolha quando se utilizam resinas corrosivas. A sua maior dureza também melhora a integridade da linha de separação e reduz o risco de perfuração.

Opções de materiais: as poliamidas são outro grupo de materiais que pode ser usado para criar moldes de injeção. Esses materiais podem ser naturais ou sintéticos, e cada tipo apresenta vantagens e desvantagens.

O nylon, por exemplo, pode ser propenso a encolher e a um enchimento inadequado. O HDPE, por outro lado, é um termoplástico altamente durável que pode ser utilizado para uma variedade de aplicações. É também económico e tem uma boa resistência mecânica.

Escolher o material correto para o molde é essencial: o material adequado para cada molde ajuda a garantir o fluxo correto do plástico fundido.

Entretanto, também é importante considerar o projeto do molde. A moldagem por injeção pode ser cara se a peça moldada por injeção não for projetada corretamente. Evite moldes de aço pré-endurecido com paredes finas e nervuras não projetadas, pois eles podem causar preenchimento incompleto.

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