Quais são os factores que afectam a deformação por empenamento dos produtos moldados por injeção?

deformação¹ in injection molded products is influenced by various factors, which affect the final quality and functional performance of the products.

Warpage is primarily influenced by mold design, material selection, cooling rates², and process conditions in injection molding. Controlling these factors can reduce defects and improve the geometric precision of molded parts. If you are comparing suppliers for a new tool, use our injection molding supplier sourcing guide to ask about warpage prevention before quote approval.

Compreender os principais factores que afectam o empeno é essencial para produzir produtos moldados por injeção de alta qualidade. Aprofunde-se em cada aspeto para melhorar a consistência e o desempenho do seu produto.

Qual é o efeito da estrutura do molde na deformação por empenamento de produtos moldados por injeção?

Mold structure impacts warpage in injection molding by influencing cooling rates and material flow. A stable molde de injeção controls gate location, cooling channels, ejector layout, and cavity rigidity so the part shrinks evenly instead of twisting after ejection.

A estrutura do molde tem impacto no empeno da moldagem por injeção, influenciando as taxas de arrefecimento e o fluxo de material. Os principais factores são a conceção do molde, a localização da porta e a colocação do canal de arrefecimento. A conceção adequada minimiza o empeno, melhorando a estabilidade dimensional crucial para as indústrias automóvel e eletrónica.

Grande taxa de retração

Different plastic materials have different shrinkage rates. Some materials have large shrinkage rates, which will produce large volume changes during the cooling process after injection molding and easily cause warpage deformation. For example, crystalline plastics undergo significant volume contraction during the crystallization process and are more prone to warpage problems than non-crystalline plastics.

Sistema de portas

A posição, a forma e o número de portas no molde de injeção afectarão o estado de enchimento do plástico na cavidade do molde, o que fará com que a peça de plástico se deforme.

Quanto maior for a distância do fluxo, maior será a tensão interna causada pelo fluxo e pela contração entre a camada congelada e a camada de fluxo central; inversamente, quanto menor for a distância do fluxo, menor será o tempo de fluxo desde o portão até ao fim do fluxo da peça, mais fina será a camada congelada durante o processo de enchimento do molde, menor será a tensão interna e a deformação por empenamento resultante será muito reduzida.

O número, a forma e a localização das portas no molde afectarão a forma como o plástico preenche a cavidade do molde, o que pode provocar a deformação da peça de plástico. Quanto maior for o comprimento do fluxo, maior será a tensão interna resultante do fluxo e do encolhimento entre a camada congelada e o centro do fluxo; inversamente, quanto menor for o comprimento do fluxo, menor será o tempo necessário para o plástico fluir da porta até à extremidade da peça, quanto mais fina for a camada congelada durante o processo de enchimento, menor será a tensão interna e o empeno resultante será bastante reduzido.

Além disso, a utilização de mais portas pode encurtar o rácio de fluxo de plástico (L/t), o que torna a densidade de fusão na cavidade do molde mais uniforme e o encolhimento mais uniforme. Pode também encher a peça inteira com uma pressão de injeção mais baixa.

Sistema de arrefecimento

Quando se injecta o plástico, a peça arrefece de forma desigual, o que faz com que a peça encolha de forma desigual.

Se a diferença de temperatura entre as cavidades do molde e os núcleos utilizados na moldagem por injeção de peças de forma plana (tais como os invólucros das baterias dos telemóveis) for demasiado grande, a massa fundida perto da superfície fria da cavidade do molde arrefece rapidamente, enquanto que perto da superfície quente da cavidade da camada de material continuará a contrair-se, a contração desigual fará com que a peça se deforme.

So, when the injection mold is cooled, it is necessary to pay attention to temperature control during each etapa do processo de moldagem por injeção between the cavity and the core, and the temperature difference between the two cannot be too large. In this situation, you can consider using a two-mold thermostat to stabilize heat removal.

In addition to considering the temperature balance between the inner and outer surfaces of the plastic parts, it is also necessary to consider that the temperature of the plastic parts on all sides is the same, that is, the mold cooling should try to maintain the temperature balance of the cavity and the core everywhere, so that the cooling speed of the plastic parts is balanced everywhere, so that the shrinkage of each place is more uniform, and the generation of deformation can be effectively prevented.

Localização e número de portões não razoáveis

A porta é o local onde o plástico derretido entra no molde, e onde e quantas portas tem afecta a forma como o plástico derretido flui e preenche. Se colocar a comporta no sítio errado, a massa fundida pode não fluir uniformemente no molde, o que pode fazer com que diferentes partes da peça moldada por injeção tenham diferentes densidades e retracções e, consequentemente, a peça deforme-se. Se não tiver portas suficientes, a massa fundida pode não preencher uniformemente toda a cavidade, o que também pode fazer com que a peça se deforme.

Estrutura de molde irracional

A estrutura do molde também afecta o grau de empeno e deformação das peças moldadas por injeção. Por exemplo, se o mecanismo de libertação de um molde for mal concebido, pode exercer uma pressão desigual sobre a peça moldada por injeção quando esta é libertada do molde, provocando o empeno.

Além disso, se o molde não for suficientemente rígido, o plástico derretido a alta pressão pode deformá-lo durante o processo de injeção, o que pode provocar indiretamente a deformação das peças moldadas por injeção. Caraterísticas do material

Conceção pouco razoável do sistema de ejeção do molde

The design of the ejector system also directly affects the deformation of the molded part. If the arrangement of the ejector system is not balanced, it will cause an imbalance of the ejector force and deformation of the molded parts. Therefore, in the design of the ejector system, you should strive to balance it with the demolding resistance.

Além disso, a área da secção transversal da haste ejectora não deve ser demasiado pequena, porque isso causaria demasiada pressão por unidade de área na peça de plástico (especialmente se a temperatura de desmoldagem for demasiado elevada) e deformaria a peça de plástico. A haste ejectora deve ser colocada o mais próximo possível da peça que é difícil de desmoldar.

Se não afetar a qualidade da peça de plástico (incluindo a sua utilização, tamanho e aparência), deve adicionar uma barra superior para reduzir a deformação geral da peça de plástico (é por isso que a barra superior está no topo do molde).

Quais são os efeitos do enchimento e dos plásticos cristalinos no empeno e na deformação dos produtos?

Filling behavior and crystalline plastics are major warpage drivers. Uneven filling changes flow orientation, cooling speed, and shrinkage balance. If the melt fills unevenly or the resin crystallizes at different rates across the part, one area contracts more than another, and the molded product bends after ejection.

Os materiais de enchimento e os plásticos cristalinos têm impacto no empeno, alterando a expansão térmica e as taxas de contração durante o arrefecimento. A seleção adequada de materiais e os ajustes de design são essenciais para manter a estabilidade dimensional do produto.

Fase de enchimento

The melted plastic is injected into the mold under pressure and cooled in the mold to solidify. This process is the most important step in injection molding. During this process, temperature, pressure, and speed are all interrelated and have a significant impact on the quality and productivity of the molded part.

O aumento da pressão e da taxa de fluxo aumentará a taxa de cisalhamento, o que causa a diferença entre a orientação molecular paralela à direção do fluxo e perpendicular à direção do fluxo, ao mesmo tempo, o "efeito de congelamento". O "efeito de congelação" produz tensões de congelação, que formam tensões internas na peça moldada.

The influence of temperature on warpage deformation is: the temperature difference between the upper and lower surfaces of the plastic part will cause thermal stress and thermal deformation; the temperature difference between different areas of the plastic part will cause non-uniform contraction between different areas; different temperature states will affect the shrinkage of the plastic part.

Plásticos cristalinos

As resinas cristalinas (como as resinas de paraformaldeído, nylon, polipropileno, polietileno e PET) geralmente deformam-se mais do que as resinas não cristalinas (como as resinas PMMA, polietileno, poliestireno, resinas ABS e resinas AS, etc.) com grande contração. Também se deformam mais devido à direccionalidade das fibras das resinas reforçadas com fibra de vidro.

Most of the deformations happen because the melting point temperature range is narrow, and it’s hard to fix them. The crystallinity of crystalline plastics changes depending on how fast they cool. If they cool fast, the crystallinity goes down and the molding shrinkage goes down. If they cool slow, the crystallinity goes up and the molding shrinkage goes up. We use this property to fix deformations in crystalline plastics.

Na prática, o método de correção utilizado consiste em fazer com que os moldes móveis e estáticos tenham uma certa diferença de temperatura. Trata-se de medir a temperatura que faz com que o outro lado do empeno produza tensão, e depois pode corrigir a deformação. Por vezes, esta diferença de temperatura é tão elevada como 20°C ou mais, mas deve ser distribuída de forma muito uniforme.

É de salientar que, na conceção de peças e moldes de moldagem de plástico cristalino, tal como não é necessário tomar antecipadamente meios especiais para evitar a deformação, as peças serão deformadas e não podem ser utilizadas, apenas para fazer com que as condições de moldagem satisfaçam os requisitos acima referidos, a maioria dos casos ainda não consegue corrigir a deformação.

Quais são os efeitos da fase de desmoldagem e do encolhimento da peça moldada na deformação por empenamento?

A fase de desmoldagem e a retração afectam significativamente a deformação por warpage nas peças moldadas, tendo impacto na sua estabilidade dimensional e desempenho.

A deformação por empeno resulta de uma contração desigual durante o arrefecimento e a desmoldagem. A gestão da temperatura do molde e das taxas de arrefecimento pode minimizar o empeno, garantindo uma melhor qualidade e precisão das peças.

Fase de desmoldagem

Quando se retira a peça do molde e se deixa arrefecer até à temperatura ambiente, a maior parte é um polímero vítreo. Se não retirar a peça do molde corretamente, ou se não a retirar do molde corretamente e não a retirar corretamente, pode deformar a peça.

Ao mesmo tempo, quando a peça está a encher o molde e a arrefecer, a tensão que está "congelada" na peça é libertada como "deformação" porque já não está a ser mantida no lugar, e é isso que causa o empeno e a deformação.

Retração de produtos moldados por injeção

The main reason for the warpage deformation of injection molded products is the uneven shrinkage of the molded parts. If the shrinkage effect during the filling process is not considered in the mold design stage, the shape of the product will be very different from the design requirements, and serious deformation will lead to product scrap (that is, shrinkage problem).

Para além da fase de enchimento, a diferença de temperatura entre as paredes superior e inferior do molde também causará diferenças no encolhimento das superfícies superior e inferior da peça moldada, resultando em deformação por empenamento.

Ao analisar o empeno, não é a contração em si que importa, mas sim a diferença na contração. Durante o processo de moldagem por injeção, o plástico fundido no molde enche-se e as moléculas do polímero alinham-se na direção do fluxo. Isto faz com que o plástico encolha mais na direção do fluxo do que na direção vertical, resultando em peças deformadas (também conhecidas como anisotropia).

Normally, uniform shrinkage only affects the volume of plastic parts, only uneven shrinkage will cause warpage deformation. Crystalline plastic has a larger shrinkage rate than non-crystalline plastic in the flow direction and the vertical direction, and its shrinkage rate is also larger than non-crystalline plastic.

Quais são os efeitos da tensão térmica residual e da deformação de moldagem no empenamento dos produtos?

A tensão térmica residual e a deformação de moldagem afectam significativamente o empeno dos produtos moldados, tendo impacto na sua precisão dimensional e desempenho.

O stress térmico residual e a tensão de moldagem conduzem ao empeno dos produtos moldados, afectando a estabilidade da forma. A gestão adequada é crucial para uma conformidade geométrica precisa nas indústrias automóvel e eletrónica.

Tensão térmica residual

Quando o plástico fundido é moldado, a orientação desigual e o encolhimento do plástico fundido causam tensões internas desiguais, pelo que, depois de o produto sair do molde, irá deformar-se sob a ação de tensões internas desiguais.

Therefore, the internal stress and warpage of the product are analyzed and calculated from the mechanical point of view. In some foreign literature, warpage is considered to be caused by residual stress generated by uneven shrinkage.

Durante a fase de arrefecimento da moldagem por injeção, quando a temperatura é superior à temperatura de transição vítrea, o plástico é um fluido viscoelástico e sofrerá um relaxamento das tensões. Quando a temperatura é inferior à temperatura de transição vítrea, o plástico torna-se sólido.

A plasticidade da transição de fase líquido-sólido e o relaxamento da tensão durante o arrefecimento têm um efeito significativo na previsão exacta da tensão residual e da deformação do produto. A plasticidade da transição de fase líquido-sólido e o relaxamento das tensões durante o arrefecimento.

Na região não curada, o plástico actua como um líquido espesso, que descrevemos com o modelo do líquido espesso. Na região curada, o plástico actua como um líquido espesso e uma mola, que descrevemos com o modelo de mola e líquido espesso. Utilizamos o modelo da mola e do líquido espesso e um programa de computador para prever as tensões térmicas e o empenamento.

Tensão de moldagem

The deformation caused by molding strain is mainly due to the difference in molding shrinkage in the direction and the change in wall thickness.

Por conseguinte, o aumento da temperatura do molde, o aumento da temperatura de fusão, a redução da pressão de injeção e a melhoria das condições de fluxo do sistema de vazamento podem reduzir a diferença na direção do encolhimento. No entanto, na maioria dos casos, é difícil corrigir o problema alterando apenas as condições de moldagem, sendo necessário alterar a localização e o número de portas, como a injeção a partir de uma extremidade ao moldar uma haste longa.

Por vezes, é necessário alterar a configuração do canal de arrefecimento; as peças de chapa mais compridas são mais propensas à deformação e, por vezes, é necessário alterar a conceção local da peça para colocar barras de reforço na parte de trás do lado virado para cima. A utilização de auxiliares de arrefecimento para corrigir esta deformação é geralmente eficaz. Se não for possível corrigi-la, é necessário alterar o projeto do molde.

Qual é o efeito dos factores do processo de moldagem por injeção na deformação por empenamento do produto?

Process settings are direct warpage drivers. Mold temperature, melt temperature, injection speed, holding pressure, holding time, and cooling time change pressure history, cooling balance, molecular orientation, and final shrinkage.

Os principais factores que afectam o empeno do produto na moldagem por injeção incluem a temperatura do molde, a velocidade de injeção e o tempo de arrefecimento. O ajuste destes parâmetros optimiza o fluxo de material e minimiza a deformação em produtos automóveis, electrónicos e de embalagem, melhorando a qualidade e a funcionalidade.

Pressão de injeção e tempo de retenção inadequados

If the injection pressure is too high, the molded part will have large residual stress, and the release of this stress after demolding will cause warpage and deformation.

Se o tempo de espera for demasiado longo ou demasiado curto, também afectará a qualidade do produto. Se o tempo de espera for demasiado longo, a peça de injeção será demasiado compactada e será fácil de rebater e deformar após a desmoldagem; se o tempo de espera for demasiado curto, o produto não terá encolhimento suficiente e deformar-se-á devido ao encolhimento desigual.

Velocidade de injeção demasiado rápida

Se a velocidade de injeção for demasiado rápida, o fluxo de plástico derretido no molde será instável, causando um enchimento desigual e, em seguida, ocorrerão diferentes graus de encolhimento após o arrefecimento, resultando em empeno e deformação.

The warpage of injection molded products is mainly affected by the mold structure, material properties, cooling balance, ejector system, filling process, and shrinkage. Unreasonable mold design, such as the inappropriate location and number of gates, will cause uneven melt flow, density differences, and warpage. These checks should be built into the project schedule, not left until after sampling, because they can change realistic tempo de produção da moldagem por injeção.

Os materiais de elevada contração (como os plásticos cristalinos) são propensos a deformações devido a uma contração de arrefecimento desigual. O arrefecimento desigual e as diferenças de temperatura do molde podem causar concentração de tensão e aumentar o risco de deformação. O sistema de ejeção não razoável pode causar uma força irregular, o que afectará ainda mais a estabilidade da forma.

In addition, the temperature, pressure, and flow rate during the filling stage will affect the molecular orientation, resulting in internal stress and warpage. See our Injection Molding Complete Guide for a comprehensive overview.

What is the Conclusion on Warpage Factors in Injection Molding?

Perguntas mais frequentes

What causes warpage in injection molded products?

A deformação é causada por contração irregular, que geralmente resulta de uma combinação de projeto do molde, comportamento do material, desequilíbrio de arrefecimento, localização do ponto de injeção e configurações do processo. Um único fator raramente explica todo o defeito. Na produção, primeiro comparamos a espessura da parede, a posição do ponto de injeção, o layout de arrefecimento, a taxa de contração da resina e as marcas de ejeção antes de alterar parâmetros. Se ajustar apenas a pressão de injeção sem verificar o arrefecimento ou a estrutura do molde, pode mascarar o sintoma num teste e ver a deformação regressar na produção em massa. Solicite evidências de amostragem antes de cortar o aço.

Como é que as taxas de arrefecimento afetam a deformação na moldação por injeção?

As taxas de arrefecimento afetam a deformação porque as áreas de plástico que arrefecem a velocidades diferentes encolhem em quantidades diferentes. Uma nervura, boss ou canto espesso mantém-se quente durante mais tempo do que uma parede fina, pelo que continua a encolher depois da camada exterior já ter solidificado. Esse desequilíbrio puxa a peça para fora da forma. Canais de arrefecimento equilibrados, controlo adequado da temperatura do molde e espessura uniforme das paredes são geralmente mais eficazes do que simplesmente prolongar o tempo de arrefecimento. Um arrefecimento mais longo pode ajudar, mas não corrige um molde mal equilibrado.

A escolha do material por si só pode resolver a deformação?

A escolha do material pode reduzir o risco de deformação, mas não pode resolver o problema por si só. Plásticos cristalinos, resinas de alto encolhimento e graus com fibra de vidro comportam-se todos de forma diferente, pelo que a seleção da resina é importante. No entanto, o mesmo material ainda pode deformar-se se o ponto de injeção estiver errado, a espessura da parede mudar abruptamente, o arrefecimento do molde for desigual ou a peça for ejetada sob tensão. Trate o material como uma parte do plano de controlo, não como uma correção mágica depois de o molde já estar errado. Peça evidências de amostragem antes de cortar o aço.

Como pode o design do molde reduzir a deformação antes do início da produção?

O design do molde reduz a deformação controlando como o plástico preenche, compacta, arrefece e liberta. A melhor prevenção acontece antes do corte do aço: use pontos de injeção equilibrados, evite comprimentos de fluxo extremos, coloque arrefecimento perto de zonas espessas, suporte a peça durante a ejeção e evite mudanças abruptas na espessura da parede. Para peças planas ou longas, a simulação e a revisão de DFM valem o tempo porque revelam hesitação de fluxo e desequilíbrio de arrefecimento antes da amostragem. Corrigir a deformação após o corte do molde é geralmente mais lento e mais caro. Peça evidências de amostragem antes de cortar o aço.

Por que é que a desmoldagem por vezes cria deformação?

A desmoldagem cria deformação quando a peça ainda está demasiado quente, o layout dos ejetores está desequilibrado, ou a peça adere à cavidade e liberta-se de forma irregular. O plástico pode parecer sólido, mas ainda pode haver tensão residual retida no interior. Se os pinos ejetores empurrarem com demasiada força numa área pequena, a peça dobra-se ou torce-se ao sair do molde. Um bom controlo da desmoldagem usa um ângulo de saída adequado, polimento suave, ejetores equilibrados, temperatura estável do molde e tempo de arrefecimento suficiente para a peça se suportar a si mesma.

O que devem os compradores perguntar aos fornecedores sobre deformação antes de encomendar um molde?

Os compradores devem perguntar como o fornecedor irá prevenir a deformação antes da construção do molde, não apenas como irão corrigi-la após o ensaio. Peça comentários de DFM sobre espessura da parede, localização do ponto de injeção, layout de arrefecimento, encolhimento da resina, risco esperado de planicidade e método de inspeção. Para peças críticas, solicite análise de fluxo de moldação ou um plano de amostragem claro. Um fornecedor sério de moldação por injeção deve explicar as prováveis causas raiz e compromissos numa linguagem simples antes de cotar a ferramenta de produção. Peça evidências de amostragem antes de cortar o aço.

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1. deformação: A deformação é uma condição em que uma peça de plástico moldada se torce, curva ou perde a planicidade após o arrefecimento. ↩

2. taxas de arrefecimento: As taxas de arrefecimento descrevem a rapidez com que diferentes áreas de uma peça moldada perdem calor; o arrefecimento desigual é um fator comum de deformação. ↩

3. shrinkage rate: A taxa de encolhimento é uma contração dimensional percentual que ocorre quando o plástico fundido arrefece e solidifica dentro do molde. ↩