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

deformação¹ nos produtos moldados por injeção é influenciado por vários fatores, que afetam a qualidade final e o desempenho funcional dos produtos.

O empenamento é influenciado principalmente pelo design do molde, seleção de material, taxas de arrefecimento², e processar condições na moldagem por injeção. Controlar estes fatores pode reduzir defeitos e melhorar a precisão geométrica das peças moldadas. Se estiver a comparar fornecedores para uma nova ferramenta, use o nosso injection molding supplier sourcing guide para perguntar sobre prevenção de empenamento antes da aprovação do orçamento.

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?

A estrutura do molde afeta o empenamento na moldagem por injeção ao influenciar as taxas de arrefecimento e o fluxo do material. Um molde de injeção controla a localização do gate, os canais de arrefecimento, o layout dos ejetores e a rigidez da cavidade para que a peça retraia uniformemente em vez de torcer após a ejeção.

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

Diferentes materiais plásticos têm diferentes taxas de contração. Alguns materiais têm grandes taxas de contração, o que produzirá grandes alterações de volume durante o processo de arrefecimento após a moldagem por injeção e facilmente causará deformação por empenamento. Por exemplo, os plásticos cristalinos sofrem uma contração de volume significativa durante o processo de cristalização e são mais propensos a problemas de empenamento do que os plásticos não cristalinos.

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.

Assim, quando o molde de injeção é arrefecido, é necessário prestar atenção ao controlo da temperatura durante cada etapa do processo de moldagem por injeção entre a cavidade e o núcleo, e a diferença de temperatura entre os dois não pode ser demasiado grande. Nesta situação, pode considerar-se a utilização de um termostato de dois moldes para estabilizar a remoção de calor.

Além de considerar o equilíbrio de temperatura entre as superfícies interna e externa das peças plásticas, também é necessário considerar que a temperatura das peças plásticas em todos os lados é a mesma, ou seja, o arrefecimento do molde deve tentar manter o equilíbrio de temperatura da cavidade e do núcleo em todos os lugares, para que a velocidade de arrefecimento das peças plásticas seja equilibrada em todos os lugares, para que a contração de cada lugar seja mais uniforme, e a geração de deformação possa ser efetivamente prevenida.

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

O design do sistema de ejetores também afeta diretamente a deformação da peça moldada. Se a disposição do sistema de ejetores não for equilibrada, causará um desequilíbrio da força de ejeção e deformação das peças moldadas. Portanto, no design do sistema de ejetores, deve-se esforçar por equilibrá-lo com a resistência à desmoldagem.

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?

O comportamento de enchimento e os plásticos cristalinos são os principais motores do empenamento. O enchimento desigual altera a orientação do fluxo, a velocidade de arrefecimento e o equilíbrio de contração. Se o fundido encher de forma desigual ou a resina cristalizar a taxas diferentes ao longo da peça, uma área contrai mais do que outra, e o produto moldado curva após a ejeção.

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

O plástico fundido é injetado no molde sob pressão e arrefecido no molde para solidificar. Este processo é o passo mais importante na moldagem por injeção. Durante este processo, temperatura, pressão e velocidade estão todos inter-relacionados e têm um impacto significativo na qualidade e produtividade da peça moldada.

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.

A influência da temperatura na deformação por empenamento é: a diferença de temperatura entre as superfícies superior e inferior da peça plástica causará tensão térmica e deformação térmica; a diferença de temperatura entre diferentes áreas da peça plástica causará contração não uniforme entre diferentes áreas; diferentes estados de temperatura afetarão a contração da peça plástica.

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.

A maioria das deformações ocorre porque a faixa de temperatura do ponto de fusão é estreita, sendo difícil corrigi-las. A cristalinidade dos plásticos cristalinos varia consoante a velocidade de arrefecimento. Se arrefecerem rapidamente, a cristalinidade diminui e o encolhimento da moldagem reduz. Se arrefecerem lentamente, a cristalinidade aumenta e o encolhimento da moldagem aumenta. Utilizamos esta propriedade para corrigir deformações em plásticos cristalinos.

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

A principal razão para a deformação por empenamento dos produtos moldados por injeção é a contração desigual das peças moldadas. Se o efeito de contração durante o processo de enchimento não for considerado na fase de design do molde, a forma do produto será muito diferente dos requisitos de design, e uma deformação grave levará à sucata do produto (ou seja, problema de contração).

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).

Normalmente, a retração uniforme afeta apenas o volume das peças plásticas, apenas a retração desigual causará deformação por empenamento. O plástico cristalino tem uma taxa de retração maior do que o plástico não cristalino na direção do fluxo e na direção vertical, e a sua taxa de retração também é maior do que a do plástico não cristalino.

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.

Portanto, a tensão interna e o empenamento do produto são analisados e calculados do ponto de vista mecânico. Em alguma literatura estrangeira, considera-se que o empenamento é causado por tensão residual gerada por contração desigual.

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

A deformação causada pela tensão de moldagem deve-se principalmente à diferença na contração de moldagem na direção e à alteração na espessura da parede.

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?

As definições do processo são condutores diretos de empenamento. A temperatura do molde, temperatura do fundido, velocidade de injeção, pressão de manutenção, tempo de manutenção e tempo de arrefecimento alteram o histórico de pressão, o equilíbrio de arrefecimento, a orientação molecular e a retração final.

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

Se a pressão de injeção for demasiado alta, a peça moldada terá grande tensão residual, e a libertação desta tensão após a desmoldagem causará empenamento e deformação.

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.

O empenamento dos produtos moldados por injeção é principalmente afetado pela estrutura do molde, propriedades do material, equilíbrio de arrefecimento, sistema de ejeção, processo de enchimento e contração. Um design de molde irracional, como a localização e número inadequados de portas de injeção, causará fluxo de fundido desigual, diferenças de densidade e empenamento. Estas verificações devem ser incorporadas no cronograma do projeto, não deixadas para depois da amostragem, porque podem alterar realísticas 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.

Além disso, a temperatura, pressão e caudal durante a fase de enchimento afetarão a orientação molecular, resultando em tensão interna e empenamento. Veja o nosso Injection Molding Complete Guide for a comprehensive overview.

Qual é a Conclusão sobre os Fatores de Empenamento na Moldagem por Injeção?

Perguntas mais frequentes

O que causa empenamento em produtos moldados por injeção?

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. ↩