Especialmente no caso de peças com paredes espessas, o tempo de arrefecimento pode ser significativamente reduzido com o sistema assistido por água em comparação com o sistema assistido por gás.
O princípio da moldagem por injeção assistida por água
A moldagem por injeção assistida por água é uma evolução da tecnologia de injeção a gás na qual o gás que desloca a massa fundida (geralmente nitrogênio) é substituído por água.
O material fundido quente pode fluir para um molde de injeção. Isso faz com que o material fundido mais espesso esfrie mais lentamente por estar isolado pela parede externa. Como a frente interna do fundido esfria a uma taxa diferente da superfície externa, ela se contrai e pode puxar a superfície externa, causando empenamento e marcas de rechupe. óleo quente do regulador de temperatura.
Ao reduzir artefactos como marcas de afundamento, deformação e força de aperto através da utilização do WIT, pode garantir a maior utilização possível do material. Um subproduto de uma maior utilização do material é um peso mais baixo, porque há menos material a ser desperdiçado e artefactos indesejados.
Embora ambos os métodos possam ser utilizados para fabricar peças de plástico com cavidades funcionais, a moldagem por injeção assistida por água demonstrou ser a mais adequada para a produção económica de peças com grandes secções fechadas.
A moldagem por injeção assistida por água apresenta diferentes formas. Durante o sopro, a cavidade do molde é parcialmente preenchida com material fundido e, em seguida, o gás se expande (infla) até preencher a cavidade.
Em contraste, num processo de sopro ou contra-fluxo, a cavidade é preenchida com material fundido e, em seguida, o núcleo do fluido é soprado para a cavidade de transbordo ou soprado de volta para o tubo de material.
Problemas típicos na moldagem por injeção assistida por água
Os defeitos que podem ocorrer na moldagem por injeção assistida por água ainda não surgiram na moldagem por injeção assistida por gás. Todos os defeitos podem ser compensados através de uma escolha adequada dos parâmetros de processamento.
Regra geral, é preferível procurar um caudal volumétrico elevado com uma pressão de injeção baixa, o que pode ser conseguido minimizando a contrapressão e obtendo assim um tempo de retenção de água suficiente.
Para suprimir os redemoinhos perto do bico de injeção e as ondulações na parede, a água deve ser injectada a baixa pressão, no início, e depois a pressão deve ser aumentada para a pressão de injeção real o mais rapidamente possível.
Quando o caudal volúmico da água é demasiado baixo, ocorre uma moldagem local provocada pelo vapor. Se aparecerem poros, a pressão da água aumenta lentamente até ao ponto em que a fina camada superficial já formada a baixa pressão pode ser quebrada pela pressão da água.
O processo de difusão provoca a formação de bolhas de água e a porosidade ocorre quando a massa fundida solidifica a baixa pressão em ambos os lados do molde e do fluido, e o material entre as camadas exteriores do sólido deforma-se, provocando a formação de vacúolos.
Para eliminar ou reduzir a formação de porosidade, são necessários, adicionalmente, elevados caudais volumétricos durante a fase de injeção e elevada pressão de água durante a fase de retenção ou arrefecimento. A solidificação lenta do material pode contrariar a formação de porosidade.
As linhas de meios com bifurcações apresentam um desafio particular. Se a bifurcação também for soprada, então o controlo das cavidades do molde de transbordo é apertado.
Especialmente se for utilizado um material de endurecimento rápido, uma camada fina solidificar-se-á indesejavelmente na bifurcação e terá de ser novamente rasgada. O resultado são fissuras na camada exterior.
A moldagem por injeção assistida por água é composta por cinco etapas
(1) Injeção do material fundido
(2) Injeção de água e alteração do núcleo
(3) Manutenção da pressão da água na fase de compactação (incluindo, opcionalmente, o processo de lavagem)
(4) Despressurização e evacuação da água
(5) Desmoldagem
Caraterísticas da moldagem por injeção assistida por água
Devido à necessidade de formar um canal de água completo, os parâmetros do processo são mais importantes na moldagem por injeção assistida por água do que na moldagem por injeção assistida por gás.
Foram determinados os efeitos de diferentes parâmetros de processamento de plásticos nos comprimentos de penetração de água. Verificou-se que a taxa de contração e a viscosidade dos materiais poliméricos, bem como as formas dos vazios dos núcleos ocos, determinavam principalmente os comprimentos de penetração da água nos produtos moldados.
A incompressibilidade da água permite um melhor controlo do processo, mas coloca maiores exigências à unidade de tecnologia de injeção de água, que tem de fornecer continuamente o caudal necessário.
Uma vantagem da água em relação ao gás está nas fases de retenção e arrefecimento: as suas excelentes propriedades de arrefecimento permitem que a massa fundida seja arrefecida internamente e que o tempo de arrefecimento seja significativamente reduzido. Devido ao melhor efeito de arrefecimento da água em comparação com o gás, o tempo de arrefecimento e, por conseguinte, o tempo de ciclo podem ser reduzidos significativamente quando são processadas peças com diâmetros maiores.
A evacuação da água pode ser conseguida de várias formas diferentes. Para materiais com temperaturas de processamento elevadas, como as poliamidas, a pressão do vapor é suficiente. A gravidade também desempenha um papel adicional.
Outro método consiste em injetar gás comprimido através de outra seringa, o que sopra a água e provoca um efeito de secagem. Independentemente do método escolhido, a água que sai da peça de plástico flui de volta para o tanque através do injetor. Para garantir uma boa evacuação, o injetor de água deve ser colocado no ponto mais baixo do molde.
Comparação da moldagem por injeção assistida por água e assistida por gás
Embora os princípios da moldagem por injeção assistida por água e da moldagem por injeção assistida por gás sejam os mesmos, a maioria dos observadores considera que a assistência por água não substituirá a assistência por gás e que o processo a adotar depende da aplicação e do molde.
A moldagem por injeção assistida por água é semelhante ao processo assistido por gás. A tecnologia de injeção de água começa com uma pequena quantidade de material fundido injetada na cavidade do molde, seguida pela injeção de água, que comprime a resina fundida para formar a peça.
Nalgumas aplicações, é utilizado gás comprimido para espremer a água do rotor para desumidificar completamente os componentes estruturais.
Estudos e aplicações demonstram que a assistência por água produz paredes de cavidade mais finas e uniformes, proporcionando poupança de material. Além disso, os bicos de injeção de água são normalmente maiores do que os de gás, e a moldagem assistida por água produz canais maiores e com paredes mais lisas do que a assistida por gás.
A principal vantagem da moldagem assistida por água em relação à moldagem assistida por gás com azoto é a rápida eficiência de arrefecimento da água. A condutividade térmica da água é 40 vezes superior à do azoto e a capacidade de calor da água é 4 vezes superior à do gás. Para peças de paredes espessas, a moldagem assistida por água pode reduzir o tempo de arrefecimento em 30-70% em comparação com a moldagem assistida por gás.
A principal diferença entre o gás e a água é que o gás pode ser comprimido e a água não. A maior viscosidade e incompressibilidade da água fazem com que a extremidade dianteira da água forme uma interface sólida, que actua como um martelo de compressão para esvaziar a peça de trabalho. A extremidade dianteira da água também desempenha o papel de arrefecimento da massa fundida introduzida na cavidade do molde.
Vantagens da moldagem por injeção assistida por água em comparação com a moldagem por injeção assistida por gás:
(1) Reduzir significativamente o tempo de arrefecimento da peça de trabalho
(2) São possíveis secções transversais maiores da peça de trabalho
(3) Parede interior lisa
(4) Menor deformação da peça de trabalho devido ao arrefecimento uniforme
(5) Secção transversal uniforme da parede
(6) Menor custo e fácil acesso à água como meio de pressão
Potenciais desvantagens da moldagem por injeção assistida por água:(1) Problema de fuga de água
(2) A peça de trabalho precisa de ser desidratada
(3) Máquina de injeção de água de grandes dimensões
(4) Não adequado para todas as peças
Materiais para moldagem assistida por água
Os maiores progressos foram feitos na substituição de tubos e peças metálicas utilizadas para a transferência de fluidos no compartimento do motor dos automóveis por materiais do tipo poliamida (nylon).
Estes materiais especiais foram modificados para obter uma taxa de cristalização mais lenta e para evitar o endurecimento prematuro e a perfuração (ou fiapos). Os novos materiais de poliamida são do tipo poliamida-6 ou poliamida-6/6 e contêm maioritariamente fibras de vidro ou cargas minerais de fibra de vidro.
Os materiais à base de poliamida-6/6 têm uma melhor resistência à corrosão dos refrigerantes de glicol. Alguns processadores estão a utilizar polipropileno em processos assistidos por água, enquanto outros estão a avaliar copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), acetal e tereftalato de polibutileno (PBT) não preenchidos como materiais de base para aplicações relacionadas.
Perspectivas de desenvolvimento e aplicação da moldagem assistida por água
A tecnologia de moldagem por injeção assistida por água está a desenvolver-se rapidamente, e os bicos foram melhorados para aumentar o desempenho da vedação e reduzir as fugas da bomba de água. Os bicos utilizados para a injeção de água e ar também podem servir de saída para a água acumulada na cavidade da peça.
A nova forma do recipiente de abastecimento de água é mais optimizada para melhorar o desempenho da pressão, capacidade e controlo do tempo do processo de centragem.
A tecnologia de moldagem por injeção assistida por água foi desenvolvida sobretudo na Europa, o que significa que a sua aplicação comercial está mais avançada na Europa do que na América do Norte ou na Ásia. As suas aplicações incluem peças automóveis, bens de consumo e peças industriais.
O processo WIT é excelente para a maioria das peças ocas ou parcialmente ocas, como tubos de água e puxadores de portas. As aplicações típicas de WIT incluem puxadores, estruturas superiores, tampas de balancins, batentes de portas, espátulas, suportes, cadeiras e mobiliário de escritório. Alguns destes componentes tubulares eram anteriormente produzidos por moldagem assistida por gás, mas a tecnologia assistida por água é mais adequada.
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