A moldagem por injeção de borracha é um dos métodos tecnológicos de fabrico mais eficazes e precisos utilizados por diferentes sectores, como o automóvel, a eletrónica, os instrumentos e equipamentos médicos e o sector dos produtos domésticos, entre outros. Em comparação com o método normal de processamento de borracha, o processo de moldagem por injeção de plástico é eficiente devido às inúmeras vantagens, como a eficiência na produção, a flexibilidade na produção e menos produtos defeituosos. Neste artigo, serão apresentados e explicados os princípios, processos, materiais, formas de equipamento e aplicações da moldagem por injeção de borracha, para além de se destacar o papel do processo atualmente.

Princípios básicos da moldagem por injeção de borracha

A moldagem por injeção é um processo no qual os materiais de borracha são aquecidos, fundidos e, em seguida, os materiais de borracha fundida são injectados no molde desejado sob alta pressão para produzir o produto final. O processo básico inclui os seguintes passos:

1. Preparação do material: Os materiais de borracha, na sua maioria sob a forma de granulado ou de tira, têm de ser submetidos a um pré-tratamento para obterem uma caraterística de fluxo e uma homogeneidade óptimas.

2. Aquecimento e plastificação: A borracha derretida a quente é transportada para um cilindro de aquecimento, que é necessário para aquecer o material até à temperatura desejada. O material torna-se fluido devido ao parafuso. Esta etapa pode envolver a preparação de borracha não curada.

3. Injeção: Neste processo, a borracha fundida é injectada na cavidade do molde metálico através de um bocal sob pressão, de modo a preencher todo o molde.

4. Arrefecimento e solidificação: A borracha injectada endurece no molde e produz assim o produto final com o desenho pretendido.

5. Desmoldagem: O molde é então aberto no processo de produção do produto acabado a ser removido e o molde é limpo para permitir que o processo de injeção seguinte seja aplicável.

Materiais para moldagem por injeção de borracha

Vários tipos de borracha podem ser utilizados em moldagem por injeção de borrachaA borracha pode ser natural ou sintética. Os materiais de borracha comuns incluem:

1. Borracha natural (NR): Tem uma elasticidade e uma resistência ao desgaste muito boas, adequadas para aplicações dinâmicas.

2. Borracha de estireno-butadieno (SBR): Baixo custo, boa resistência à abrasão e ao envelhecimento térmico, utilizado em bandas de rodagem de pneus e solas de sapatos, etc.

3. Monómero de etileno-propileno-dieno (EPDM): Elevada resistência mecânica, boa resistência às intempéries e ao ozono, normalmente utilizada em vedações e coberturas de automóveis.

4. Borracha de silicone (SI): Resistente a altas temperaturas, baixas temperaturas e reacções químicas, é frequentemente utilizado para instrumentos médicos e aparelhos eléctricos.

5. Fluoroelastómero (FKM): Excelente resistência a óleos e produtos químicos, normalmente utilizada nas indústrias aeroespacial e química.

As caraterísticas destes tipos de material de borracha dependem da utilização de uma aplicação específica e, por conseguinte, da importância de selecionar o material de borracha adequado.

Equipamento de moldagem por injeção de borracha

O equipamento de moldagem por injeção de borracha é classificado em dois grandes grupos, nomeadamente: máquinas de moldagem por injeção e moldes. As várias partes da máquina de moldagem por injeção são constituídas por um cilindro de aquecimento, um parafuso, um bocal, uma unidade de injeção e uma unidade de fixação. O molde é o componente central da moldagem por injeção de borracha e a sua conceção e construção determinam significativamente a qualidade de um produto final e os níveis de produtividade. A maioria das máquinas de moldagem por injeção contemporâneas são altamente automatizadas e inteligentes para permitir os padrões necessários em termos de controlo e eficiência.

Tipos de máquinas de moldagem por injeção

Dependendo das diferentes necessidades de aplicação, as máquinas de moldagem por injeção de borracha são de vários tipos:

1. Máquina de moldagem por injeção vertical: Aplicável em técnicas de moldagem por inserção e moldagem multicolorida.

2. Máquina de moldagem por injeção horizontal: Uma máquina de moldagem por injeção versátil, o tipo mais comum de máquina, adequada para quase todos os processos normais de moldagem por injeção.

3. Máquina de moldagem por injeção eléctrica: Operador elétrico destinado a apresentar eficiência, conservação de energia e vantagens ambientais através da utilização de motores.

4. Máquina de moldagem por injeção hidráulica: Variante standard da máquina de moldagem por injeção, caracterizada por grandes forças de injeção e de aperto para a produção de artigos de grandes dimensões.

Conceção e fabrico de moldes

A moldagem por injeção de borracha implica as seguintes etapas principais, nomeadamente, a conceção do molde e o fabrico do molde. A conceção do molde exige que os projectistas tenham em conta aspectos relacionados com a geometria do produto, as dimensões, o acabamento da superfície e os métodos de desmoldagem. Normalmente, no fabrico de moldes, a elevada precisão do molde é conseguida através do recurso ao Controlo Numérico Computadorizado ou maquinagem CNC.

O material do molde utilizado também deve ser adequado; os materiais mais utilizados incluem aço para ferramentas, SS e ligas de Al. Diferentes materiais têm diferentes resistências, capacidade de desgaste e condutividade térmica, pelo que os materiais relevantes devem ser razoavelmente selecionados de acordo com a utilização específica dos projectos.

Controlo e otimização do processo de moldagem por injeção de borracha

Ao controlar e otimizar a borracha processo de moldagem por injeçãoA partir daí, podem ser produzidos produtos de alta qualidade. Os principais parâmetros de controlo incluem: temperatura, pressão, velocidade, tempo, etc. De seguida, apresentam-se alguns parâmetros-chave do processo e os seus efeitos:

Temperatura

A temperatura do cilindro de aquecimento, do bocal e do molde deve ser bem regulada para permitir a facilidade de fluxo do material de borracha, bem como a taxa de solidificação.

Pressão

A pressão de injeção e a pressão de retenção afectam o enchimento da borracha e do molde com a borracha, bem como a densidade do artigo produzido.

Velocidade

A velocidade de injeção deve ser ajustada de acordo com factores como o tipo de produto e o design, que afectarão a superfície e a estrutura do produto.

Tempo

Contendo tempo de injeção, tempo de retenção e tempo de arrefecimento, todos eles devem ser razoavelmente organizados para otimizar a taxa de produção e a qualidade dos produtos.

Para controlar os parâmetros de um processo, existem técnicas que incluem a conceção experimental e a simulação numérica a utilizar nos processos modernos. Por exemplo, utilizando a FEA, é possível modelar o comportamento do fluxo e a distribuição da temperatura durante o fabrico por injeção e utilizar essa informação para otimizar os parâmetros de injeção, as tendências e reduzir os defeitos para melhorar a consistência dos produtos.

Aplicações da moldagem por injeção de borracha

A moldagem por injeção de borracha é amplamente utilizada em muitas indústrias, incluindo principalmente:

Indústria automóvel

A moldagem por injeção de borracha pode ser utilizada para produzir vários vedantes, juntas e protectores para automóveis, que ajudam a melhorar o efeito de vedação e o conforto do veículo. A indústria automóvel adoptou a moldagem por injeção de borracha em quase todas as partes do automóvel, como o motor, a carroçaria, o interior e até o chassis. Por exemplo, os vedantes de borracha são utilizados na vedação de portas e janelas para proporcionar isolamento acústico e funções à prova de água no automóvel. Os ilhós e os vedantes de borracha no motor não deixam escapar líquidos e ajudam o motor a funcionar normalmente.

Eletrónica e aparelhos eléctricos

A moldagem por injeção de borracha pode ser utilizada para fabricar vários isoladores, vedantes, botões, etc., para proteger os dispositivos electrónicos de curto-circuitos e outros danos causados pela exposição. A moldagem por injeção de borracha é também importante na produção de produtos electrónicos. Os materiais de borracha são frequentemente utilizados para fabricar vários isolamentos e vedantes eléctricos porque são resistentes ao calor e proporcionam um excelente isolamento. Por exemplo, em telemóveis, computadores e outros dispositivos electrónicos, os botões e selos de borracha são frequentemente utilizados para dar um aspeto moderno aos produtos, proporcionando simultaneamente funções à prova de água e de poeira para os dispositivos.

Dispositivos médicos

A moldagem por injeção de borracha pode ser utilizada para fabricar cateteres médicos, vedantes, instrumentos cirúrgicos, etc., que requerem uma elevada limpeza e biocompatibilidade. A medicina é uma indústria altamente sensível à higiene, e a biocompatibilidade dos materiais utilizados é crucial, e moldagem por injeção de borracha provou ser muito útil neste domínio. A borracha de silicone é um material comummente utilizado no fabrico de dispositivos médicos, e é amplamente utilizada no fabrico de dispositivos médicos devido à sua resistência a altas e baixas temperaturas e às suas propriedades químicas.

Bens de consumo

A moldagem por injeção de borracha pode ser utilizada numa variedade de bens de consumo diário, equipamento desportivo, brinquedos para crianças, etc., proporcionando uma elevada satisfação e segurança ao utilizador. Os produtos de borracha são macios, têm elevada resistência mecânica e boa resistência às manchas, pelo que são muito adequados para brinquedos para crianças, desporto e artigos domésticos. Por exemplo, os brinquedos de borracha são inofensivos para a saúde, suaves para as crianças e fáceis de produzir uma variedade de formas fantásticas para as crianças através da moldagem por injeção. As pegas de borracha não condutora utilizadas em alguns equipamentos desportivos e de proteção têm bons efeitos antiderrapantes e protectores, o que melhora a segurança e o conforto do desporto.

Outras técnicas e aplicações de moldagem

Para além da moldagem por injeção de borracha, são utilizadas na indústria várias outras técnicas de moldagem para satisfazer diferentes requisitos:

1. Moldagem por compressão: Neste processo, uma certa quantidade de borracha não curada é colocada numa cavidade de moldagem, seguida do fecho do molde e de um tratamento térmico para endurecer a borracha até à forma pretendida.

2. Moldagem por transferência: Esta consiste no transporte do material de borracha através de uma câmara até à cavidade do molde, onde é compactado e curado por calor e pressão.

3. Moldagem por injeção de líquidos: Nesta técnica, é aplicada pressão para injetar o material de borracha líquido diretamente na cavidade do molde, sendo depois solidificado. É normalmente utilizada para produtos de borracha de silicone.

4. Colagem de borracha a metal: Este processo refere-se à aplicação em que a borracha é colocada diretamente sobre as peças metálicas, resultando numa ligação entre a borracha e a superfície metálica. É amplamente utilizado na indústria automóvel para fabricar suportes de motor e amortecedores de vibrações.

5. Injeção de material de borracha em bruto: Este é um passo muito importante que se encontra na maioria dos processos de moldagem de borracha, como a moldagem por injeção, em que a matéria-prima de borracha é forçada a entrar no molde para produzir o produto final pretendido.

Vantagens e desvantagens da moldagem por injeção de borracha

Vantagens

1. Eficiência: O processo de fabrico de moldagem por injeção de borracha é efetivamente realizado com a ajuda de máquinas e tem um elevado grau de automatização, pelo que é adequado para a produção em massa de produtos de borracha. O tempo de um único ciclo de moldagem é muito curto, pelo que a produção efectiva de um grande número de produtos pode ser realizada rapidamente.

2. Fabrico de precisão: O processo de moldagem por injeção é adequado para a produção de produtos de alta precisão e geometricamente complexos para satisfazer as necessidades de diferentes indústrias.

3. Diversidade material: Dependendo da utilização, os materiais de borracha têm uma variedade de tipos para satisfazer diferentes cenários de aplicação.

4. Reduzir a taxa de defeitos: Ao selecionar parâmetros de processo adequados e ao conceber moldes apropriados, a taxa de defeitos pode ser minimizada e a taxa de utilização do material pode ser maximizada.

Desvantagens

1. Custo do equipamento: O custo fixo do equipamento de moldagem por injeção de borracha e dos moldes é elevado, o que faz com que o custo do investimento seja elevado.

2. Controlo de processos complexos: Para manter a qualidade do produto final e a sua conformidade com as normas estabelecidas, é necessário controlar vários parâmetros do processo em simultâneo.

3. Seleção de materiais: De acordo com o ambiente de aplicação do material de borracha, existem requisitos correspondentes para diferentes materiais de borracha, e é necessária uma consideração abrangente do desempenho e do custo do material de borracha.

4. Questões ambientais: O fabrico e a transformação de materiais de borracha envolvem actividades que podem poluir o ambiente, pelo que é necessário tomar medidas para proteger o ambiente.

Tendências futuras na moldagem por injeção de borracha

Com os avanços tecnológicos, o processo de moldagem da borracha está a progredir continuamente, apresentando as seguintes tendências de desenvolvimento:

Fabrico inteligente

Aplicar a IoT, os megadados e a IA para controlar melhor e melhorar o desempenho do processo de injeção para aumentar a produtividade e a qualidade do produto. Devido à aplicação da tecnologia de fabrico inteligente, a borracha produção de moldagem por injeção torna-se mais fácil e mais rápido. Por exemplo, durante o processo de injeção, alguns dos factores mensuráveis são a temperatura, a pressão e a velocidade, e ao incorporar os sensores e o sistema de aquisição de dados, estes factores podem ser regulados e facilmente observados em tempo real, resolvendo assim quaisquer problemas que possam surgir, tornando a produção eficiente e de qualidade.

Fabrico ecológico

Criação de novos produtos de borracha ecológicos e equipamentos de injeção energeticamente eficientes que reduziram o consumo de energia e os níveis de poluição. À medida que a consciência ambiental aumenta, há uma nova tendência para o fabrico ecológico se tornar uma das direcções da indústria de moldagem por injeção de borracha. Por exemplo, a criação e utilização de material de borracha biodegradável e de equipamento de injeção que requer pouca energia pode ajudar a reduzir os efeitos do ambiente na sociedade. Além disso, através da reciclagem e reutilização de resíduos de materiais de borracha, é possível reduzir ainda mais o consumo de recursos e a poluição.

Materiais de alto desempenho

Criação de novos tipos de materiais de borracha com caraterísticas únicas: Borracha condutora, borracha resistente a altas temperaturas, borracha biodegradável ... e assim por diante, para fornecer as caraterísticas exigidas pelos campos de aplicação. Novos materiais de borracha com elevado desempenho abriram novos campos para a aplicação da tecnologia de moldagem por injeção de borracha. Alguns dos exemplos específicos incluem na indústria transformadora, a borracha condutora pode ser utilizada para produzir componentes condutores de produtos electrónicos. Em condições de alta temperatura, os artigos ou produtos de borracha podem ser aplicados em peças de vedação e isolamento com material de borracha resistente a altas temperaturas. Assim, o material de borracha biodegradável pode ser utilizado na produção de produtos amigos do ambiente.

Moldagem de precisão

Otimização da produção de moldes e do processo de injeção para obter a elevada precisão da produção de peças pequenas e estruturas complexas. Como resultado do desenvolvimento de novas tecnologias, a precisão durante a criação de moldes e durante a injeção está a aumentar constantemente. Por exemplo, quando se utiliza a tecnologia de maquinagem CNC de alta precisão, as medidas exactas de peças pequenas e a complexidade das estruturas podem ser facilmente produzidas utilizando as máquinas de injeção de controlo numérico. A tecnologia de moldagem de precisão tornou-se aplicável em várias indústrias, dando origem à utilização da moldagem por injeção de borracha, especialmente nas indústrias médica, eletrónica e microeletrónica.

ZetarMold

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Conclusão

Sendo uma importante tecnologia de fabrico, a moldagem por injeção de borracha tem uma vasta gama de necessidades de aplicação e perspectivas de desenvolvimento. Optimizando continuamente os parâmetros do processo, assegurando melhor o desempenho do equipamento e desenvolvendo novos materiais, a eficiência da produção e a qualidade dos produtos de borracha da moldagem por injeção de borracha podem ser melhoradas. Com o desenvolvimento aprofundado dos conceitos de fabrico inteligente e fabrico ecológico, a moldagem por injeção de borracha ocupará uma posição mais importante em mais indústrias e fornecerá produtos de borracha de alta qualidade para diferentes campos. O desenvolvimento da tecnologia de moldagem por injeção de borracha ainda tem um longo caminho a percorrer, e a expansão das tecnologias relacionadas no futuro injectará uma nova vitalidade na formação de uma sociedade transformadora moderna.