Na moldagem por injeção, os sprues e os canais são componentes essenciais que direcionam o plástico fundido para as cavidades do molde, desempenhando um papel vital na eficiência do processo de fabrico.

Os canais de injeção são canais verticais que transportam o plástico fundido da unidade de injeção para o sistema de canais, enquanto os canais são vias horizontais que distribuem o plástico por várias cavidades dentro do molde. A conceção correta do jito e do canal pode reduzir significativamente o desperdício e melhorar os tempos de ciclo.

Esta visão geral faz a distinção entre sprues e canais, mas é crucial compreender as implicações do seu design para melhorar a eficiência da produção. Aprofunde-se para saber como a otimização destes elementos pode levar a peças de melhor qualidade e a poupanças de custos.

Quais são os conceitos básicos de portas e corredores?

As portas controlam a entrada de plástico no molde, enquanto as corrediças servem como canais que guiam o plástico para diferentes cavidades. A conceção correta das comportas e dos canais aumenta a eficiência, reduz o desperdício de material e melhora a consistência geral das peças moldadas. Os tipos mais comuns de comportas incluem comportas de borda, de pino e de túnel, cada uma delas adequada a aplicações específicas em indústrias como a automóvel, a de bens de consumo e a de dispositivos médicos.

Tubo

Um jito (canal no interior do casquilho do jito) é o canal num molde de injeção que liga o bico da máquina de moldagem por injeção ao sistema de canais no interior do molde. Este canal serve como ponto de entrada inicial para o plástico derretido entrar na cavidade do molde e tem normalmente uma forma de cone, o que ajuda a promover um fluxo desobstruído, ao mesmo tempo que facilita a remoção do material depois de solidificado. Não só a conceção de um canal de entrada tem implicações diretas na forma como o plástico flui, como a pressão é distribuída e no ciclo de moldagem, mas os projectistas também têm de ter a certeza de que estes canais funcionarão de forma fiável quando forem aplicadas elevadas quantidades de calor e força. Se os sprues falharem durante este processo, pode ser necessário refazer todas as etapas.

As portas de molde de injeção são componentes críticos no processo de moldagem por injeção, permitindo que o plástico fundido flua para as cavidades do molde. São utilizados diferentes tipos de portas, dependendo dos requisitos específicos da peça que está a ser moldada. Eis os principais tipos de portas de molde de injeção: Porta de borda (porta lateral), porta de pino (porta de poste), porta submarina (porta de túnel), porta de leque, porta de diafragma, porta de anel, porta de aba, porta de jito, porta de canal quente, porta de caju.

Corredor

Os canais são responsáveis por ligar o jito a cada cavidade do molde. A sua função é direcionar o material fundido de modo a que este flua uniformemente para todas as cavidades. O sistema de canais divide-se geralmente em dois tipos: sistema de canais quentes e sistema de canais frios. Ao criar os canais, é necessário projectá-los de forma a que o material chegue a todas as cavidades sem arrefecer demasiado ou perder pressão ao longo do percurso. As suas caraterísticas básicas - canal(is) principal(is), sub-corredores¹ e portões - devem evitar sujeitar o plástico a mudanças de temperatura ou quedas de pressão desnecessárias. A disposição, a forma e as dimensões destes canais afectarão diretamente o comportamento do material à medida que se desloca ao longo deles; por conseguinte, o que acabamos por produzir também pode ser afetado por esta escolha.

Quais são as funções das portas e dos corredores?

As portas controlam o ponto de entrada do plástico no molde, enquanto as corrediças ligam a porta às cavidades do molde. A sua conceção tem impacto na eficiência do fluxo, no tempo de arrefecimento e na qualidade das peças. As comportas e as corrediças corretamente concebidas minimizam o desperdício, reduzem os tempos de ciclo e melhoram a consistência das peças moldadas.

Funções do Sprue

Função de ligação: O sprue liga os bocal de uma máquina de moldagem por injeção²A ligação entre a máquina e o seu sistema de canais é a única via através da qual o plástico pode fluir ao entrar no molde. Esta ligação garante uma passagem sem problemas do plástico derretido da máquina para o molde.

Função de orientação: Dirige o plástico líquido quente do bico da máquina de injeção para o sistema de canais. A conceção do canal de injeção deve favorecer um fluxo uniforme de plástico, de modo a evitar bolhas de ar e turbulência.

Transmissão de pressão: Para conseguir um enchimento completo, este sistema transmite a força da unidade de injeção para a cavidade do molde. A eficiência é diretamente influenciada pela dimensão e comprimento do canal de injeção: Se for demasiado pequeno, a força dissipa-se, se for demasiado grande, será gerado material em excesso.

Facilita a desmoldagem: A conceção do jito tem normalmente em conta a facilidade de remoção da peça de plástico moldada sem causar danos ou deixar material para trás. Tanto o ângulo de inclinação³ e o acabamento da superfície de um jito pode ter um grande impacto neste processo.

Funções do corredor

Distribuição de plástico: O sistema de corrediças distribui igualmente o plástico em cada cavidade para que cada uma delas seja preenchida de forma consistente. A conceção e as dimensões das corrediças devem ter em conta a forma como o plástico flui, para manter o seu movimento regular ao longo do processo.

Controlo do fluxo: Ao conceber o corredor, torna-se possível controlar tanto a velocidade como o caminho percorrido pelo plástico - evitando assim problemas como o arrefecimento e enchimento irregulares. O objetivo da conceção do corredor deve ser reduzir a perda de pressão e, ao mesmo tempo, garantir que não ocorrem zonas mortas.

Reduzir os resíduos: Um canal bem concebido pode reduzir o desperdício de plástico, aumentando a utilização do material. A otimização da disposição e do tamanho do corredor pode reduzir o volume da secção do corredor, diminuindo assim os custos de produção.

Reduzir a perda de pressão: Para minimizar a perda de pressão enquanto o plástico fundido flui através dele - permitindo assim um enchimento suave - o sistema de canais tem de ser concebido de forma a que tanto a sua forma de secção transversal como o acabamento da sua superfície ajudem a reduzir a resistência ao fluxo.

Quais são os princípios de conceção das portas e corrediças?

As comportas controlam a entrada de plástico na cavidade do molde, enquanto as corrediças facilitam o fluxo de material. As comportas e os canais corretamente concebidos aumentam a eficiência do enchimento, minimizam o desperdício de material e asseguram um arrefecimento uniforme da peça. Os princípios chave do design incluem a otimização da localização da comporta, do tamanho do canal e a minimização da turbulência para melhorar os tempos de ciclo e a consistência do produto.

Princípios de conceção dos sprues

Tamanho e forma: As dimensões e a forma do jito devem ser adequadas às propriedades de fluxo do plástico fundido; normalmente, é concebido em forma de cone para diminuir a resistência e ajudar as peças a soltarem-se mais facilmente. Tanto o diâmetro como o comprimento necessitam de um ajuste cuidadoso, dependendo da viscosidade do próprio plástico e da forma como este flui enquanto fundido.

Localização: O canal de entrada deve ser posicionado o mais próximo possível do bocal da máquina de moldagem por injeção para reduzir a distância do fluxo e a perda de pressão do plástico fundido. A localização deve também facilitar a instalação e operação do molde, evitando interferências com outras partes do molde.

Sistema de arrefecimento: É essencial ter sistemas de arrefecimento adequados perto do jito. Estes sistemas ajudarão a manter o plástico à temperatura correta à medida que se desloca para o canal. O arrefecimento também tem de ser distribuído uniformemente para que o material arrefeça de forma homogénea; caso contrário, poderá ter problemas de fluxo, quer porque a solidificação ocorre demasiado cedo, quer porque ocorre de forma desigual ao longo das secções mais próximas da porta (jito).

Ângulo de inclinação: Para evitar danos, é importante incorporar um ângulo de inclinação adequado ao conceber o jito, para que este não se danifique demasiado facilmente durante a desmoldagem. Normalmente, um ângulo de inclinação que varia entre 1 e 3 graus para o canal de entrada permite uma fácil remoção da peça.

Produto e material: Os requisitos para a geometria do produto, espessura da parede, dimensões, estabilidade, caraterísticas e qualidade externa. Tipos de plástico, fluidez, temperatura de fusão, temperatura de solidificação e retração.

Princípios de conceção dos corredores

Forma do corredor: Os canais são frequentemente fabricados com uma secção transversal circular ou trapezoidal, de modo a reduzir a resistência ao fluxo do plástico fundido. Os canais circulares oferecem a menor resistência ao fluxo, mas são mais difíceis de processar; os canais trapezoidais oferecem um equilíbrio entre as propriedades de fluxo e a conveniência de processamento.

Tamanho do corredor: O tamanho do canal deve ser determinado pelas propriedades de fluxo do plástico, pressão e taxa de fluxo da máquina de moldagem por injeção para permitir um fluxo suave do plástico. Calcule com precisão a largura e a profundidade do canal para obter as propriedades de fluxo desejadas com o mínimo de desperdício de material.

Layout do corredor: A disposição das corrediças deve garantir que o plástico é distribuído uniformemente por cada cavidade, evitando um enchimento desigual. A disposição e a conceção dos canais devem ter como objetivo reduzir o comprimento do percurso do fluxo e assegurar uma distribuição uniforme da pressão.

Arrefecimento e aquecimento: Para manter o plástico à temperatura correta durante o seu fluxo, será necessário incorporar algum método de aquecimento ou arrefecimento na sistema de corrediças³. A conceção do sistema de arrefecimento deve assegurar um arrefecimento homogéneo para evitar o sobreaquecimento ou o subarrefecimento de partes do rotor.

Quais são os problemas comuns e as soluções para os portões e as corrediças?

Os problemas mais comuns com as comportas e os canais incluem enchimento incompleto, queda de material e quedas de pressão excessivas. As soluções envolvem frequentemente a otimização da dimensão e colocação das comportas, o ajuste das condições de processamento e a utilização de designs de canais adequados para garantir um fluxo consistente. Uma gestão adequada pode levar a tempos de ciclo mais longos e a uma melhor qualidade do produto.

Problemas comuns de canal de entrada

Bloqueio: A obstrução no canal de injeção pode impedir que o plástico entre suavemente no canal, afectando a qualidade da moldagem. As soluções incluem o aumento do tamanho do jito, o aumento da pressão de injeção e a limpeza do jito. Os bloqueios podem ser causados por impurezas ou material frio no plástico, pelo que deve inspecionar e limpar o canal de injeção regularmente.

Desmoldagem difícil: A desmoldagem difícil pode dever-se a uma má conceção ou a uma forte adesão do plástico. As soluções incluem a otimização da forma do canal de entrada, o aumento do ângulo de inclinação e a utilização de agentes de libertação do molde. A desmoldagem difícil também pode ser causada por uma superfície rugosa do canal de entrada, que requer polimento.

Arrefecimento irregular: Se o jito arrefecer de forma desigual, provoca um fluxo de plástico instável. Otimizar a conceção do sistema de arrefecimento, o tempo de arrefecimento ou a temperatura. O arrefecimento irregular pode também dever-se a uma conceção inadequada do sistema de arrefecimento, exigindo uma nova conceção e otimização.

Problemas comuns do corredor

Fluxo irregular: Se o desenho das corrediças não for o ideal, pode causar um fluxo irregular de plástico, o que, por sua vez, pode afetar a forma como a cavidade é preenchida. As formas de lidar com este problema incluem o ajuste fino do tamanho e da forma do canal, bem como da sua disposição. Outra razão possível para os fluxos irregulares são as diferentes secções transversais que necessitam - por isso, os seus canais têm de ser maquinados de forma exacta.

Perda de pressão elevada: Se as corrediças forem longas ou finas, pode haver uma queda de pressão elevada à medida que o plástico flui - e isto pode afetar a qualidade da moldagem realizada. Uma solução é encurtar os canais e torná-los mais largos; outra é aumentar a sua área de secção transversal. As perdas atribuídas a superfícies rugosas podem necessitar de um polimento.

Arrefecimento deficiente: Quando o sistema de canais não arrefece corretamente, o plástico pode sobreaquecer ou não arrefecer o suficiente enquanto flui - o que pode prejudicar a qualidade. Para resolver este problema, os moldadores podem ajustar os tempos e as temperaturas de arrefecimento, bem como a forma como estes canais são arrefecidos; podem também necessitar de um novo design que funcione melhor para retirar o calor dos plásticos derretidos.

Quais são os métodos de otimização e os estudos de caso para Gates e Runners?

Os métodos de otimização eficazes para portas e corrediças envolvem a análise dos padrões de fluxo, o ajuste das dimensões das portas e a utilização de software de simulação para prever os resultados. Estudos de casos de sucesso ilustram como as empresas melhoraram os tempos de ciclo e reduziram os defeitos através da implementação destas estratégias, particularmente nos sectores automóvel e de produtos de consumo. As principais vantagens incluem uma melhor utilização do material e caraterísticas consistentes das peças.

Métodos de otimização para sprues

Otimização do tamanho: Encontre o melhor tamanho de jito através de experiências e simulações para garantir um fluxo de plástico suave. Pense nas caraterísticas do fluxo de plástico, incluindo a pressão e a taxa de fluxo da máquina; em seguida, utilize esta informação juntamente com uma compreensão do que faz um bom design ao decidir sobre ambos os comprimentos ou diâmetros, a fim de alcançar os melhores resultados.

Otimização da forma: Isto ajuda a reduzir a resistência ao fluxo e torna desmoldagem⁴ mais fácil. Terá também de pensar na estabilidade durante o fluxo do plástico (o que significa ter em conta os afunilamentos), bem como em garantir que não existem entalhes desnecessários quando retira o seu novo objeto do molde.

Otimização da localização: Selecionar o local certo para o jito de modo a diminuir a distância do fluxo e a perda de pressão sofrida pelo plástico fundido. Ao otimizar a localização, é necessário ter em conta a estrutura do molde e o processo de produção - certificando-se de que, embora a colocação do jito permita o movimento desobstruído do plástico, não interfere com outras peças do molde.

Otimização do sistema de arrefecimento: Conceber um sistema de arrefecimento adequado à volta do jito para manter o controlo da temperatura durante o fluxo de plástico. A otimização do sistema de arrefecimento tem de considerar a disposição e o tamanho dos canais de arrefecimento, assegurando um arrefecimento uniforme para evitar problemas causados por um arrefecimento deficiente.

Métodos de otimização para corredores

Otimização do layout do corredor: Utilize a análise de simulação e as experiências para otimizar as disposições do sistema de canais, de modo a que o plástico seja distribuído uniformemente por todas as cavidades. Isto significa pensar na estrutura do molde e nos processos de produção, as disposições devem ser sensatas para que os sistemas tenham percursos de fluxo curtos com fluxos uniformes.

Otimização da secção transversal do corredor: Selecionar as formas e tamanhos corretos para as secções transversais dos canais, de modo a minimizar a resistência ao fluxo e a perda de pressão. Esta otimização deve ter em conta tanto as propriedades do fluido do plástico utilizado como a qualidade do moldagem por injeção A máquina pode funcionar - o que significa que as larguras e as profundidades têm de ser concebidas de forma razoável.

Otimização do divisor de fluxo: Otimizar o design dos divisores de fluxo para garantir um enchimento uniforme em moldes com várias cavidades. A otimização do divisor de fluxo deve ter em conta a uniformidade do fluxo de plástico e a disposição do canal, assegurando uma distribuição uniforme do plástico em cada cavidade para evitar um enchimento desigual.

Otimização do sistema de arrefecimento: Crie os elementos de aquecimento ou arrefecimento corretos para o sistema de canais, para que o plástico se mantenha à temperatura ideal enquanto flui. A otimização do sistema de arrefecimento tem de considerar a disposição e o tamanho dos canais de arrefecimento, garantindo um arrefecimento uniforme para evitar problemas causados por sobreaquecimento ou subarrefecimento.

Estudo de caso

Segue-se um estudo de caso que demonstra o impacto da otimização do design do canal de entrada e do canal de saída no processo de moldagem por injeção.

Antecedentes do caso

Uma empresa que produzia produtos de plástico utilizando um molde com várias cavidades deparou-se com problemas de enchimento irregular e defeitos em algumas cavidades. A análise revelou que os problemas tinham origem na conceção do canal de entrada e dos canais.

Processo de otimização

Otimização do canal de entrada: Após simulações e testes, descobriram que o jito era demasiado pequeno. Isto causava uma elevada resistência ao fluxo. Aumentámos o tamanho do jito optimizado e alterámos a sua forma para cónica - o que diminuiu a resistência ao fluxo.

Otimização do corredor: O nosso projeto original tinha um corredor linear. Isto significava que havia um longo caminho para o plástico fluir - e a perda de pressão ao longo do caminho era elevada. Em vez disso, os corredores foram moldados como trapézios (com canais de fluxo no seu interior). Além disso, foram adicionados divisores de fluxo para que cada cavidade da peça receba sempre uma quantidade igual de plástico.

Otimização do sistema de arrefecimento: O sistema inclui agora elementos de arrefecimento à volta dos sprues e dos canais. Se as temperaturas subirem demasiado durante a produção de moldes, estes elementos contrariam automaticamente esta situação, baixando-as novamente.

Resultados da otimização

Depois de ser optimizado, o efeito de enchimento do produto melhorou muito. Agora, cada unidade é enchida uniformemente e a qualidade geral aumentou muito. Não só isso, mas a eficiência da produção também aumentou - além disso, houve menos desperdício, o que significa que os custos diminuíram em todos os sectores!

Análise pormenorizada

Antes de ser optimizada, a organização encontrou grandes inconsistências de enchimento nos artigos de plástico enquanto estavam a ser moldados. Isto estava a causar bolhas e algumas cavidades não estavam a ser completamente preenchidas. Após uma análise detalhada, descobriram que isto se devia ao facto de o tamanho do canal de entrada ser demasiado pequeno, de haver demasiada resistência ao fluxo e de os canais estarem dispostos incorretamente - tudo isto criava um longo caminho para o material percorrer e uma área onde se perdia pressão ao longo desse percurso.

Através da análise de simulação, o tamanho optimizado do jito foi aumentado e a forma foi alterada para um design cónico, reduzindo eficazmente a resistência ao fluxo. O design do canal adoptou uma secção transversal trapezoidal, reduzindo a perda de pressão. Foram adicionados divisores de fluxo para assegurar uma distribuição uniforme do plástico em cada cavidade. A otimização do sistema de arrefecimento assegurou o controlo da temperatura durante o fluxo de plástico, evitando problemas de fluxo causados por sobreaquecimento ou subarrefecimento.

Finalmente, através destas medidas de otimização, a empresa resolveu com êxito o problema do enchimento irregular, melhorou significativamente a qualidade do produto e aumentou a eficiência da produção.

Qual é a tendência de desenvolvimento futuro dos portões e corredores?

As tendências futuras em portões e corrediças incluem avanços na tecnologia de impressão 3D para criar designs personalizados, a utilização de materiais leves e duráveis para reduzir o peso e sistemas de monitorização inteligentes que melhoram o controlo do processo. Estas inovações visam melhorar os tempos de ciclo, reduzir o desperdício e otimizar o fluxo de materiais, garantindo produtos de maior qualidade com menor impacto ambiental.

Fabrico inteligente e conceção de moldes

Os avanços no fabrico inteligente conduziram a capacidades de conceção inteligente para sprues e canais. A utilização da engenharia assistida por computador (CAE) e do desenho assistido por computador (CAD) torna o desenho do molde mais preciso do que nunca - simplificando significativamente o processo. O software de análise de simulação permite a análise do fluxo do molde e a otimização do projeto antes de fabrico de moldes⁵identificando e resolvendo antecipadamente eventuais problemas.

Aplicação de novos materiais

À medida que continuam a surgir materiais novos e melhorados, os especialistas em moldagem por injeção estão a recorrer cada vez mais aos plásticos de alto desempenho. O único inconveniente é que, ao trabalharem com estas novas substâncias, precisam de fazer alterações na forma como concebem os canais e os sprues - alterações baseadas especificamente no que estes materiais podem fazer. No caso de um plástico de elevado fluxo, pode haver vantagens em ter canais mais pequenos (ou seja, tanto os sprues como os canais), pelo que também seria necessário fazer ajustamentos. Por outro lado, com alguns plásticos de viscosidade mais elevada, poderá ser necessário não só ter canais maiores, mas também mais canais: mais uma vez, promovendo um fluxo ininterrupto de líquido para a cavidade do molde!

Proteção do ambiente e desenvolvimento sustentável

No meio de uma crescente atenção à preservação do ambiente e ao progresso sustentável, dois objectivos-chave na conceção de moldes ganharam destaque: reduzir os resíduos de plástico e aumentar a eficiência do material. Ajustar a configuração do canal de entrada e do canal de saída é uma forma de o conseguir quando os produtos estão a ser fabricados: ao fazê-lo, pode reduzir o volume de plástico não utilizado. Entretanto, a utilização de plásticos mais degradáveis ou de recursos renováveis exige uma nova reflexão sobre a forma como os canais de entrada e saída são moldados - porque diferentes materiais fluem a taxas diferentes através destes canais.

Alta precisão e alta eficiência

No futuro, a conceção dos moldes privilegiará uma maior precisão e eficiência. Uma forma de o fazer é utilizar mais equipamento e técnicas de alta tecnologia durante o fabrico. Isto pode tornar os canais e as calhas mais precisos, de modo a que, quando coisas como o plástico são empurradas através deles, ocorra uma menor resistência ao fluxo (o que, por sua vez, reduz a perda de pressão). Outra vantagem da atualização da forma como os moldes são fabricados inclui o aumento da velocidade de produção global, bem como a descoberta de formas de reduzir os custos por artigo.

Conclusão

Os sprues e os canais são muito importantes na moldagem por injeção de plástico. Se os conceber corretamente, pode fazer peças melhores, mais rápidas e mais baratas. Quando os concebe, tem de pensar na forma como o plástico flui, como o molde funciona e como a máquina funciona. Pode utilizar simulações em computador e testes reais para se certificar de que os seus sprues e canais funcionam da melhor forma.

Ao compreender e otimizar profundamente os sprues e os canais, as empresas podem obter uma vantagem no mercado competitivo, produzindo produtos de plástico de alta qualidade, satisfazendo as necessidades dos clientes e melhorando a competitividade central da empresa. No futuro, com o desenvolvimento da fabricação inteligente, novas tecnologias de materiais, e o impulso para a proteção ambiental e desenvolvimento sustentável, o projeto de sprues e corredores continuará a progredir, trazendo mais inovação e oportunidades de desenvolvimento para a indústria de moldagem por injeção de plástico.