Se leu o meu artigo anterior sobre moldagem por injeção, é provável que tenha uma compreensão básica do processo de moldagem por injeção. processo de moldagem por injeção. No entanto, o ciclo de moldagem por injeção é um aspeto crítico de todo o processo de moldagem por injeção e merece ser mais explorado.
Em seguida, falaremos sobre os aspectos avançados do ciclo de moldagem por injeção. Para quem trabalha na indústria dos moldes, é essencial dominar estes conhecimentos. Os designers de produtos precisam de compreender os passos básicos do ciclo de moldagem por injeção.
Preparativos antes do ciclo de moldagem por injeção
1. Inspeção de materiais
Ao examinar a embalagem, a forma, o tamanho e a cor do materiais de moldagem por injeçãoAssim, pode assegurar-se de que correspondem ao tipo e modelo necessários para a encomenda, evitando a utilização de materiais incorrectos. Verifique se a embalagem está danificada ou se há sinais de contaminação, especialmente no caso de materiais transparentes.
2. Coloração e mistura de materiais plásticos
Os materiais plásticos são normalmente fornecidos em cores naturais, brancas, esbranquiçadas, amarelas claras ou transparentes. Para satisfazer os requisitos de cor do produto, é necessário adicionar masterbatch de cor ou pó antes da utilização. Normalmente, a cor do produto é ajustada durante a fase inicial de produção experimental, com o rácio de pó de cor para o masterbatch definido e com a criação de amostras de limite de cor. Durante a produção em massa, seguir rigorosamente a folha de requisitos de material e as instruções de trabalho para a mistura.
Ponto-chave para a mistura
Antes de misturar, limpar as paredes interiores da misturadora. Os misturadores utilizados para materiais coloridos devem ser limpos com um produto de limpeza de moldes ou querosene. Sempre que possível, utilize os sacos de embalagem originais dos materiais ou certifique-se de que os sacos de substituição estão limpos e sem pó.
3. Secagem de materiais
O excesso de humidade nos materiais pode causar problemas como marcas de abertura, bolhas e marcas de afundamento na superfície do produto, levando potencialmente à degradação e afectando o aspeto e a qualidade. Assim, é necessário secar os materiais plásticos antes da moldagem.
Os diferentes tipos de materiais plásticos têm diferentes níveis de absorção de humidade, pelo que são classificados como absorventes de humidade (por exemplo, ABS, PA, PC, PMMA) ou não absorventes de humidade (por exemplo, PE, PP, PS, PVC, POM). A eficácia da secagem depende de três factores: temperatura de secagem, tempo e espessura do material. Os materiais podem reabsorver a humidade após a secagem, pelo que, se não forem utilizados durante um longo período de tempo, devem ser novamente secos nas mesmas condições.
4. Limpeza do equipamento
Diferentes moldes, produtos ou encomendas podem utilizar diferentes tipos de materiais plásticos ou cores. Estes vários materiais e cores não se podem misturar totalmente quando plastificados através do cilindro da máquina de moldagem por injeção, levando a potenciais problemas de qualidade, como quebra fácil, falta de elasticidade, desvios de cor significativos ou a presença de pontos negros. A produção de moldes pode também tornar-se instável, com alguns processos a tornarem-se inviáveis (por exemplo, entupimento dos bicos).
Por conseguinte, ao mudar de molde, é crucial limpar completamente a máquina de quaisquer materiais residuais de moldes ou produtos anteriores.
5. Preparação do molde
Limpeza de bolor
Antes da moldagem por injeção, limpe a superfície do molde, as cavidades, os espaços em redor inserçõesO óleo preventivo de ferrugem deve ser removido dos bicos, bocais e corrediças para evitar que adira ao produto ou obstrua as aberturas do molde, afectando a estabilidade da moldagem.
Para produtos com acabamento espelhado, cascas electroformadas ou moldes com requisitos rigorosos de aparência pós-processamento, evite utilizar cotonetes, panos ou luvas velhas para a limpeza, para evitar riscos na superfície do molde. Geralmente, enxagúe com um produto de limpeza de moldes e seque com uma pistola de ar.
Durante o processo de limpeza, tenha o cuidado de evitar tocar na superfície do molde com a pistola de ar ou outros objectos. Ao desmontar o molde para limpeza, coloque os insertos desmontados e as caixas de molde em caixas plásticas especializadas e, se necessário, envolva-os em espuma ou pano macio para armazenamento. A desmontagem e a limpeza do molde não devem ser efectuadas por não profissionais. É melhor limpar o molde antes de montá-lo na máquina para facilitar a limpeza, garantir a qualidade e economizar tempo durante as trocas de molde.
Ligação de água
Para garantir a aparência e a produtividade do produto, ligue o molde à água, aos controladores de temperatura do molde e aos refrigeradores para manter uma temperatura ideal e relativamente estável com o mínimo de influência externa. Depois de ligar a água e iniciar o controlador de temperatura do molde, demora geralmente 15 a 30 minutos a atingir a temperatura desejada.
Ligar a fonte de alimentação da câmara quente:
Para moldes com canais quentes, Ligue a fonte de alimentação da câmara quente depois de montar o molde e pré-aqueça durante 15 a 30 minutos. Inicie a moldagem por injeção experimental apenas quando o valor apresentado na caixa de controlo da câmara quente atingir o valor definido.
Etapas do ciclo de moldagem por injeção
1. Fixação
A fixação na moldagem por injeção refere-se à fixação e manutenção do molde fechado antes das fases de injeção e arrefecimento. Envolve a aplicação de uma quantidade específica de força ao molde para contrariar a elevada pressão criada pelo material plástico fundido durante a injeção.
Chamamos a esta quantidade específica de força uma força de aperto.
Estou certo de que muitas pessoas já ouviram falar de máquinas de moldagem por injeção com tonelagens como 1000 toneladas ou 500 toneladas. No entanto, é importante notar que estas tonelagens se referem à força de aperto máxima exercida pela máquina e não ao seu peso. No futuro, partilharei uma introdução detalhada à força de aperto e à sua importância no processo de moldagem por injeção.
De um modo geral, a unidade de fixação desempenha um papel vital na fixação segura do núcleo e da cavidade de um molde. Esta unidade é composta por vários componentes essenciais, tais como o cilindro fixo, o cilindro móvel, as barras de pressão, o mecanismo de alternância (nos sistemas de fixação por alternância) ou os cilindros hidráulicos (nos sistemas de fixação hidráulica). Cada elemento colabora harmoniosamente para fornecer a força necessária para segurar e selar firmemente o molde.
2. Injeção
Tal como referido anteriormente, antes do ciclo de moldagem por injeção, o material plástico é submetido a um processo de aquecimento conhecido como plastificação, transformando-o num estado fundido. Durante a fase de injeção, o parafuso ou êmbolo da máquina de moldagem por injeção avança, impulsionando o material plástico fundido através do bocal e para a cavidade do molde.
Ao orquestrar este movimento regulado, é assegurado um fluxo preciso e uniforme do plástico fundido para o molde. Ao exercer pressão, o parafuso ou êmbolo empurra o plástico derretido através do bocal e para a cavidade do molde, enchendo-o com a forma e o padrão desejados.
Este passo crucial requer um controlo cuidadoso da velocidade de injeção, da pressão e do tempo de injeção para obter uma qualidade óptima da peça. O material plástico fundido assume a forma e as dimensões da cavidade do molde à medida que flui para dentro dela. Manter um equilíbrio adequado entre a velocidade de injeção, a pressão e o tempo de arrefecimento é importante para obter peças moldadas de alta qualidade e sem defeitos.
A fase de injeção é também frequentemente designada por processo de enchimento.
3. Habitação ou refrigeração
Durante a fase de arrefecimento, o molde é mantido fechado para manter a pressão sobre o plástico em solidificação. Isto ajuda a evitar qualquer contração ou deformação se a peça for retirada prematuramente do molde. A duração do tempo de arrefecimento pode variar em função de vários factores, incluindo o material utilizado, a geometria da peça e outras considerações.
O arrefecimento adequado é crucial para obter peças moldadas de alta qualidade. Permite que o plástico solidifique totalmente, garantindo uniformidade e resistência em toda a peça. O processo de arrefecimento pode ser melhorado através de vários métodos, como a utilização de canais de arrefecimento ou a aplicação de técnicas de arrefecimento externo, como o arrefecimento a ar ou a água.
4. Abertura do molde
Neste passo, a unidade de fixação da máquina de moldagem por injeção liberta a força de fixação para separar o núcleo e a cavidade.
O processo de abertura do molde começa com o movimento da placa móvel, que está ligada ao lado móvel do molde. O mecanismo de fixação, como os cilindros hidráulicos ou os mecanismos de alavanca articulada, é acionado para retrair a placa móvel e separá-la da placa fixa. Esta ação cria um espaço entre as metades do molde, permitindo a remoção da peça moldada.
5. Ejeção
A ejeção refere-se ao processo de remoção da peça moldada da cavidade do molde depois de ter sido libertada durante a fase de abertura do molde. Aqui cabe uma menção especial: Com a popularidade da automação, a maioria das empresas chinesas de moldagem por injeção está a utilizar robôs automáticos para obter as peças moldadas.
O processo de ejeção envolve normalmente a utilização de um sistema ejetor que consiste em pinos ou placas ejectoras estrategicamente colocadas dentro do molde. Os pinos ou placas ejectores actuam para empurrar com força as peças para fora da cavidade do molde. O desenho do molde inclui caraterísticas tais como orifícios para os pinos ejectores ou placas ejectoras para facilitar o processo de ejeção.
Depois de o molde ter sido aberto, o sistema de ejeção é engatado e os pinos ou placas de ejeção estendem-se para dentro das cavidades do molde. Os pinos ou placas entram em contacto com a peça moldada, aplicando força suficiente para a empurrar para fora da cavidade do molde. A peça ejectada é então guiada e recolhida para posterior processamento ou inspeção.
A ejeção deve ser cuidadosamente controlada para garantir que a peça é ejectada de forma segura e eficaz, sem causar qualquer dano ou deformação. A força e a velocidade de ejeção são determinadas com base nas caraterísticas específicas da peça, tais como o seu tamanho, forma e propriedades do material. A ejeção adequada pode ajudar a evitar a colagem, distorção ou outros defeitos da peça.
Nalguns casos, podem ser incorporados no projeto do molde mecanismos auxiliares de ejeção adicionais, tais como jactos de ar, placas de remoção ou sistemas robóticos, para auxiliar o processo de ejeção, especialmente para peças complexas ou delicadas.
6. Fecho do molde
Durante esta fase, a unidade de fixação da máquina de moldagem por injeção exerce a força necessária para voltar a unir o núcleo e a cavidade do molde. Este passo assegura o alinhamento e o fecho corretos do molde, preparando o terreno para o ciclo seguinte do processo de moldagem por injeção.
Factores que afectam o tempo de ciclo da moldagem por injeção
Na indústria de moldagem por injeção, para qualquer projeto, fábricas de moldagem por injeção deve orçamentar as peças de maquinagem antes de fabricar o molde ou após receber um molde existente de um cliente. Isto exige que a fábrica estime com precisão o tempo de ciclo do produto para o projeto.
Mesmo com a análise de fluxo, os tempos de ciclo continuam a ser estimativas. Embora a análise do fluxo possa prever os tempos de enchimento e arrefecimento com uma precisão considerável, não pode prever as condições do molde, da máquina e, frequentemente, o desempenho do operador. Também não pode prever as condições do processo numa determinada máquina, especialmente nas mais antigas. Por isso, estimar com precisão o tempo de ciclo é crucial quando se faz um orçamento para peças de moldagem por injeção.
Para projectos com baixa produção anual, subestimar o tempo de ciclo não causará perdas significativas. No entanto, para projectos com uma produção anual muito elevada, a precisão das estimativas do tempo de ciclo torna-se crucial. Na indústria de moldagem por injeção, o mantra de uma fábrica rentável pode muito bem ser "ciclo, tempo, ciclo, tempo, ciclo, tempo".
Factores que afectam o tempo de ciclo
O tempo total de ciclo de um molde é o tempo combinado dos 11 passos seguintes. Quando se tenta reduzir o tempo de ciclo, é necessário otimizar estes passos individualmente e considerar a sua interação.
- Tempo de fecho e bloqueio do molde.
- Tempo de enchimento.
- Embalagem e tempo de espera.
- Tempo de atraso do parafuso.
- Tempo de plastificação do parafuso.
- Tempo de retração do parafuso após a rotação.
- Tempo de arrefecimento.
- Atraso de arrefecimento ou tempo de inatividade antes da abertura do molde.
- Hora de abertura do molde.
- Tempo de ejeção da peça (e captura pelo robot).
- Tempo de retorno do mecanismo de ejeção (e do robot).
Técnicas de redução do tempo de ciclo de moldagem por injeção
Para as fábricas de moldagem por injeção, a redução do ciclo de moldagem por injeção é uma forma indireta de aumentar os lucros. Para quem está a iniciar a produção de produtos, a redução do ciclo de injeção pode acelerar a eficiência da colocação dos produtos no mercado. No entanto, isto implica garantir a qualidade do produto. Assim, encontrar um ponto de equilíbrio em que o ciclo de injeção seja encurtado sem comprometer a qualidade do produto é a direção que todos os profissionais de moldagem por injeção devem procurar atingir.
Otimização da conceção do molde
Um molde bem projetado pode contribuir para tempos de ciclo mais curtos. Isto inclui considerações como a colocação correta da comporta, a conceção optimizada do canal de escoamento e de arrefecimento e mecanismos eficientes de ejeção de peças. O software de análise do fluxo do molde pode ser utilizado para identificar potenciais melhorias no design e otimizar a geometria do molde.
Otimização dos tempos de fixação e de abertura
O ciclo de moldagem por injeção começa e termina com a fixação. O aperto ocorre normalmente em quatro fases: aperto rápido, aperto lento, proteção a baixa pressão e bloqueio a alta pressão. A abertura envolve normalmente três fases: abertura lenta-rápida-lenta. A otimização da velocidade e da posição da fixação e da abertura pode reduzir o seu tempo. As novas máquinas de moldagem por injeção possuem um sistema hidráulico de aperto regenerativo (aperto diferencial) para velocidades mais elevadas.
Otimização do tempo de injeção
A injeção começa após o bloqueio a alta pressão e pode utilizar a injeção em várias fases. Podem ser utilizadas velocidades de injeção elevadas durante a fase de injeção, desde que não provoquem defeitos como bolhas ou queima.
Otimização do tempo de espera
A retenção inicia-se após a injeção, normalmente a uma pressão inferior à pressão de injeção. A sua principal função é compensar a retraçãoA pressão de retenção é aplicada ao material fundido, preenchendo quaisquer depressões à medida que o material fundido arrefece e se contrai, assegurando que o produto acabado está cheio (sem amolgadelas) quando ejectado. Quando o canal solidifica, a pressão de retenção torna-se ineficaz e pode terminar. A pressão de manutenção pode variar ao longo de várias fases (geralmente diminuindo gradualmente), dividida pelo tempo. O tempo total de retenção pode ser determinado pesando o produto ou certificando-se de que não tem amolgadelas. Começar com um tempo de retenção curto e aumentar ligeiramente com cada injeção até que o peso do produto deixe de aumentar ou o nível de amolgadelas seja aceitável.
Otimização do tempo de arrefecimento
O "tempo de arrefecimento" definido numa máquina de moldagem por injeção é o período entre o fim da pressão de retenção e o início da abertura do molde. O objetivo do "tempo de arrefecimento" é continuar a arrefecer e a endurecer o produto para que este não se deforme aquando da ejeção. Comece com um tempo de arrefecimento mais longo e reduza gradualmente a cada injeção até que o produto deixe de se deformar aquando da ejeção, não sendo necessário reduzir mais o tempo de retenção.
Otimização do tempo de carregamento
O carregamento começa no início do "tempo de arrefecimento". Se o tempo de carregamento for superior ao "tempo de arrefecimento", isso indica uma capacidade de plastificação insuficiente, afectando o ciclo de produção. O aumento da capacidade de plastificação pode reduzir o tempo de ciclo, o que pode ser conseguido através de A. Os parafusos de barreira podem aumentar a capacidade de plastificação. B. Os parafusos de grande diâmetro podem aumentar a capacidade de plastificação. C. O aumento da profundidade do canal do parafuso pode aumentar a capacidade de plastificação. D. O aumento da velocidade do parafuso pode aumentar a capacidade de plastificação (não para plásticos sensíveis ao cisalhamento, como o PVC e o PET). E. A redução da contrapressão pode aumentar a velocidade de plastificação. F. A utilização de um sistema hidráulico fecho permite plastificar durante a fixação e a abertura. G. Utilização de equipamento que possa plastificar durante todo o ciclo, exceto durante a injeção e a fixação.
Otimização da temperatura do barril
A utilização da temperatura mais baixa do cilindro que ainda garante um enchimento de injeção suave pode encurtar o "tempo de arrefecimento".
Otimização da força de aperto
Utilize a força de aperto mais baixa possível que não produza flash, encurtando o tempo necessário para o bloqueio a alta pressão e prolongando a vida útil do molde, das barras de pressão, dos cotovelos e da placa da máquina de moldagem por injeção.
Otimização da eficiência de refrigeração
A otimização do design do canal de água do molde pode melhorar a eficiência da troca de calor e a uniformidade do arrefecimento do produto, reduzindo o tempo de arrefecimento. A utilização do arrefecimento com água gelada pode reduzir o "tempo de arrefecimento" se cumprir os requisitos de qualidade do produto.
Otimização do tempo de ejeção
Em pequenas máquinas de moldagem por injeção com pouca força de ejeção, a ejeção pneumática pode ser mais rápida do que a ejeção hidráulica. O controlo hidráulico, pneumático ou elétrico independente pode permitir a abertura e a ejeção simultâneas do molde. Para múltiplas ejecções, a utilização da ejeção por vibração da máquina de injeção significa que os pinos ejectores não têm de se retrair totalmente de cada vez, encurtando o tempo para múltiplas ejecções.
A FirstMold gostaria de reiterar a todos os nossos pares: A redução do ciclo de moldagem por injeção deve ser optimizada, assegurando simultaneamente que a qualidade, as dimensões, o aspeto, a funcionalidade e os materiais do produto não sejam afectados. Caso contrário, qualquer esforço de otimização não terá qualquer significado.
Parâmetros chave no ciclo de moldagem por injeção
| Parâmetro | Parâmetro | Parâmetro | Parâmetro |
|---|---|---|---|
| Pressão de injeção | Velocidade de injeção | Pressão de retenção | Temperatura do molde |
| Velocidade de rotação do parafuso | Pressão de retorno | Temperatura de fusão | Ventilação do molde |
| Força de aperto | Teor de humidade do material | Tamanho do disparo | Posição do parafuso traseiro |
| Pressão da cavidade | Temperatura da água de arrefecimento | Taxa de injeção | Mecanismo de ejeção de peças |
| Sistema de corredores | Relação L/D do parafuso | Tamanho do jito | Conceção da linha de arrefecimento |
A terminologia profissional nesta tabela é bastante importante, sendo que alguns termos requerem mesmo o domínio dos designers de produtos do comprador. Seleccionaremos alguns termos-chave para uma introdução detalhada no futuro.
Conclusão
Compreender e calcular o ciclo de produção da moldagem por injeção beneficia as fábricas de moldagem por injeção na gestão de todos os aspectos da produção do produto do cliente de uma forma compatível. Chamo-me Lee Young e recomendo vivamente este artigo aos colegas da indústria ou aos recém-chegados à moldagem por injeção. Se tiver alguma dúvida, não hesite em partilhá-la na secção de comentários deste artigo.
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