Compreender a velocidade de injeção e a pressão de injeção

A moldagem por injeção envolve vários factores-chave, como a temperatura, o tempo, a pressão, a velocidade e a posição. A temperatura, o tempo e a posição são relativamente simples, mas a velocidade de injeção e a pressão de injeção são mais complexas. A velocidade de injeção, em particular, é um aspeto do processo de moldagem que constitui um desafio para o controlo, uma vez que carece de dados de referência normalizados, tal como outros parâmetros do processo.

Hoje, vamos concentrar-nos em compreender a velocidade de injeção, a pressão de injeção e a sua inter-relação.

O que é a velocidade de injeção?

Normalmente, a velocidade de injeção definida refere-se à velocidade de avanço do parafuso. No entanto, o que é crucial é a velocidade de fluxo da massa fundida dentro da cavidade do molde, que depende da área da secção transversal na direção do fluxo.

A estreita relação entre a velocidade de injeção e a qualidade do produto torna-a um parâmetro crítico na moldagem por injeção. Ao definir as velocidades de enchimento perto do portão, no corpo principal e na extremidade do fluxo, e ao ajustar as posições de injeção correspondentes, podem ser fabricados produtos com bom aspeto e tensão interna mínima.

Conceito de velocidade de injeção em várias fases

O controlo da velocidade de injeção consiste em dividir o curso de injeção do parafuso em várias fases, utilizando cada fase uma velocidade de injeção adequada.

Passos para definir velocidades de injeção em várias fases (exemplo com três fases)

Primeiro passo: Comece por colocar V1, V2 e V3 à mesma velocidade e, em seguida, aumente gradualmente a velocidade de injeção em incrementos de 5% a partir de cerca de 5%, observando o aspeto. Identificar aproximadamente as velocidades que produzem boas aparências perto do portão, no corpo principal e na extremidade do fluxo. Os dados de ensaios existentes também podem ser utilizados para determinar as velocidades adequadas para cada fase.

Segundo passo: Com base numa estimativa inicial dos cursos dos parafusos (S1, S2, S3), introduza a velocidade V1 que proporciona uma boa aparência à volta do portão para S1; para S2, introduza a velocidade V2 que proporciona uma boa aparência no corpo principal; para S3, introduza a velocidade V3 para uma boa aparência perto da extremidade do fluxo e efectue uma injeção experimental.

Terceira etapa: Mova "S1" para a frente e para trás para encontrar a melhor posição para uma boa aparência perto da porta e do corpo principal; depois, ajuste "S2" para encontrar a melhor posição para o corpo principal e o fim do fluxo. Ajustes na posição de comutação (S3) também podem ajudar a superar defeitos de moldagem por injeção tais como flash e má aparência na extremidade do fluxo.

Princípios da regulação da velocidade de injeção

1. A velocidade superficial do fluido deve ser constante.

2. Utilizar a injeção rápida para evitar que a massa fundida congele durante a injeção.

3. As definições da velocidade de injeção devem ter em conta o enchimento rápido em áreas críticas (como os corredores) e o abrandamento no portão.

4. Certifique-se de que a cavidade do molde é preenchida e pare imediatamente para evitar o enchimento excessivo, o flash e a tensão residual.

5. A segmentação da velocidade deve ter em conta a geometria do molde, outras restrições de fluxo e factores de instabilidade.

A definição correcta da velocidade requer uma compreensão clara dos processos e materiais de moldagem por injeção; caso contrário, será difícil controlar a qualidade do produto. Uma vez que a velocidade de fluxo da massa fundida é difícil de medir diretamente, pode ser calculada indiretamente através da medição da velocidade de avanço do parafuso ou da pressão da cavidade (assegurando que a válvula de retenção não tem fugas).

A influência da geometria do molde nas definições da velocidade de injeção

1. As secções de paredes finas requerem velocidades de injeção elevadas.
2. As peças de paredes espessas necessitam de uma curva de velocidade lenta-rápida-lenta para evitar defeitos.
3. Para garantir os padrões de qualidade do produto, a definição da velocidade de injeção deve manter constante a velocidade de fluxo da frente de fusão. A velocidade de fluxo da massa fundida é crucial, uma vez que afecta o alinhamento molecular e o estado da superfície das peças.
4. Quando a frente de fusão atinge uma área de secção transversal, deve abrandar.
5. Para moldes com difusão radial, assegurar um aumento equilibrado do fluxo de fusão.
6. As longas trajectórias de fluxo devem ser rapidamente preenchidas para reduzir o arrefecimento da frente de fusão.
7. O ajuste da velocidade de injeção pode ajudar a eliminar os defeitos causados pelo fluxo lento na porta. Quando a massa fundida passa através do bico e do canal para chegar à porta, a superfície da frente de fusão pode já ter arrefecido e solidificado, ou a massa fundida pode estagnar devido a um súbito estreitamento do canal até que seja criada pressão suficiente para empurrar a massa fundida através da porta, causando um pico de pressão na porta.
8. A pressão elevada pode danificar o material e provocar defeitos na superfície, tais como linhas de fluxo e queimaduras na porta. Este problema pode ser resolvido abrandando a velocidade imediatamente antes do portão para evitar o cisalhamento excessivo no portão, aumentando depois a velocidade de injeção para o valor original. Uma vez que é muito difícil controlar com precisão a velocidade de injeção na porta, é preferível reduzir a velocidade na secção final do canal.

Melhorar os defeitos dos produtos através da velocidade de injeção

Flash

O controlo da velocidade no final da injeção pode evitar ou reduzir defeitos como o flash, a queimadura e o ar preso. Abrandar a velocidade no final do enchimento pode evitar o enchimento excessivo da cavidade, evitando o flash e reduzindo a tensão residual. O ar retido causado por uma ventilação deficiente no final do percurso do fluxo do molde ou por problemas de enchimento também pode ser resolvido reduzindo a velocidade de ventilação, especialmente no final da injeção.

Tiros curtos

Velocidades demasiado baixas no portão ou bloqueio de fluxo localizado causam disparos curtos devido à solidificação da massa fundida. Aumentar a velocidade de injeção logo após a passagem do portão ou onde existe um bloqueio de fluxo localizado pode resolver este problema. Defeitos como marcas de fluxo, marcas de queimadura no portão e delaminação em materiais sensíveis ao calor devem-se a um cisalhamento excessivo ao passar pelo portão.

Marca Splay

A suavidade das peças depende da velocidade de injeção; os materiais com enchimento de fibras de vidro são particularmente sensíveis, especialmente o nylon. A ondulação é causada pela instabilidade do fluxo devido a variações de viscosidade. O tipo de defeito - ondulação ou névoa irregular - depende do nível de instabilidade do fluxo.

Marca de jato

Para evitar a formação de jactos, a regulação da velocidade de injeção deve assegurar um enchimento rápido da zona do canal e, em seguida, uma passagem lenta através do portão. A identificação deste ponto de transição de velocidade é fundamental. Se for demasiado cedo, o tempo de enchimento será excessivamente aumentado; se for demasiado tarde, a inércia excessiva do fluxo pode levar ao jato. Quanto mais baixa for a viscosidade da massa fundida e quanto mais alta for a temperatura do cilindro, mais pronunciada será a tendência para a formação de jactos. A injeção a alta velocidade e alta pressão é necessária em pequenas comportas, sendo assim um fator significativo de defeitos de fluxo.

Marca de pia

A marca de afundamento pode ser melhorada através de uma transferência de pressão mais eficaz e de uma menor queda de pressão. A baixa temperatura do molde e a baixa velocidade de avanço do parafuso encurtam muito o comprimento do fluxo, o que deve ser compensado por uma alta velocidade de injeção. O fluxo a alta velocidade reduz a perda de calor e, devido ao elevado calor de cisalhamento resultante da fricção, provoca um aumento da temperatura da fusão, abrandando a taxa de espessamento das camadas exteriores da peça.

Pressão do sistema de injeção e pressão de injeção

A pressão de injeção é fornecida pelo sistema hidráulico da máquina de moldagem por injeção. A pressão do sistema actua ou é transferida para o cilindro hidráulico de injeção e, a partir daí, através do parafuso, é transmitida para a massa fundida de injeção. A massa fundida desloca-se então do bocal para o canal principal do molde e é injectada na cavidade do molde.

Funções da pressão da máquina de injeção e da pressão do sistema

Pressão da máquina de injeção: Durante a injeção, o plástico tem de ser sujeito a uma elevada pressão de injeção para ultrapassar a resistência ao fluxo e preencher a cavidade do molde. O nível de pressão de injeção afecta não só a qualidade e a precisão dimensional dos produtos moldados, mas também o desempenho do plástico fundido e a estabilidade do processo de injeção.

Pressão do sistema: A magnitude da pressão do sistema afecta diretamente a precisão, a estabilidade e o consumo de energia do processo de moldagem por injeção.

Diferenças entre a pressão da máquina de injeção e a pressão do sistema

Funções diferentes

A pressão de injeção actua principalmente sobre a massa fundida injectada no molde para superar a viscosidade e a resistência ao fluxo do plástico. A pressão do sistema actua sobre o cilindro de injeção, transformando-se em pressão de injeção, fornecendo a energia cinética instantânea para acionar o óleo hidráulico.

Diferentes métodos de ajustamento:

A pressão de injeção é ajustada através de um sistema de controlo PID, enquanto a pressão do sistema é ajustada principalmente pelo circuito de controlo do sistema hidráulico e pela sua unidade de reforço.

Tempos de resposta diferentes:

A pressão de injeção ajusta-se rapidamente, com tempos de resposta em milissegundos, permitindo que o sistema de controlo responda prontamente aos valores de pressão actuais. Os ajustes da pressão do sistema são mais lentos, necessitando de tempo para pressurizar o sistema hidráulico para atingir a alta pressão desejada.

Fórmula de cálculo da pressão de injeção

1. A fórmula de cálculo da pressão de injeção de uma máquina de moldagem por injeção é a seguinte P = K × Q / S
   • P: Pressão de injeção, em MPa
   • K: Coeficiente de pressão de injeção, varia com os diferentes plásticos
   • Q: Caudal instantâneo do material de injeção, em g/s
   • S: Área projectada da peça, em centímetros quadrados.
2. Determinação do coeficiente de pressão de injeção K a. Propriedades do material: Diferentes materiais têm características distintas de fluxo de fusão, exigindo, assim, diferentes valores de K para a pressão de injeção. Na produção, o valor K adequado deve ser escolhido com base nas características do material. b. Processo e equipamento de injeção: O valor K também varia consoante os diferentes processos e equipamentos de injeção. Por conseguinte, na produção, o valor K adequado deve ser selecionado de acordo com o desempenho da máquina de injeção e os requisitos do processo de injeção.

Cálculo da pressão de injeção (Pi) e da pressão do sistema (pressão da bomba)

Fórmula da pressão de injeção Pi (KG/CM2): Pi = P * A / Ao

Pi: Pressão de injeção

P: Pressão da bomba

A: Área efectiva do cilindro de injeção

Ao: Área da secção transversal do parafuso

A = π * D^2 / 4; D: Diâmetro; π: Pi = 3,14159

Exemplo 1: Conhecida a pressão da bomba, calcular a pressão de injeção?

Pressão da bomba = 75 KG/CM2, área efectiva do cilindro de injeção = 150 CM2, área da secção transversal do parafuso = 15,9 CM2 (diâmetro 45mm).

Fórmula: 2πR2 = 3,1415 * (45mm / 2)^2 = 1589,5 mm2 Pi = 75 * 150 / 15,9 = 707 KG/CM2

Exemplo 2: Pressão de injeção conhecida, calcular a pressão da bomba?

Pressão de injeção necessária = 900 KG/CM2, área efectiva do cilindro de injeção = 150 CM2, área da secção transversal do parafuso = 15,9 CM2 (diâmetro 45)

Pressão da bomba P = Pi * Ao / A = 900 * 15,9 / 150 = 95,4 KG/CM2

Relação entre a pressão de injeção e a velocidade

A relação entre a pressão e a velocidade de injeção é interactiva e tem um impacto direto na moldagem por injeção. Geralmente, à mesma velocidade de injeção, uma pressão de injeção mais elevada melhora a capacidade de fluxo do plástico, aumentando a precisão dimensional e a suavidade da superfície do produto. No entanto, uma pressão de injeção excessiva pode causar uma força excessiva no molde. Isto criará lacunas e aumentará a carga na máquina de injeção, desestabilizando o processo de injeção. Por conseguinte, na prática, a pressão e a velocidade de injeção devem ser ajustadas com base nos requisitos de produção específicos e nas características do material, para se obterem resultados de moldagem óptimos.

Conclusão

Os conhecimentos sobre a velocidade e a pressão de injeção abordados neste artigo podem apenas arranhar a superfície. Por exemplo, enquanto aprendem sobre estes factores, os profissionais da moldagem por injeção devem também compreender os gráficos das curvas de injeção.

O meu nome é Lee Young. Partilho conhecimentos da Internet e de livros sobre moldagem por injeção e moldes, combinados com experiência prática de moldagem por injeção. Se considerar o meu conteúdo interessante ou tiver alguma dúvida, não hesite em contactar-me em [email protected] para discutir mais pormenores.