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Como calcular a força de aperto na moldagem por injeção?

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Força de aperto na moldagem por injeção

Antes de começarmos a compreender a força de aperto em moldagem por injeçãoDeixem-me partilhar uma história.

O Sr. B, diretor-geral da Empresa X, e o Sr. C, chefe da engenharia de moldes, acompanharam-nos na visita, juntamente com o desenhador de moldes e o supervisor da produção de moldes por injeção, o Sr. D. Enquanto o Sr. A da Empresa Y observava os produtos moldados por injeção cuidadosamente acabados junto à máquina de moldagem por injeção, o Sr. B, o chefe de negócios da Empresa X, aproximou-se dele.

R: Caro Sr. B, tem alguma preocupação?

B: Porque é que este produto tem uma rebarba na extremidade? Não estou satisfeito com isso.

O Sr. C, o chefe da engenharia de moldes, aproximou-se rapidamente, pegou no produto e examinou-o, afirmando: "Talvez tenha sido causado pelo operador da produção de injeção que ajustou incorretamente a força de aperto."

Depois de compreender as responsabilidades profissionais do Sr. C, o Sr. A dirigiu-se a ele. Perguntou: "A força de aperto crítica não estava indicada no manual de instruções do molde quando entregou o molde para a produção de moldagem por injeção?"

Simultaneamente, o Sr. A também questionou o Sr. D, o supervisor da produção de moldagem por injeção, dizendo: "O operador de produção não seguiu a tabela de parâmetros do manual do molde? Não foi determinada a melhor força de aperto?"

Tanto o Sr. C como o Sr. D abanaram a cabeça.

Mais uma vez, o Sr. A virou-se para o Sr. B e comentou: "Isto é lamentável. Os seus colegas parecem não se importar com o meu molde e o meu produto."

O Sr. C e o Sr. D ficaram sem palavras.

O Sr. B, o diretor-geral, parecia desamparado.

Meus caros amigos, compreendem o que o Sr. A quer dizer?

Sugestões nesta história

Quando uma fábrica de moldes entrega um molde, é prática corrente fornecer um manual de instruções que indica a força de aperto ideal para esse molde específico. Esta informação é essencial para garantir o funcionamento correto e a longevidade do molde.

Durante a produção por injeção, é crucial confirmar e definir a força de aperto ideal com base nas especificações fornecidas no manual do molde. Isto implica a introdução dos parâmetros adequados da máquina para atingir a força de aperto desejada sem causar danos ao molde. O cumprimento da força de aperto recomendada ajuda a garantir que o processo de produção decorre sem problemas e mantém a qualidade dos produtos moldados.

Compreender a força de aperto

A força de aperto na moldagem por injeção mantém o molde fechado durante o processo de injeção e arrefecimento. É gerada por uma prensa hidráulica e, no mecanismo de moldagem por injeção, é classificada em força de aperto hidráulica e força de aperto mecânica. Enquanto equipa de engenharia de produtos de plástico, é crucial compreender e controlar todos estes elementos, especialmente no caso de produtos sem exposição ou ensaio.

Os factores que afectam a força de fixação do molde

Existem vários factores que podem afectá-lo na moldagem por injeção, incluindo:

Geometria da peça: A forma, tamanho e complexidade da peça

Propriedades do material: O tipo e as características do material plástico

Espessura da parede: As paredes mais espessas requerem geralmente forças de aperto mais elevadas para suportar a pressão de injeção.

Conceção do molde: A conceção do molde, incluindo o número e a complexidade das cavidades, sistema de alimentaçãoe canais de arrefecimento

Pressão de injeção: A pressão de injeção aplicada durante a moldagem

Temperatura do molde: A temperatura de funcionamento do molde

A análise CAE, tal como análise do fluxo do moldeO sistema de medição da força de aperto, normalmente inclui uma secção que avalia a força de aperto. Esta secção pode fornecer informações valiosas para um molde e uma peça específicos. No entanto, pode haver casos em que o parâmetro da força de fixação não esteja explicitamente especificado ou disponível na análise, exigindo uma estimativa aproximada com base noutros factores e conhecimentos de engenharia.

Como calcular a força de aperto?

Método 1: Estabelecido na fase de desenvolvimento do molde.

Ao calcular a força de expansão de um molde, é normalmente aconselhável considerar o valor máximo. Esta força de expansão calculada representa a força de aperto crítica mínima necessária para produzir o produto sem quaisquer flashes, e é frequentemente referida como a melhor força de aperto.

A fórmula de cálculo da força de aperto crítica é a seguinte

F (força de aperto crítica) = P (pressão média da cavidade) (bar) × S (área projectada do produto e do canal) (c㎡)

To accurately determine the cavity pressure, several factors come into play, including the viscosity of the polymer material, the size and location of the runner and gate, the size and thickness of the product, the injection speed, the mold temperature, the barrel temperature, and the mold venting, among others. These factors collectively contribute to the complexity of the pressure inside the cavity during the molding process.

Por exemplo, considere um produto feito de material ABS com as seguintes especificações: um comprimento da calha principal de 50 mm, uma porta quadrada com 1,5 mm e uma espessura de parede de 2,0 mm. A imagem abaixo ilustra a forma do produto.

Caso para mostrar como calcular a força de aperto
Caso para mostrar como calcular a força de aperto

Antes de começar a calcular, familiarize-se com estas duas tabelas

1. Tabela de coeficientes de fluxo de materiais termoplásticos comuns.

GrauMateriais termoplásticosCoeficientes de caudal
1GPPS、HIPS、LDPE、LLDPE、MDPE、HDPE、PP、PP-EPDM×1.0
2PA6、PA66、PA11/12、PBT、PETP×1.30~1.35
3CA、CAB、CAP、CP、EVA、PUR/TPU、PPVC×1.35~1.45
4ABS、ASA、SAN、MBS、POM、BDS、PPS、PPO-M×1.45~1.55
5PMMA、PC/ABS、PC/PBT×1.55~1.70
6PC、PEI、UPVC、PEEK、PSU×1.70~1.90
Tabela de coeficientes de fluxo de materiais termoplásticos comuns

2. Diagrama da pressão na cavidade em função da espessura da parede e do rácio entre o percurso do fluxo e a espessura.

relação entre a espessura da parede de pressão da cavidade e o rácio entre a trajetória e a espessura
relação entre a espessura da parede de pressão da cavidade e o rácio entre a trajetória e a espessura

Passo 1: Calcular primeiro o rácio do comprimento do fluxo

O percurso de fluxo mais longo do material é de aproximadamente 200+30/2+50=265mm, e a espessura mais fina da parede é de 1,5mm no portão.

Rácio entre o percurso do fluxo e a espessura da parede = fluxo mais longo de material/espessura mais fina da parede

= 265/1.5

= 177:1

Passo 2: Calcular a pressão média P na cavidade utilizando o diagrama de relações

Para uma parede fina de 1,5 mm e um rácio entre o percurso do fluxo e a espessura de 177, o ponto da curva correspondente é P1 = 250 (bar).

P pressão média da cavidade = P1 * K coeficiente de caudal = 250 * 1,55 = 387,5 (bar).

Passo 3: Calcular a área projectada

Esta área projectada pode ser calculada no software de conceção do molde quando este estiver concluído e deve ser claramente assinalada na especificação do molde e na placa de identificação.

1. S = área de projeção do produto + área de projeção do corredor

2. S = 20*15*2+3*1

3. S = 603 c㎡

Passo 4: Calcular a força de aperto ideal

1. F = P pressão média da cavidade (bar) × S área projectada do produto e do corredor (c㎡)

2. F =387,5bar*603 (c㎡)

3. F =233662.5kg

4. F =234Ton.

Calculámos a força de aperto crítica para o produto ABS, considerando o valor máximo do coeficiente. Neste caso, não é necessário multiplicá-lo por um fator de segurança, uma vez que já considerámos o valor máximo. Este valor calculado representa a força de fixação teórica óptima para o molde e produto específicos.

Para garantir clareza e referência para o pessoal de produção de moldagem por injeção, é importante marcar claramente este valor crítico da força de aperto no manual do molde e na placa de identificação do molde. Ao fazê-lo, o pessoal de produção terá uma referência padrão para definir e manter a força de aperto adequada durante a produção.

Método 2: Calcular por ensaio de produção

Este método pode ser rapidamente testado em qualquer máquina e molde, utilizando uma balança eletrónica de quilos e ajustando as definições da força de aperto. Os passos seguintes descrevem o processo:

Passo 1: Definir a força de aperto para 90% da pressão máxima e utilizar pressão média (cerca de 60%~70%) e velocidade média (30%~60%) para a injeção. Definir a posição de retenção e a pressão e assegurar que o produto não tem defeitos de aparência. Injetar o produto 3 vezes e registar o peso e o aspeto numa tabela.

Passo 2: Diminuir a força de aperto em 10 toneladas sequencialmente e registar o peso enquanto se confirma a presença de quaisquer defeitos de aparência. Continuar a diminuir a força de aperto até que o peso do produto aumente em aproximadamente 5% e comecem a ocorrer flashes.

Força de aperto (Ton)Peso (primeiro produto)Peso (segundo produto)Peso (terceiro produto)Aparência
110202020.01Bom
10019.9920.0120Bom
90202020.02Bom
8020.0120.0220.03Bom
7021.121.1121.2Flash
6021.321.321.5Flash
5023.323.923.4Flash

Com base nos dados recolhidos na tabela, é possível determinar que o melhor parâmetro de força de aperto para este produto específico nesta máquina se situa entre 80 e 90 toneladas.

Durante a produção de moldagem por injeção, se não existirem requisitos específicos para os produtos do molde, o pessoal do PMC (Produção, Material e Controlo) programa normalmente a produção com base no tamanho do molde em relação ao tamanho da máquina. O técnico de ajuste pode definir o valor em cerca de 70%~80% da força de aperto máxima da máquina. Esta abordagem é considerada rápida e eficaz na obtenção de resultados óptimos.

A força de aperto máxima dos modelos de máquinas de moldagem por injeção comuns no mercado

Se houver algum erro no quadro que se segue, recomenda-se que se contacte as fontes relevantes ou que se verifique a informação comigo. O quadro destina-se a servir de referência.

Atenção:

1. Para determinar a força de aperto necessária para uma aplicação específica de moldagem por injeção, devemos considerar os requisitos específicos do produto que está a ser fabricado.

2. Uma força de aperto mais elevada não indica necessariamente uma máquina melhor. Em vez disso, devemos selecionar uma máquina adequada dentro da gama apropriada para a aplicação específica.

MarcaModelo da máquinaForça máxima de aperto (toneladas)
ArburgAllrounder 370 E400
Allrounder 520 E Golden Electric600
Polivalente 1120 H650
DemagIntElect 80/370-31080
Ergotech 110/200110
El-Exis SP 200-1000200
EngelVictory 330/90 Tech330
e-mac 440/100440
Duo 3550/7003550
Negri BossiNOVA eT 180-480180
V110-375110
Canbio ST 440-1450440
SumitomoSE230EV-A-C360230
SE180EV-C560H180
SE500EV-A900500
ToshibaEC280SXV50-30A280
EC450SXV50-17A450
EC1000SXV50-27B1000
BattenfeldMais 350/75350
HM 100/350100
MacroPower 650/5100650
Chen HsongSupermaster 450-2500450
Jetmaster JM168-AiP/480168
Velocidade 168168
FanucRoboshot Alpha-S100iA100
Roboshot Alpha-S150iA150
Robotshot Alpha-S300iA300
haitianoSérie Jupiter III1500
Mars 90-32090
Série Zeres400
HuskyHyPET 300 HPP4300
HyPET 400 HPP4400
HyPET 120 P85/95 E120120
JSWJ220AD-460H220
J50AD-100H50
J280AD-460H280
Krauss MaffeiGX 550-8100550
CX 160-750160
MX 80-18080
MitsubishiME280E280
ME650E650
ME2000S-3902000
NisseiFNX III-50A50
FVX-660660
FVX-860860
SandrettoMega T 400-2550400
Mega T 480-3530480
S8 300-1300300
ToyoSi-200-6200
Si-500-6500
Si-1000-61000
Wittmann BattenfeldSmartPower 240/1330240
MicroPower 15/1015
MacroPower 450/5100450
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