Resfriamento de moldes de injeção: otimizando o tempo e a qualidade do ciclo

Projeto de sistema de resfriamento de molde de injeção

O sistema de resfriamento garante resfriamento uniforme e controle eficiente de temperatura ao projetar seu molde de injeção. Isto não só impacta a qualidade da peça moldada, mas também influencia significativamente o tempo do ciclo e a eficiência do resfriamento. Defletores, borbulhadores e pinos térmicos são estratégias de resfriamento especializadas usadas para otimizar a distribuição de temperatura em moldes de injeção, especialmente em áreas desafiadoras que canais perfurados regulares não conseguem alcançar com eficácia. Eles melhoram a remoção de calor aumentando a área de superfície de contato do refrigerante ou utilizando a transferência de calor por mudança de fase. O projeto adequado desses recursos é fundamental para obter um resfriamento uniforme das peças e minimizar os tempos de ciclo. Agora vamos nos aprofundar em suas funções exclusivas:

Defletores

Um defletor é um canal de resfriamento perfurado perpendicularmente a uma linha de resfriamento principal, com uma lâmina que separa o canal em duas passagens semicirculares.
O refrigerante flui em um lado da lâmina vindo da linha principal, gira em torno da ponta para o outro lado e depois flui de volta para a linha principal.
Os defletores aumentam a área de superfície que o líquido refrigerante pode alcançar em áreas que normalmente não teriam resfriamento.
A folha de metal que forma o defletor pode ser torcida em formato de hélice para diâmetros de 12 a 50 mm para fornecer uma distribuição de temperatura mais homogênea.
Núcleos espirais de voo simples ou duplo são outro desenvolvimento de defletores.

Borbulhadores

Um borbulhador é semelhante a um defletor, mas substitui a lâmina por um pequeno tubo.
O refrigerante flui para a parte inferior do tubo e “borbulha” para fora da parte superior, depois flui pela parte externa do tubo de volta ao canal principal.
Os borbulhadores fornecem o resfriamento mais eficaz para núcleos delgados.
Os diâmetros interno e externo do borbulhador devem ter uma proporção de 0,707 para igual resistência ao fluxo.
Os borbulhadores também podem ser usados para resfriar seções planas do molde que não podem acomodar canais perfurados.

Pinos térmicos

Um pino térmico é uma alternativa aos defletores e borbulhadores que consistem em um cilindro selado cheio de fluido.
O fluido vaporiza à medida que retira calor do molde e condensa à medida que libera o calor para o refrigerante continuamente.
Os pinos térmicos têm uma eficiência de transferência de calor quase 10 vezes maior que as pastilhas de cobre ou liga de cobre.
As lacunas de ar entre o pino térmico e o molde devem ser evitadas ou preenchidas com um selante altamente condutor para uma condução de calor ideal.

Diferentes tipos de sistemas de resfriamento de moldes de injeção

O sistema de resfriamento correto garante distribuição uniforme de temperatura, minimiza empenamento e encolhimento e promove eficiência energética e eficácia de resfriamento.

Sistemas resfriados a água

Os sistemas resfriados a água são o método de resfriamento mais comumente usado na moldagem por injeção devido à sua eficiência e eficácia na remoção de calor. Esses sistemas circulam água gelada através de canais dentro do molde, absorvendo o calor do molde e do plástico fundido. Este método é particularmente eficaz para moldes complexos e materiais sensíveis à temperatura, pois proporciona excelente controle de temperatura e capacidade de absorção de calor.

Sistemas Refrigerados a Ar

Os sistemas resfriados a ar utilizam ventiladores ou sopradores para dissipar o calor da superfície do molde por meio de convecção. Este método é mais simples e menos dispendioso de implementar em comparação com sistemas refrigerados a água. O resfriamento a ar é adequado para projetos de moldes menos complexos e materiais menos sensíveis a flutuações de temperatura. No entanto, é menos eficiente na absorção de calor e no controle de temperatura em comparação com sistemas resfriados a água.

Sistemas Refrigerados a Óleo

Os sistemas resfriados a óleo são usados em cenários onde é necessário um resfriamento muito rápido. Esses sistemas fazem circular o óleo, que pode remover o calor com mais eficiência que o ar. O resfriamento a óleo é geralmente mais caro que o resfriamento a água ou a ar, mas é preferido em grandes operações de moldagem por injeção ou para materiais que necessitam de uma transição muito rápida de altas para baixas temperaturas.

Sistemas de resfriamento criogênico

Os sistemas de resfriamento criogênico usam substâncias de temperatura extremamente baixa, como nitrogênio líquido, para resfriar rapidamente o molde. Este método avançado pode reduzir significativamente o tempo de resfriamento e o consumo de energia, mas geralmente é reservado para aplicações especiais devido às complexidades e aos custos envolvidos.

Sistemas de resfriamento de mídia mista

Para personalizar o gerenciamento térmico, você pode encontrar sistemas de resfriamento de mídia mista que combinam diferentes meios de resfriamento, como ar e água. Esses sistemas híbridos visam aproveitar os benefícios de cada meio, como o rápido resfriamento da água com a simplicidade dos sistemas de ar, otimizando a eficiência para aplicações específicas de moldagem por injeção.

O impacto do resfriamento de moldes de injeção em produtos moldados

A fase de resfriamento no processo de moldagem por injeção desempenha um papel crucial na determinação da qualidade, eficiência e sucesso geral dos produtos moldados. Esta fase impacta diretamente vários aspectos do produto final, incluindo o ciclo de moldagem, modalidade, precisão dimensional e propriedades mecânicas.

Ciclo de Moldagem

O tempo de resfriamento é uma parte significativa do ciclo de moldagem por injeção, representando cerca de 50% a 80% do tempo total do ciclo. O resfriamento eficiente é essencial para reduzir o tempo do ciclo de moldagem, aumentando assim a eficiência da produção e o rendimento. Um sistema de resfriamento bem projetado pode reduzir significativamente o tempo de resfriamento sem comprometer a qualidade do produto moldado, levando a taxas de produção mais rápidas e menores custos de fabricação.

Modalidade

A modalidade de produto moldado refere-se às suas características físicas e estéticas, incluindo acabamento superficial, empenamento e presença de defeitos como marcas de afundamento ou linhas de solda. A fase de resfriamento influencia essas características, afetando a forma como o material solidifica dentro do molde. O resfriamento uniforme e controlado pode prevenir defeitos e garantir um acabamento superficial de alta qualidade. Por outro lado, o resfriamento irregular pode causar empenamentos e outros defeitos que comprometem a aparência e a funcionalidade do produto.

Precisão dimensional

A precisão dimensional é crítica para o desempenho e montagem de peças moldadas por injeção. A fase de resfriamento impacta diretamente no encolhimento e empenamento do material, o que por sua vez afeta a precisão dimensional do produto final. O resfriamento adequado garante encolhimento uniforme e minimiza empenamento, resultando em peças que atendem a especificações dimensionais precisas. Fatores como temperatura do molde, design do canal de resfriamento e meio de resfriamento podem ser otimizados para atingir a precisão dimensional desejada.

Propriedades mecânicas

A fase de resfriamento também influencia as propriedades mecânicas dos produtos moldados por injeção, como resistência, rigidez e resistência ao impacto. O resfriamento rápido ou irregular pode induzir tensões residuais no material, reduzindo potencialmente a resistência e aumentando a suscetibilidade a rachaduras ou falhas sob carga. O resfriamento controlado pode promover a cristalização uniforme em polímeros semicristalinos e minimizar as tensões residuais, melhorando assim as propriedades mecânicas do produto final.

Concluindo, a fase de resfriamento na moldagem por injeção é fundamental para garantir a eficiência do ciclo de moldagem, a qualidade e modalidade dos produtos moldados, sua precisão dimensional e suas propriedades mecânicas. Um sistema de resfriamento bem projetado, adaptado aos requisitos específicos do material e da peça a ser moldada, é essencial para a produção de produtos moldados por injeção de alta qualidade que atendam ou excedam os padrões estéticos e de desempenho.