Temperatura do molde de injeção: otimização para eficiência de fabricação

A moldagem por injeção é um dos processos de fabricação mais utilizados para a produção de grandes volumes de peças plásticas. Para garantir a qualidade consistente das peças e a eficiência ideal da produção, temperatura do molde é um dos fatores mais críticos a serem controlados. A temperatura do molde tem um impacto significativo no comportamento do fluxo do plástico fundido durante o enchimento e na taxa de resfriamento da peça. Se o molde estiver muito frio, o fundido terá dificuldade em preencher completamente a cavidade, causando disparos curtos ou outros defeitos. Por outro lado, se o molde estiver muito quente, o plástico demorará mais para solidificar, aumentando os tempos de ciclo. Nesta postagem, ajudaremos você a obter uma visão mais profunda sobre como a temperatura afeta a moldagem por injeção e medidas específicas para controlar melhor a temperatura do molde.

Explicação dos sistemas de controle de temperatura do molde

Componentes de um sistema de controle de temperatura de molde

Um sistema de controle de temperatura de molde consiste em vários componentes principais que funcionam juntos:

• Sistema de controle eletrônico: Processa informações de outros sistemas e emite comandos
• Sistema mecânico (bomba de circulação): Fornece calor do sistema de aquecimento para o molde
• Sistema de monitoramento de nível de líquido: monitora os níveis do líquido refrigerante e sinaliza para recargas
• Sistema de aquecimento: Aquece o líquido refrigerante até a temperatura definida
• Sistema de resfriamento: Remove o excesso de calor, geralmente usando trocadores de calor de placas para resfriamento indireto
• Sistema de detecção de temperatura: Mede a temperatura do molde e transmite dados ao sistema de controle
• Sistema de segurança de alívio de pressão: Esvazia e alivia a pressão se ela ficar muito alta

Tipos de controladores de temperatura de molde

Existem dois tipos principais de controladores de temperatura de molde com base no meio de aquecimento utilizado:

1. Controladores de temperatura da água 
   – Faixa de temperatura geralmente dentro de 180°C
   – Tipo comum: até 120°C, tipo de alta temperatura: até 180°C

2. Controladores de temperatura do óleo
   – Utilizado para temperaturas acima de 180°C, até 350°C  
   – Tipo comum: até 200°C, tipo de alta temperatura: até 350°C

Princípio de trabalho

Aqui está uma explicação simplificada de como funciona um controlador de temperatura de molde tipo água:
1. A bomba de circulação empurra a água através do sistema
2. O sistema de aquecimento aquece a água até a temperatura definida
3. A água quente flui através dos canais do molde, transferindo calor
4. O sistema de detecção de temperatura mede a temperatura do molde
5. Se a temperatura estiver muito baixa, o sistema de controle sinaliza ao aquecedor para ligar
6. Se a temperatura estiver muito alta, o sistema de refrigeração remove o excesso de calor
7. O sistema de alívio de pressão esgota o líquido refrigerante se a pressão ficar perigosamente alta

Ao controlar com precisão a temperatura do molde, esses sistemas ajudam a minimizar defeitos, otimizar os tempos de ciclo e melhorar a qualidade geral e a consistência das peças na moldagem por injeção. Investir em um bom sistema de controle de temperatura do molde adaptado às suas necessidades específicas de moldagem pode levar a ganhos significativos de eficiência de fabricação.

Impacto da temperatura do molde na moldagem por injeção

Efeitos da baixa temperatura do molde

1. Má aparência e acabamento da superfície

• Uma baixa temperatura do molde reduz a fluidez do plástico fundido, o que pode resultar em enchimento incompleto e um acabamento superficial menos brilhante, especialmente para materiais como ABS.
• Se a temperatura do molde for muito baixa para superfícies texturizadas, o fundido poderá não preencher completamente os detalhes finos da textura, levando a uma replicação deficiente da superfície do molde.

2. Aumento de tensões internas e empenamento

• Uma baixa temperatura do molde provoca um rápido resfriamento e “congelamento” das moléculas, gerando tensões internas na peça.
• O resfriamento e o encolhimento desiguais devido às baixas temperaturas do molde podem levar ao empenamento e à instabilidade dimensional da peça moldada.
• Linhas de solda visíveis podem se formar na superfície da peça, reduzindo sua resistência.

3. Mudanças nas propriedades mecânicas

• Baixas temperaturas do molde podem reduzir a resistência à tração da peça moldada em comparação com temperaturas mais altas do molde.
• O resfriamento rápido em baixas temperaturas pode aumentar a fragilidade da peça e diminuir sua resistência ao impacto e à fadiga.

4. Tempos de ciclo mais longos

• Embora as baixas temperaturas do molde possam reduzir o tempo de resfriamento, elas exigem pressões de injeção mais altas para preencher a cavidade devido à reduzida fluidez do fundido.
• Isto pode aumentar o tempo geral do ciclo, especialmente para materiais cristalinos que requerem resfriamento suficiente para estabilidade dimensional.

Efeitos da alta temperatura do molde

1. Melhor acabamento superficial e aparência

• Uma temperatura mais alta do molde permite que o plástico flua mais facilmente e preencha detalhes finos da superfície, resultando em um acabamento superficial mais brilhante e atraente, especialmente para materiais como ABS.
• A composição plástica fica mais próxima da superfície do molde em temperaturas mais altas, levando a uma melhor replicação da textura.

2. Propriedades mecânicas aprimoradas

• Temperaturas mais altas do molde podem melhorar a resistência à tração da peça moldada em comparação com temperaturas mais baixas do molde.
• Para plásticos cristalinos, uma alta temperatura do molde permite mais tempo para a cristalização, aumentando a rigidez e a resistência ao calor da peça.

3. Redução de tensões internas e empenamentos

• As altas temperaturas do molde retardam o processo de resfriamento, permitindo que as moléculas relaxem e se orientem de maneira mais uniforme, reduzindo as tensões residuais na peça.
• O resfriamento mais gradual em temperaturas mais altas do molde minimiza o encolhimento diferencial e o empenamento da peça moldada.

4. Maiores tempos de ciclo e potencial para defeitos

• A principal desvantagem das altas temperaturas do molde é o maior tempo de resfriamento necessário, o que aumenta o tempo geral do ciclo e reduz a produtividade.
• Temperaturas excessivamente altas podem fazer com que o plástico grude no molde, criando pontos brilhantes ou outros defeitos superficiais.
• Há um risco maior de formação de rebarbas e rebarbas se a temperatura do molde for muito alta, pois o plástico permanece fundido por mais tempo.

5. Possível degradação das propriedades do material

• Alguns polímeros podem sofrer degradação térmica ou oxidação se processados em temperaturas de molde excessivamente altas, levando a uma redução no peso molecular e nas propriedades mecânicas.
• A combinação de alta temperatura do molde, alta temperatura de fusão e longo tempo de residência representa o maior risco de degradação do material durante a moldagem.

Medidas para controlar melhor a temperatura do molde

1. Utilize controladores de temperatura do molde

• Os controladores de temperatura do molde são dispositivos essenciais que regulam e mantêm temperaturas precisas do molde. Eles funcionam tanto para fins de aquecimento quanto de resfriamento.
• Selecione um controlador de temperatura de molde com capacidade de vazão e pressão suficientes para atender às necessidades de seu molde específico.

2. Monitore as taxas de fluxo do líquido refrigerante

• Uma taxa de fluxo de refrigerante adequada é crítica, pois determina a rapidez com que o molde pode ser resfriado, influenciando tanto a qualidade do produto quanto o tempo de ciclo.
• Verifique se a vazão não é nem muito baixa, o que pode causar um controle deficiente da temperatura, nem muito alta, o que pode ser um desperdício e ineficiência.

3. Estabeleça o controle do gradiente de temperatura

• Mantenha uma temperatura consistente em todo o molde para evitar defeitos. Um controle adequado do gradiente de temperatura minimiza as tensões internas na peça moldada.
• Os projetistas de moldes devem se esforçar para manter um diferencial de temperatura não superior a 5°C entre o núcleo e a cavidade para reduzir o empenamento.

4. Otimize o design do canal de resfriamento

• A localização, a profundidade e a inclinação dos canais de resfriamento afetam significativamente a uniformidade da temperatura da superfície do molde.
• Procure obter uma temperatura uniforme da superfície do molde otimizando a profundidade do canal de resfriamento (idealmente 1-2,5 vezes o diâmetro do canal) e o passo (2,5-3 vezes o diâmetro do canal).

5. Selecione materiais de molde apropriados

• O material do molde tem um impacto profundo na troca de calor. Considere a condutividade térmica ao selecionar os materiais do molde.
• Para aplicações de alta tolerância, ligas de cobre podem ser necessárias para manter um diferencial de baixa temperatura e reduzir o empenamento, enquanto materiais mais baratos, como o aço H13, podem ser usados para peças de tolerância mais baixa.

6. Implementar técnicas rápidas de aquecimento e resfriamento

• A moldagem por ciclo térmico rápido (RHCM) envolve aquecer rapidamente o molde acima do ponto de fusão para facilitar o fluxo do plástico e, em seguida, resfriá-lo rapidamente para acelerar a solidificação.
• O RHCM pode melhorar a qualidade e a precisão da superfície, mas consome muita energia e deve ser reservado para aplicações especiais.

Ao implementar essas medidas e monitorar continuamente o desempenho da temperatura do molde, os moldadores por injeção podem obter um controle mais rígido sobre esse parâmetro crítico do processo. Isso leva à melhoria da qualidade das peças, redução de defeitos e tempos de ciclo otimizados para maior eficiência de fabricação.

Temperatura de moldagem por injeção para diferentes plásticos

A tabela a seguir resume as temperaturas recomendadas de moldagem por injeção para diferentes plásticos:

Nota: A faixa ideal de temperatura de moldagem depende da classe específica, dos aditivos, da geometria da peça, do equilíbrio desejado de propriedades e do tempo de ciclo. O controle cuidadoso da temperatura do fundido e do molde é fundamental para alcançar alta qualidade das peças e eficiência de fabricação na moldagem por injeção.