A técnica de moldagem por injeção é utilizada na fabricação de moldes de injeção para peças idênticas, conhecidas como componentes moldados. Esse processo requer alta pressão, e o plástico fundido ou outro material é injetado em uma cavidade do molde para a moldagem por injeção de plástico.
A segunda etapa ocorre dentro do molde, onde a substância esfria e solidifica, conformando-se aos contornos da cavidade. A parte moldada é então removida após a abertura do molde. O procedimento é repetido diversas vezes para criar várias peças idênticas.
Além disso, o aço extremamente resistente é comumente usado em moldes de injeção, construídos para suportar a alta pressão e o calor gerados durante o processo de moldagem por injeção. Para produzir peças precisas e consistentes, os moldes devem ser de alta precisão.
A qualidade do produto final é significativamente influenciada pelo projeto do molde, que pode ser complexo devido a considerações como o tipo de material a ser moldado, o formato pretendido do item final e os procedimentos de produção envolvidos.
As peças moldadas são utilizadas em diversos produtos, desde utensílios domésticos simples até componentes mecânicos complexos usados em setores como o automotivo, o eletrônico e o de dispositivos médicos. A moldagem por injeção é um método de produção bastante popular para diversos produtos devido à sua adaptabilidade e custo acessível.
Produtos de Moldagem por Injeção: Equipamentos e Processos
Utilizando máquinas especializadas, o processo industrial de moldagem por injeção cria componentes moldados a partir de materiais termoplásticos ou termofixos. Os seguintes componentes são essenciais na fabricação de produtos moldados por injeção:
Equipamentos
Os seguintes equipamentos são utilizados durante o processo de moldagem por injeção:
- Máquina de moldagem por injeção: Esta máquina contém componentes como uma tremonha, um cilindro de aquecimento, um parafuso de movimento alternativo e uma prensa de molde, que constituem a parte principal do processo de moldagem por injeção. Os grânulos de plástico são derretidos pela máquina e injetados sob pressão sólida no molde para formar a peça moldada.
- Cavidade do molde: Este instrumento, geralmente feito de aço ou alumínio, dá forma ao plástico. Duas partes do molde são unidas durante o processo de moldagem por injeção.
- Funil de materiais: Antes de serem introduzidas no cilindro de aquecimento da máquina de moldagem por injeção, as pastilhas de plástico são mantidas aqui.
- Barril de aquecimento: Nesta etapa do processo de moldagem por injeção, os grânulos de plástico são derretidos para que fiquem prontos para serem injetados no molde.
- Parafuso alternativo: Esta parte da máquina de moldagem por injeção aquece o plástico antes de direcioná-lo para o molde.
- Grampo de molde: Este sistema aplica a pressão necessária para injetar o plástico fundido no molde, mantendo-o fechado durante o processo de moldagem por injeção.
- Sistema de refrigeração: Este sistema é utilizado para resfriar os componentes moldados por injeção após sua fabricação. Isso pode ser feito resfriando o sistema com ar, água ou uma combinação dos dois.
Esses são os elementos essenciais de uma configuração para moldagem por injeção. Dependendo das necessidades específicas do processo de moldagem por injeção, equipamentos auxiliares adicionais também podem ser empregados, como granuladores, secadores de material e unidades de controle de temperatura.
Unidade de Injeção de Plástico
Na moldagem por injeção, o material plástico é derretido e injetado na cavidade do molde por meio de uma unidade de injeção de plástico. O material plástico é derretido e injetado no molde utilizando um cilindro aquecido, uma rosca e um bico.
A substância plástica é então colocada no cilindro, onde a rosca móvel a aquece e mistura. Na etapa seguinte, o bico injeta o material plástico na cavidade do molde assim que este atinge a temperatura e a consistência adequadas, onde esfria e endurece para criar o resultado desejado.
Para manter uma produção constante e de alta qualidade, a unidade de injeção de plástico, que é uma parte crucial do processo de moldagem por injeção, deve ser gerenciada adequadamente.
Unidade de fixação de molde
Na moldagem por injeção, as duas metades do molde devem ser firmemente fechadas e mantidas juntas durante os processos de injeção e resfriamento pelo dispositivo de fechamento do molde. A força de fechamento necessária para manter as metades do molde firmemente unidas e impedir que qualquer material plástico vaze da cavidade do molde é aplicada e mantida pelo dispositivo.
Uma placa fixa e uma placa móvel, acopladas a um sistema hidráulico ou mecânico, compõem a unidade de fechamento do molde. As duas placas são aproximadas quando o molde é colocado na máquina, e uma força de fechamento é então aplicada para manter o molde fechado.
A quantidade de força de fechamento necessária varia dependendo do tamanho, da complexidade e do tipo de plástico utilizado, bem como do molde. Para garantir uma fabricação segura e eficaz, a unidade de fechamento do molde, uma parte crucial do processo de moldagem por injeção, deve ser monitorada de perto.
Processos: Moldagem por Injeção de Polímeros Termoplásticos
O processo de moldagem por injeção de polímeros termoplásticos normalmente envolve o seguinte:
O molde
A moldagem por injeção de polímeros termoplásticos depende muito do molde de injeção. Trata-se de um dispositivo usado para moldar o plástico fundido no produto final desejado. A cavidade e o núcleo, os dois componentes principais do molde, são normalmente construídos para se encaixarem e criarem uma forma tridimensional.
Após ser injetado na cavidade do molde, o material plástico esfria e endurece, assumindo a forma do molde. O formato e o tamanho finais do produto são determinados pelo projeto do molde, tornando-o um componente crítico do processo de moldagem por injeção.
O molde deve ser cuidadosamente desenvolvido para garantir que o material plástico flua sem esforço para todas as cavidades e que o processo de resfriamento seja rápido e uniforme. Além disso, o molde deve ser construído com materiais que suportem as altas temperaturas e pressões utilizadas no processo de moldagem por injeção.
Como o molde é reutilizável durante a injeção, ele pode ser usado para criar inúmeras peças idênticas. Para mantê-lo em boas condições e capaz de continuar produzindo peças de alta qualidade, o molde pode precisar ser limpo e receber manutenção regularmente.
Molde de duas placas
Na injeção de polímeros termoplásticos, o molde de duas placas é um tipo típico de molde. Ele consiste em duas partes fixadas em duas placas da máquina de moldagem: a metade da cavidade e a metade do núcleo. O molde de duas placas recebe esse nome por ter um design bipartido com uma linha divisória que separa as duas partes do molde.
A função do molde de duas placas é moldar o plástico fundido no formato final desejado. O material plástico é injetado na metade da cavidade do molde através de um canal de alimentação na linha de separação. A cavidade é preenchida com o material plástico, que então esfria e solidifica. A peça finalizada é liberada quando as duas metades do molde são separadas.
Como requer apenas duas placas e alguns componentes simples, o molde de duas placas é um tipo de molde relativamente fácil e acessível. Funciona bem para componentes com geometria simples, incluindo curvas planas ou arredondadas.
No entanto, pode não ser adequado para peças com geometrias mais complexas, pois o preenchimento da cavidade com plástico pode ser difícil nessas circunstâncias. Na moldagem por injeção, o molde de duas placas é versátil e frequentemente utilizado, especialmente para peças simples e lotes de produção modestos.
Molde de três placas
O molde de três placas é um dos moldes utilizados na moldagem por injeção de polímeros termoplásticos. Comparado ao molde de duas placas, ele possui mais recursos e versatilidade por ter três placas: duas móveis e uma fixa.
O objetivo do molde de três placas é moldar as peças plásticas injetadas no formato final desejado. O material plástico é injetado na cavidade do molde, em parte, através de um canal de injeção localizado na linha de separação.
Assim que o plástico fundido entra na cavidade do molde, as duas placas móveis se separam da placa fixa, permitindo que o objeto de plástico seja expelido do molde. A terceira placa no molde de três placas, situada entre a cavidade e a metade do núcleo, é chamada de placa de distribuição ou subplaca.
Com o uso dessa placa, é possível criar um sistema de canais exclusivo que direciona o fluxo de material plástico para diversas cavidades ou locais dentro de uma mesma cavidade. Como resultado, o processo de moldagem por injeção torna-se mais flexível e eficaz.
Na produção de itens maiores, onde o uso de um molde de duas placas resultaria em um molde maior ou exigiria a instalação de recursos adicionais, como extratores, o molde de três placas é frequentemente empregado. Ao incluir diversas cavidades no projeto do molde, o molde de três placas pode produzir várias peças em um único ciclo.
O molde de três placas é um tipo de molde versátil e eficaz, frequentemente utilizado no processo de moldagem por injeção, especialmente para peças maiores e grandes lotes de produção.
Reutilização do canal de injeção e do canal de distribuição em moldes de duas e três placas
O material utilizado, a geometria da peça e as qualidades desejadas do produto final influenciam a quantidade de canais de injeção e de distribuição que podem ser reutilizados na moldagem por injeção. A reutilização desses canais é uma prática comum na indústria de moldagem por injeção, pois pode reduzir custos e desperdício.
Além disso, o canal de injeção e o canal de distribuição são normalmente fixados ao objeto moldado em um molde de duas placas, e o conjunto como um todo é ejetado do molde. O item pode então ser separado manualmente do canal de injeção e do canal de distribuição, podendo ser reutilizado em outros ciclos de moldagem.
A reutilização de canais de injeção e de distribuição pode exigir procedimentos de processamento adicionais, incluindo moagem ou refusão, para garantir que o material esteja em uma forma adequada para reutilização. Em um molde de três placas, o processo de ejeção separa o canal de injeção e de distribuição do objeto moldado, e o canal de injeção é frequentemente reutilizado em ciclos de moldagem subsequentes.
A placa de canais de injeção geralmente é removível, facilitando o acesso ao sistema de canais e a reutilização do bico de injeção e dos canais de distribuição. É crucial lembrar que a reutilização do bico de injeção e dos canais de distribuição pode impactar significativamente a consistência e a qualidade do produto final.
No entanto, materiais reutilizados podem apresentar impurezas ou problemas de consistência que afetam a resistência ou a durabilidade do material plástico. Para obter produtos consistentes e de alta qualidade, é necessário o monitoramento contínuo do processo de moldagem e da qualidade do material reciclado.
Em geral, a indústria de moldagem por injeção reutiliza canais de injeção e canais de distribuição em moldes de duas e três placas, o que pode ajudar a reduzir custos e desperdícios. Garantir que a qualidade e as características do produto final não sejam comprometidas exige planejamento e gerenciamento rigorosos.
Máquinas de moldagem por injeção
As máquinas utilizadas no processo de moldagem por infecção incluem as seguintes:
Unidades de Injeção
A unidade de injeção, que derrete e injeta o material plástico no molde, é uma parte crucial de uma máquina de moldagem por injeção. Os componentes típicos são o cilindro, o aquecedor, a rosca ou êmbolo, o funil e a unidade de injeção.
Antes de ser colocado no cilindro, o material plástico é alimentado na tremonha e ali mantido. A rosca ou êmbolo em movimento e o calor do aquecedor derretem e homogeneizam o plástico dentro do cilindro. À medida que avança, o material plástico fundido é injetado no molde através de um canal de alimentação pela rosca ou êmbolo.
A função da unidade de injeção é regular com precisão a temperatura, a pressão e a vazão do material plástico durante todo o processo de moldagem por injeção. Isso garante que o material plástico seja homogeneizado uniformemente, derretido corretamente e injetado no molde.
Também é possível alterar a velocidade, a pressão e o volume da unidade de injeção, o que é crucial na moldagem de objetos com geometrias complexas ou tolerâncias rigorosas. Dependendo da aplicação específica, o tipo e o tamanho da unidade de injeção podem variar, com algumas máquinas projetadas para produção em larga escala e outras para moldagem precisa ou em pequena escala.
A unidade de injeção é crucial para a produção de artigos plásticos de alta qualidade e, muitas vezes, é um dos componentes mais importantes na definição do desempenho e das capacidades de uma máquina de moldagem por injeção.
Máquina de parafuso alternativo
Uma máquina de moldagem por injeção, também conhecida como máquina de parafuso recíproco, funde e injeta material plástico no molde utilizando um parafuso que se move em zigue-zague. Devido à sua adaptabilidade, eficácia e capacidade de produzir artigos plásticos de alta qualidade, este equipamento é frequentemente utilizado no setor de moldagem por injeção.
Idealmente, a moldagem por injeção envolve a fusão e a injeção de materiais termoplásticos em um molde usando uma máquina de parafuso recíproco. Os grânulos de plástico são alimentados no cilindro da máquina pelo parafuso recíproco e fundidos, por meio de pressão e calor.
Após ser derretido, o plástico é injetado no molde por meio de um parafuso sob alta pressão para dar ao produto final a forma desejada.
Máquina de pré-plastificação por parafuso ou máquina de dois estágios
A máquina de dois estágios é uma máquina de moldagem por injeção que utiliza duas unidades de injeção independentes; uma para fundir o material plástico e outra para injetá-lo no molde.
O derretimento e a preparação para injeção do material plástico são denominados primeira etapa, ou “plastificação”. Nessa etapa, um parafuso de movimento alternativo produz calor e pressão que derretem o plástico à medida que ele é fornecido à unidade de injeção primária da máquina.
O material plástico derretido é bombeado para o molde durante a segunda etapa, também chamada de etapa de "dosagem". Esta etapa envolve a transferência do plástico derretido da unidade de injeção primária para a unidade de injeção secundária, onde é injetado sob pressão sólida no molde.
Peças grandes e complexas são frequentemente produzidas usando máquinas de dois estágios, pois elas proporcionam um controle superior do processo de moldagem e permitem uma injeção mais precisa do material plástico no molde.
Unidades de Fixação
As seguintes unidades de fixação são utilizadas para fabricar peças moldadas por injeção:
Grampos alternados
Para manter as duas partes do molde unidas durante o processo de injeção, são utilizadas presilhas de articulação na moldagem por injeção. Essas presilhas são projetadas para gerar uma forte força de fechamento, garantindo que o molde permaneça fechado e corretamente orientado durante toda a injeção do material plástico fundido.
As braçadeiras de alavanca aumentam a força de fixação aplicada ao molde por meio de um sistema de articulação. Esse sistema gera uma vantagem mecânica quando a braçadeira é acionada, aumentando a força aplicada ao molde. Como resultado, as braçadeiras podem aplicar muita força com apenas uma pequena força de entrada.
Além disso, as braçadeiras de alavanca são preferidas na moldagem por injeção porque proporcionam uma força de fixação robusta e confiável, que pode ser ajustada para atender às necessidades específicas do processo de moldagem. Ademais, são rápidas de engatar e desengatar, e fáceis de usar, o que contribui para um tempo de ciclo geral mais curto no processo de moldagem.
Grampos Hidráulicos
As braçadeiras hidráulicas são frequentemente utilizadas na moldagem por injeção para manter as duas metades do molde unidas durante o processo de injeção. Para exercer uma forte força de fixação no molde e mantê-lo firmemente fechado e alinhado durante a injeção do material plástico fundido, as braçadeiras hidráulicas utilizam pressão hidráulica.
Uma bomba hidráulica, válvulas de controle e cilindros compõem o sistema hidráulico convencional utilizado no mecanismo de fechamento. Os cilindros movimentam a placa de fechamento ou a placa de montagem do molde quando o sistema hidráulico é ativado, aplicando pressão ao molde durante o processo.
Braçadeiras hidromecânicas
Para manter as duas partes do molde unidas durante o processo de moldagem por injeção, são utilizadas braçadeiras hidromecânicas, também conhecidas como braçadeiras de assistência articulada.
Ao combinar um sistema hidráulico para iniciar o processo de fixação e um mecanismo de alavanca mecânica para aumentar e manter a força de fixação, as braçadeiras hidromecânicas unem os benefícios dos métodos de fixação hidráulicos e mecânicos.
Um cilindro hidráulico que move a placa de fixação em direção à placa fixa gera a força de fixação. Assim que uma determinada força de fixação é atingida, o cilindro hidráulico trava e o mecanismo mecânico de alavanca entra em ação para continuar aplicando a força de fixação.
