Projeto de nervuras de moldagem por injeção: fundamentos para resistência ideal da peça

O design adequado das nervuras é essencial para atingir a resistência ideal da peça, mantendo a capacidade de fabricação e a relação custo-benefício. Quando implementadas estrategicamente, as nervuras podem evitar empenamento, suportar recursos isolados, reduzir o consumo de material e melhorar o fluxo do molde. No entanto, projetar nervuras eficazes requer uma compreensão completa das propriedades do material, processos de moldagem e princípios de design.

Este artigo se aprofunda nos fundamentos do design de nervuras de moldagem por injeção, explorando considerações-chave como geometria de nervura, seleção de material e diretrizes de design. Ao dominar esses fundamentos, engenheiros e designers podem criar peças que não apenas atendem aos requisitos de resistência, mas também otimizam a eficiência da produção e a qualidade do produto.

O que é Rib?

As nervuras são um recurso de design importante na moldagem por injeção de plástico que aumenta a resistência e o suporte das peças sem aumentar a espessura geral da parede.

As nervuras são estruturas finas, semelhantes a paredes, que se estendem perpendicularmente a uma parede ou plano em peças moldadas por injeção, servindo para adicionar suporte e rigidez à peça, aumentar a resistência sem aumentar a espessura da parede e substituir seções espessas da parede para evitar defeitos como marcas de afundamento, empenamentos e vazios.

Qual é a finalidade das nervuras no projeto de moldes?

As nervuras na moldagem por injeção atendem a vários propósitos críticos na design de peças plásticas:

1. Prevenir empenamento: As nervuras ajudam a evitar empenamento reforçando paredes finas. Paredes grossas podem levar a um resfriamento desigual, causando tensões internas que resultam em empenamento. Ao usar nervuras, as peças podem ter paredes mais finas que resfriam mais uniformemente, reduzindo o risco de empenamento.
2. Suporte a outros recursos: As nervuras fornecem suporte estrutural para recursos isolados, como bosses, que são usados como pontos de fixação. Esses recursos exigem suporte adicional para manter a integridade estrutural, e as nervuras os conectam às paredes laterais ou fornecem reforço quando estão muito longe das paredes laterais.
3. Reduzir o uso de materiais: Nervuras estrategicamente posicionadas podem aumentar a rigidez em áreas críticas sem aumentar a espessura geral da peça. Isso permite um design leve que usa menos material, mas ainda atende aos requisitos de resistência.
4. Melhore o fluxo do molde: As nervuras projetadas corretamente podem melhorar o fluxo de plástico fundido para dentro do molde, garantindo melhor enchimento e reduzindo a probabilidade de defeitos. Essa dupla função de melhorar o fluxo do molde enquanto adiciona resistência torna as nervuras um recurso de design essencial.

Quais são as diferenças entre nervuras e reforços?

Gussets são como peças fortes de material usadas para tornar cantos, paredes e conexões em estruturas muito mais fortes. Pense neles como nervuras especiais projetadas para lidar com o estresse e distribuí-lo uniformemente.

Geralmente em formato de triângulos ou retângulos, os reforços funcionam como conectores fortes, mantendo as peças unidas e tornando as juntas muito mais estáveis.

Você frequentemente encontrará reforços em coisas como pontes (vigas de treliça) e edifícios (sistemas de reforço lateral), onde eles unem partes diagonais e ajudam a carregar cargas pesadas. Eles também são usados em objetos de plástico para reforçar pontos fracos.

Em resumo, enquanto nervuras e reforços são usados para melhorar a integridade estrutural de uma peça, os reforços adicionam principalmente suporte a superfícies planas. Em contraste, reforços focam em reforçar juntas e conexões entre diferentes componentes.

Quais são as diretrizes de projeto de nervuras plásticas?

Espessura da costela

A espessura da nervura não deve exceder 60% da espessura nominal da parede. Para materiais brilhantes, pode ser necessário reduzi-la para 40% para evitar defeitos de superfície, porque nervuras mais grossas podem levar a problemas como empenamento ou marcas de afundamento, enquanto nervuras mais finas podem não preencher adequadamente devido à viscosidade do plástico.

Se uma nervura tiver que variar em espessura, faça a transição gradualmente para minimizar concentrações de estresse e variações de resfriamento, que podem causar empenamento. Além disso, a distância de transição deve ser pelo menos três vezes a mudança na espessura.

Remoção de núcleo de costela

Para nervuras espessas inevitáveis, a perfuração pode ser usada para reduzir possíveis defeitos.

Altura da costela

Limite a altura da nervura a três vezes a espessura da nervura para evitar preenchimento insuficiente. Se necessário, use várias nervuras menores em vez de uma única grande.

Espaçamento das costelas

Coloque várias nervuras com um espaço de pelo menos 2 a 3 vezes a espessura nominal da parede. Um padrão escalonado pode ajudar a reduzir a deformação durante o resfriamento.

Ângulo de inclinação da nervura

Aplique um ângulo de inclinação de 0,5 a 1,5 graus para facilitar a ejeção fácil da peça. Somente nervuras de esmagamento devem ser feitas sem um ângulo de inclinação.

Raios das costelas

Inclua um raio onde a nervura cruza com a base ou parede lateral, normalmente de 0,5 a 1 vez a espessura da parede, para reduzir as concentrações de tensão e aumentar a resistência.

O ângulo de intersecção

As nervuras nem sempre precisam cruzar as paredes laterais em 90 graus. Interseções anguladas podem aumentar a rigidez sem aumentar a espessura das nervuras. Lembre-se de que é preciso ter cuidado para evitar espessura excessiva nas interseções, o que pode causar marcas de afundamento na superfície oposta.

Quais materiais são usados para fabricar costelas?

Ao selecionar materiais para nervuras em peças moldadas por injeção, a escolha geralmente depende dos requisitos específicos da aplicação, como resistência, flexibilidade e resistência ambiental.

Os materiais comuns usados para fazer costelas incluem:

1. ABS (Acrilonitrila Butadieno Estireno):
   1. Conhecido por sua boa resistência ao impacto e tenacidade.
   1. Adequado para aplicações que exigem resistência e rigidez.
2. Policarbonato (PC):
   1. Oferece alta resistência ao impacto e clareza.
   1. Usado em aplicações onde transparência e resistência são necessárias.
3. Polipropileno (PP):
   1. Oferece excelente resistência química e flexibilidade.
   1. Ideal para peças que exigem resistência à fadiga e baixa absorção de umidade.
4. Nylon (Poliamida, PA):
   1. Conhecido por sua alta resistência e resistência ao desgaste.
   1. Adequado para peças expostas a esforços mecânicos e que exigem durabilidade.
5. PBT (polibutileno tereftalato):
   1. Oferece boa resistência química e estabilidade dimensional.
   1. Usado em aplicações automotivas e elétricas.
6. Poliestireno (PS):
   1. Oferece boa rigidez e facilidade de processamento.
   1. Adequado para aplicações menos exigentes, onde o custo é uma preocupação principal.
7. Polissulfona (PSU):
   1. Conhecido por sua alta resistência química e a altas temperaturas.
   1. Usado em aplicações que exigem estabilidade térmica e tenacidade.

O design eficaz de nervuras é um aspecto crucial da criação de peças moldadas por injeção fortes, eficientes e de alta qualidade. Ao entender e aplicar os princípios descritos neste artigo, engenheiros e designers podem melhorar significativamente a integridade estrutural de seus componentes plásticos, ao mesmo tempo em que otimizam o uso do material e a capacidade de fabricação.