A moldagem por injeção é uma das técnicas mais comuns usadas na fabricação de plásticos, na qual as peças são "injetadas" em moldes para formar peças com dimensões específicas. Esse processo depende das considerações de design da peça plástica para alcançar a eficiência no cumprimento das metas de desempenho, da estética e do custo dessas peças. Este artigo analisa as características fundamentais do projeto de uma peça plástica que devem ser consideradas durante a moldagem por injeção, tais como nervuras, saliências, portões, espículas, tolerância e seus efeitos, seleção de materiais e cantos arredondados.
O que é moldagem por injeção de plástico?
O projeto das peças plásticas envolve o desenho de características de subconjuntos e peças a serem feitas de moldagem por injeção, um processo de formação de peças a partir do plástico fundido. Isso é marcado pela obtenção do melhor projeto que tornará as peças resistentes, operacionais e de fabricação econômica.
Fundamentos do processo de moldagem por injeção
Antes de entender o design da peça plástica, vamos ter uma visão geral dos processos importantes da moldagem por injeção de plástico. Esses processos podem incluir;
1. Derretimento
Os pellets de plástico são fornecidos à máquina de moldagem por injeção e, em seguida, aquecidos até atingirem a temperatura máxima. Aqui, os pellets se transformam na forma líquida do plástico. Isso torna o plástico mais flexível e pode ser facilmente modelado em várias formas.
2. Injeção
A injeção de plástico envolve a injeção de plástico derretido na cavidade do molde usando alta pressão. O molde é feito de forma a criar uma determinada peça. Além disso, a pressão garante que o plástico ocupe toda a forma do molde.
3. Resfriamento
Depois que o molde é preenchido com o material plástico, ele precisa ser resfriado para endurecer e, em seguida, ser removido. O resfriamento pode ser feito com a ajuda de ar ou água de resfriamento para o molde. Esse processo transforma o plástico em um material suficientemente duro e pode assumir a forma do molde.
4. Ejeção
Há mais uma operação quando o plástico endurecido é empurrado para fora do molde, se o molde estiver aberto durante o resfriamento. A peça é removida sem ser destruída pelo uso de pinos ejetores ou outros métodos. Em seguida, o molde é fechado para recomeçar a produção da próxima peça plástica.
Chave Considerações sobre Projeto de peças plásticas para moldagem por injeção
Quando se trabalha com moldagem por injeção, o design otimizado de peças plásticas é importante para fazer moldagem por injeção de alta qualidade e competitiva custo de moldagem por injeção. A seguir, discutiremos as considerações importantes sobre o design de peças plásticas para o processo de moldagem por injeção;
1. Geometria da peça
A geometria da peça desempenha um papel importante ao lidar com as formas. Portanto, vamos discutir as diferentes considerações que podemos optar para aumentar a eficácia do processo de moldagem por injeção.
I. Complexidade:
Os projetos são bastante simples ou complexos, o que implica que o custo de um molde dependerá da complexidade de uma peça e do projeto do molde. Além disso, a complexidade do projeto resulta em um grande número de peças. Peças planas, como um painel plano, são mais baratas e fáceis de moldar em comparação com o projeto de uma peça com muitos cortes inferiores ou recursos. Uma das realidades do setor é que projetos complexos exigem o desenvolvimento de moldes complexos, o que, por sua vez, significa um custo maior.
II. Espessura uniforme da parede:
Deve ser uniforme entre as seções no trabalho de design porque a uniformidade resulta em menos problemas de fabricação. Quando uma peça tem paredes finas e paredes grossas, a causa geralmente são as diferentes taxas de resfriamento a que a peça é submetida durante o processo de moldagem. Esse resfriamento pode levar ao empenamento. Nesse caso, o material se dobra, distorce ou afunda marcas, que são amassados na superfície, porque as seções grossas levam mais tempo para esfriar e solidificar do que as seções finas.
2. Ângulos de inclinação
Os ângulos de inclinação são pequenas elevações feitas nas laterais de uma peça para permitir sua fácil separação do molde. Sem ângulos de inclinação, a peça plástica pode ficar alojada no molde, o que sempre será difícil de remover sem comprometer a integridade estrutural da peça e o material do molde. É comum configurar o ângulo de inclinação na faixa de 1 a 3 graus para que a peça possa ser facilmente ejetada sem causar problemas.
3. Tolerância e precisão dimensional
As tolerâncias, por outro lado, são os limites aceitáveis de desvio no que diz respeito às dimensões de uma peça. Essas tolerâncias devem ser precisas para que a peça se encaixe adequadamente e funcione da maneira correta. É claro que existem algumas limitações e requisitos associados a isso, incluindo a possibilidade de tolerâncias mais rígidas, como pequenas variações. No entanto, será dispendioso alcançá-las porque os moldes e o controle de qualidade têm uma alta tolerância. Em contrapartida, os níveis de tolerância mais baixos são muito mais fáceis de manter, mas, ao mesmo tempo, provavelmente influenciam o desempenho ou a interferência da peça.
4. Costelas e chefes
I. Costelas
As nervuras são membros de reforço extras que são incorporados ao interior de uma peça para aumentar sua resistência e rigidez, mas contribuem com uma pequena massa extra para a peça. Elas são usadas dessa forma para ajudar a evitar o empenamento da peça, dando suporte extra a uma parte específica. As marcas de afundamento (amassados onde a nervura encontra a parede principal) devem ser evitadas com nervuras que tenham metade da espessura das paredes ao redor. Esse equilíbrio de espessura auxilia no resfriamento e também diminui a tensão. As nervuras são feitas de material de grau SS 304 para minimizar a curvatura e corrigir a tensão.
II. Chefes
As saliências são partes salientes características que servem principalmente como pontos de ancoragem para fixar outras peças. Elas precisam ser reforçadas, na maioria das vezes com nervuras, para resistir à carga mecânica sem rachar ou alterar sua forma. Os ressaltos também devem ser desenhados com a espessura adequada para que sejam fortes o suficiente para resistir ao teste do tempo.
5. Portões e sprues
I. Portões
Eles são os pontos em que o plástico derretido flui ou entra no molde. A colocação e o design das comportas é outra questão importante que deve ser levada em consideração para garantir que o molde seja preenchido e, mais ainda, para reduzir os defeitos. Os portões normalmente usados são os portões de borda, que são posicionados nas bordas da peça, os portões de pino, que são pequenos portões colocados em um local específico, e os portões submarinos, que são posicionados dentro da peça. Assim, um projeto adequado da porta garante que os materiais sejam preenchidos uniformemente, evitando o desperdício e o desenvolvimento de defeitos.
II. Sprues
O jito é um sistema de canais por meio do qual o plástico derretido é direcionado para a cavidade do molde. O jito geralmente é mais espesso do que os outros canais e costuma ser moldado separadamente para que possa ser facilmente separado do restante do molde quando este estiver sendo montado. O projeto de um padrão de canal simples e eficiente permite reduzir a quantidade de material residual usado, além de facilitar a retirada do molde. O jito deve ser bem projetado de modo a favorecer o fluxo de plástico e também minimizar a quantidade de plástico que precisa ser cortada após a moldagem.
6. Sistemas de ejeção
Função: Quando a peça se solidifica após o resfriamento, os pinos ejetores são empregados para expulsar a peça do molde. Ao projetar o pino ejetor, é importante colocá-lo ao redor da peça de modo que ele não danifique a peça nem cause uma aparência ruim. O bom posicionamento dos pinos ejetores desempenha um papel importante na ejeção fácil e adequada das peças do molde.
| Considerações sobre o design | Diretrizes/Valores importantes | Explicação |
| Complexidade | Preferencialmente, geometrias mais simples | Projetos complexos aumentam o custo e a dificuldade do molde. |
| Espessura uniforme da parede | 1,5 mm - 4 mm | A espessura consistente evita deformações e marcas de afundamento. |
| Ângulo de inclinação | 1° - 3° | Permite a fácil ejeção do molde. |
| Precisão dimensional | ±0,1 mm - ±0,5 mm | Combine com os recursos do processo para obter uma moldagem econômica. |
| Espessura da nervura | 50% de espessura de parede | Ele ajuda a evitar marcas de afundamento e melhora a resistência estrutural. |
| Espessura do chefe | 60% - 80% de espessura nominal da parede | Garante a resistência mecânica e o controle do estresse. |
| Localização do portão | Perto de seções espessas, longe de superfícies visuais | Garante o enchimento adequado e reduz os defeitos. |
| Diâmetro do jito | 1,5 mm - 6 mm | Garante o fluxo suave do plástico fundido. |
| Localização do pino ejetor | Longe de superfícies cosméticas | Garante a ejeção suave da peça sem danos à superfície. |
7. Ajustes de interferência
Os encaixes de interferência são usados quando é necessário conectar furos e eixos de modo que eles sejam capazes de transmitir torque e outros tipos de forças de forma eficiente. Nos ajustes por interferência, as tolerâncias e a temperatura de operação devem ser bem consideradas para permitir uma conexão confiável sem muito esforço na montagem.
O nível de interferência pode ser determinado por equações matemáticas precisas que consideram a tensão de projeto, o coeficiente de Poisson, o módulo de elasticidade e os coeficientes geométricos. A força de montagem necessária para os ajustes de interferência também é estimada por esses cálculos.
8. Filetes e cantos arredondados no projeto de peças plásticas
Isso causa concentração de tensão e defeitos nos componentes plásticos, caso sejam usados cantos afiados. Valores maiores de tamanho de filete, ou seja, cantos arredondados, reduzem o nível de concentração de tensão e, ao mesmo tempo, permitem o fluxo livre e mais fácil do material plástico durante o processo de moldagem. É fundamental criar princípios de design do raio do canto para evitar os problemas de espessura uniforme da parede e de encolhimento.
9. Buracos
I. Furos passantes
Os furos que passam diretamente pela espessura da peça são mais usados e mais fáceis de criar do que outros tipos de furos. Do ponto de vista estrutural, eles são mais fáceis de controlar durante o projeto do molde. Eles podem ser produzidos com o emprego de núcleos fixos nas partes deslizantes e estacionárias do molde ou com apenas um núcleo na parte deslizante e na parte estacionária do molde. O primeiro forma duas vigas cantilever com braços curtos sob a influência do plástico fundido, mas sofre uma alteração insignificante.
O último forma uma viga de suporte simples com deformação insignificante. Para evitar essa condição, um dos diâmetros do núcleo deve ser ligeiramente maior e o outro ligeiramente menor do que o outro, de modo que todas as faces de contato sejam tão lisas quanto possível.
II. Furos cegos
Os furos cegos, ou seja, furos que não são feitos através da peça, são mais difíceis de moldar. Eles geralmente são construídos usando um núcleo de viga cantilever e o núcleo tende a se dobrar com o impacto do plástico fundido, produzindo assim furos com formato irregular. Os furos cegos são furos que terminam abruptamente e, em geral, a profundidade do furo cego não deve ser superior a duas vezes o diâmetro do furo.
Para furos cegos de diâmetro igual a 1, sua espessura deve ser de 5 mm ou menos, enquanto a profundidade não deve exceder o diâmetro. A espessura da parede inferior do furo cego deve ser de pelo menos um sexto do diâmetro do furo para evitar o encolhimento.
III. Furos laterais
Os furos laterais são feitos por meio de núcleos laterais, o que gera custos de molde e manutenção do molde, pois o comprimento dos núcleos laterais pode ser um problema, já que eles podem se partir. Para enfrentar esses desafios, o projeto pode se tornar eficiente como forma de corrigir as ineficiências atuais e, consequentemente, os custos.
10. Conexões de encaixe no projeto de peças plásticas
As montagens de encaixe são fáceis de usar e não agridem o meio ambiente, pois não são necessários outros fixadores. Eles são o engate de uma parte saliente além de uma extensão externa em outro membro, no qual a deformação elástica das partes permite a formação de uma chave de intertravamento. Há principalmente três tipos de encaixes de pressão: cantilever, anular e esférico.
Dois ângulos críticos estão envolvidos no projeto do snap-fit: o lado da retração e o lado da entrada. Normalmente, o lado da retração deve ser mais longo do que o lado da gaxeta para obter um melhor desempenho de travamento. A deflexão permitida da estrutura pode ser encontrada por equações específicas para um determinado snap-fit usando as constantes do material e os coeficientes geométricos.
11. Acabamento e texturas da superfície
As maneiras a seguir podem nos ajudar a obter acabamentos e texturas de superfície eficientes para o produto final;
- Alcançando a estética desejada: O acabamento da superfície de uma peça não apenas determina a aparência da peça, mas também a sensação de toque da peça. O projetista define a textura ou o acabamento de acordo com as necessidades estéticas, como fosco ou brilhante.
- Impacto da textura na liberação do molde: Observa-se que a natureza da textura da superfície desempenha um papel importante na determinação da facilidade com que a peça pode ser liberada do molde. Formas complexas podem impor alguns desafios extras que devem ser alheios ao projeto para facilitar a liberação do molde.
- Técnicas de acabamento de superfície: O processamento adicional, que inclui polimento, lixamento ou aplicação de uma camada final, pode ser empregado para obter o acabamento ideal.
12. Tolerâncias e estabilidade dimensional
Portanto, as considerações a seguir também ajudarão a aumentar a eficiência dos projetos de peças plásticas.
- Projetando para tolerâncias apertadas: Componentes com níveis de tolerância mais rigorosos proporcionam um ambiente desafiador para o projeto do molde, com maiores problemas de controle do processo de moldagem real. Alguns pontos importantes devem ser considerados para atender às diferenças no fluxo de material e no resfriamento.
- Contabilização do encolhimento do material: Para controlar o encolhimento do material, os projetistas devem definir o tamanho da cavidade do molde um pouco menor. O uso desse formato ajuda a garantir que a peça final atenda às dimensões necessárias.
- Considerações sobre ferramentas: Portanto, a ferramenta deve ser precisa nas dimensões e ter boa manutenção para aumentar a estabilidade dimensional das peças moldadas.
13. Seleção de materiais
Portanto, os usuários são incentivados a garantir que selecionem o material apropriado que lhes permitirá alcançar o desempenho necessário das peças moldadas. Todos os termoplásticos, incluindo a variedade amorfa e semicristalina, têm suas próprias características. Os fatores incluem a resistência mecânica dos materiais a serem incorporados e sua cristalização, bem como sua higroscopicidade.
14. Análise do fluxo do molde
A parte do projeto também envolve a análise do fluxo do molde. Portanto, podemos otimizá-lo usando o seguinte processo;
- Importância da simulação do fluxo de materiais: A análise do fluxo do molde tem como objetivo determinar como o plástico fundido deve fluir dentro do molde. Assim, ela pode ajudar a identificar áreas de retenção de ar, linhas de solda e fluxo irregular.
- Identificação de possíveis problemas: Pode ser evidenciado que a simulação pode identificar alguns problemas antes da fabricação, que os projetistas podem corrigir para a parte do projeto do molde.
- Otimização do projeto da peça para o fluxo do molde: As alterações que podem ser feitas com base no fluxo do molde ajudam a melhorar a qualidade da peça e a minimizar as taxas de defeitos.
15. Prototipagem e testes
Portanto, aqui estão algumas técnicas de prototipagem e teste que podemos usar para aumentar a eficácia da parte do design.
- Usando técnicas de prototipagem rápida: Técnicas como a prototipagem rápida ajudam os projetistas a construir protótipos da peça de reposição e a testar e avaliar a peça física antes de adotá-la para a fabricação.
- Realização de testes físicos: Os protótipos submetidos a testes que incorporam essa parte permitem avaliar o desempenho, a durabilidade e a capacidade da peça de cumprir a função pretendida. Isso agrega valor adicional, pois dá uma ideia dos aprimoramentos que podem ser feitos em seu design.
- Iteração de projetos antes da produção final: Com base nos resultados dos testes, pode ser possível ajustar o projeto da peça e resolver seus problemas, além de melhorar seu desempenho.
Erros comuns de design e como evitá-los durante o design
Aqui estão alguns erros importantes que devemos evitar ao projetar peças plásticas.
- Seleção inadequada de materiais: A seleção de um material inadequado prejudica o desempenho da peça e a capacidade de fabricação da mesma. É necessário escolher os materiais certos que atendam às necessidades da peça.
- Ignorando os ângulos de inclinação: Por exemplo, ter ângulos de inclinação pequenos pode resultar em problemas com a ejeção da peça e o desgaste do molde. Certifique-se de que os ângulos de inclinação estejam incluídos no layout.
- Geometria de peça excessivamente complicada: Essas formas complicam o molde e sua fabricação e aumentam o custo do molde. Diminua a complexidade dos projetos o máximo possível para aumentar sua capacidade de fabricação.
- Espessura inadequada da parede: Porosidade, inconsistência na espessura ou variações na espessura da parede afetam negativamente o produto com problemas como empenamento e marcas de afundamento. É importante manter a espessura da parede da peça constante para evitar variações na espessura das paredes.
Conclusão
Concluindo, vários fatores devem ser considerados ao projetar uma peça plástica para moldagem por injeção, ou seja, tipos de furos, saliências, encaixes de pressão ou de interferência e muitos outros, como tolerâncias, materiais necessários e raios de canto. Com o conhecimento desses princípios, os projetistas podem desenvolver peças moldadas de boa qualidade, duradouras e de fabricação barata. A elaboração de projetos de acordo com as características do projeto e as condições ambientais garante os melhores resultados e a estabilidade.
Perguntas frequentes
Q1. Por que o projeto da peça é importante na moldagem por injeção?
Isso nos ajudará a obter eficácia operacional e processual. Porque o projeto de manufatura incorpora estratégias que podem produzir a peça de forma eficaz com alta precisão, menos defeitos e uso reduzido de material.
Q2. O que são furos passantes?
Os furos passantes são aqueles que atravessam uma peça inteira e são relativamente mais fáceis de moldar e controlar.
Q3. O que são buracos cegos?
Os furos cegos não se estendem por uma peça e podem ser mais difíceis de moldar, pois o furo pode ser dobrado e deformado.
Q4. A que se referem os furos laterais na moldagem por injeção?
Os orifícios laterais são feitos com núcleos laterais, o que pode aumentar a complexidade do molde e, consequentemente, o custo de produção. custo do molde de injeção.
Q5. Como os chefes devem ser projetados?
Também deve haver filetes nas conexões e uma espessura da parede do molde de injeção. Assim, elas podem ajudar a suportar o estresse da peça. Além disso, as saliências também devem ser incluídas na estrutura da peça.
Q6. Qual é o significado de uma conexão snap-fit?
Na conexão snap-fit, uma peça é flexionada elasticamente para se encaixar em outra, de modo que não sejam usados fixadores mecânicos diretos.
Q7. Como calculamos a interferência que deve ser feita?
A interferência é obtida por meio da tensão de projeto, do coeficiente de Poisson e dos coeficientes geométricos.
Q8. O que são níveis de tolerância na moldagem por injeção de plásticos?
Os limites de tolerância compreendem tolerâncias de uso geral, média e alta precisão, que determinam a qualidade e os preços dos produtos. moldagem por injeção produtos.