Processo de moldagem por injeção: 6 etapas, parâmetros principais e seleção da máquina

O processo de moldagem por injeção é geralmente descrito como complicado. Não é; é implacável. Quatro variáveis ​​decidem se uma cavidade é preenchida de forma limpa – temperatura de fusão, velocidade de injeção, pressão de retenção e tempo de resfriamento – e a única tarefa real da máquina é repeti-las de forma idêntica, injeção após injeção, turno após turno. A geometria do parafuso, a resposta do servo e a resolução do controle existem para tornar essa repetição possível.

Uma prensa de 300 toneladas operando com uma carcaça de polipropileno de 2,5 mm gastará cerca de metade de cada ciclo sem fazer nada além de esperar que a peça solidifique. Esse único fato orienta a maior parte do que se segue: como a janela do processo é definida, que tipo de máquina se adapta a cada peça e por que dois fornecedores que cotam a mesma tonelagem podem oferecer custos unitários muito diferentes.

O processo de moldagem por injeção em seis etapas

O ciclo é uma sequência mecânica fixa e cada estágio tem uma duração mensurável. A fixação aumenta a tonelagem até que as metades do molde estejam travadas. A unidade de injeção então empurra o material fundido para dentro da cavidade a uma velocidade controlada e a pressão de retenção assume o controle na troca, permanecendo ligada até que a comporta congele. Segue-se o resfriamento – o estágio que a maioria das pessoas subestima – e para uma peça de parede de 2–3 mm normalmente consome 40–60% de todo o ciclo, uma faixa repetida em manuais gerais de moldagem. As placas então se abrem e o sistema ejetor empurra a peça para fora antes que a sequência seja reiniciada.

Leia essa distribuição como um orçamento. Se o resfriamento detém a participação majoritária, o retorno mais rápido geralmente vem do layout do resfriamento do molde e do projeto das peças, e não de uma bomba maior. Comprar tonelagem para resolver um problema de refrigeração é um dos erros de compra mais comuns na indústria.

Dentro da máquina: quatro sistemas que repetem o ciclo

Uma máquina é tão consistente quanto o seu subsistema mais fraco, e os subsistemas interagem. Uma unidade de injeção rápida combinada com uma pinça lenta não oferece nenhum benefício ao ciclo.

Unidade de injeção

O parafuso derrete, mede e injeta. O diâmetro do parafuso e a relação comprimento/diâmetro definem o tamanho do disparo e o histórico de cisalhamento do fundido; um parafuso superdimensionado para o trabalho aumenta o tempo de permanência e pode degradar resinas sensíveis ao calor.

Unidade de fixação

Mecanismos articulados, hidromecânicos ou de duas placas geram força de fixação e mantêm o molde fechado contra a pressão da cavidade. A rigidez da placa e o espaçamento das barras de ligação são tão importantes quanto a tonelagem, uma vez que os moldes se tornam grandes ou com núcleo profundo.

Molde e ferramentas

A posição da comporta, o layout do canal de resfriamento, os ângulos de saída, a ejeção e a ventilação são decididos na fase de ferramental. Um molde bem projetado em uma máquina de médio porte superará um molde ruim em uma máquina premium.

Dirigir e controlar

Bomba fixa, bomba variável, servohidráulica, híbrida ou totalmente elétrica: o acionamento determina quanta energia é desperdiçada entre os movimentos e com que precisão a pressão e a velocidade podem ser perfiladas. O controlador então registra o perfil para que ele possa ser repetido.

Parâmetros do processo: onde a janela é ganha ou perdida

A maioria dos defeitos é definida antes da primeira cena de produção, porque um parâmetro foi alterado para ocultar um problema diferente. Documente a janela e altere uma variável de cada vez.

• Temperatura de fusão: medida com uma sonda de purga, não lida no display do cilindro. Muito baixo produz disparos curtos e linhas de solda; muito alto produz listras prateadas, brilho e resfriamento mais prolongado.
• Perfil de velocidade de injeção: o preenchimento rápido é adequado para paredes finas, o preenchimento escalonado é adequado para peças com transições espessas para finas. Um ponto de partida comum é 95% de preenchimento da cavidade no primeiro estágio e, em seguida, um segundo estágio de baixa pressão para proteção.
• Manter a pressão e congelar a comporta: normalmente 50–80% da pressão de injeção, mantida até que o peso da peça pare de mudar. Esta é a alavanca mais eficaz contra marcas de afundamento e empenamento.
• Tempo de resfriamento e temperatura do molde: o tempo de resfriamento geralmente é definido para cerca de 20 a 30 segundos por milímetro de parede como estimativa inicial e depois reduzido pela inspeção da peça. A temperatura desigual do molde nas duas metades produz encolhimento e deformação diferenciais.
• Contrapressão e recuperação da rosca: contrapressão suficiente para proporcionar um disparo denso e consistente, não tanto que a temperatura do fundido suba durante a recuperação e prolongue a próxima fase de resfriamento.

Combinando o tipo de máquina com a peça

A seleção da máquina deve seguir a peça e não o contrário. As perguntas úteis são: qual é a espessura da parede, quantas cavidades, qual é a tolerância e quantas horas por ano a ferramenta funcionará? Quatro configurações cobrem a maior parte desse terreno.

As máquinas servo-hidráulicas são o carro-chefe de uso geral. A bomba fornece apenas o que cada movimento exige, portanto o uso de energia monitora o ciclo real e não a placa de identificação. Para caixas, caçambas, carcaças e peças industriais em geral, uma servoplataforma bem combinada é geralmente o ponto de partida com menor custo total.

Máquina de moldagem por injeção servo com economia de energia HXM258-I Uma servomáquina economizadora de energia de 258 toneladas para produção de plástico em pequena escala, oferecendo uma opção compacta, flexível e econômica para diversas necessidades de moldagem de PMEs. Ver Produto →

As máquinas de alta velocidade existem por uma razão diferente: paredes finas não podem esperar. O enchimento deve terminar antes que a frente de fusão congele, o que significa altas taxas de injeção, suporte do acumulador e uma braçadeira suficientemente rígida para resistir à força resultante. É por isso embalagens de parede fina é uma decisão de classe de máquina, não um ajuste de parâmetro. A HIGHSUN constrói esta configuração como a série HXH, com modelos de 280 a 450 toneladas.

Máquina de moldagem por injeção de parede fina de alta velocidade HXH388 Uma máquina de alta velocidade de 388 toneladas para peças de paredes finas, combinando plastificação rápida, injeção precisa e remoção automatizada para encurtar os ciclos na produção em grande escala. Ver Produto →

Peças grandes e profundas determinam o tamanho da placa e o peso do molde, em vez do tamanho do disparo. Um design de duas placas remove a articulação traseira, encurta a máquina e agiliza as trocas de molde em ferramentas pesadas; a série HXZ abrange de 800 a 3.300 toneladas e é a escolha usual quando os moldes excedem o que uma máquina articulada manuseia confortavelmente.

Máquina de moldagem por injeção de duas placas HXZ1400 Uma máquina de duas placas de 1.400 toneladas para peças grandes e de alta precisão, como componentes automotivos e carcaças de eletrodomésticos, com longo curso de abertura de molde e menor consumo de energia. Ver Produto →

Para pré-formas de PET, acessórios de PVC ou componentes bicolores, o cilindro, o parafuso, a válvula de retenção e a estratégia de temperatura são específicos da aplicação. Passar o PVC em um parafuso de uso geral, por exemplo, provoca pontos mortos e decomposição do material durante uma parada.

Defeitos são sinais, não má sorte

Cada defeito comum aponta para um estágio específico do ciclo. Persegui-lo com o parâmetro errado é o que transforma uma configuração de duas horas em um teste de duas semanas.

Mantenha um registro do processo para cada ferramenta: tamanho do disparo, posição de comutação, pressão de retenção, tempo de resfriamento e peso resultante da peça. O peso é o indicador de qualidade em linha mais barato que você tem, e um peso flutuante da peça irá prever um defeito antes que o olho o faça.

Tempo de ciclo, energia e custo unitário real

O custo unitário não é o preço da máquina dividido pela produção. É o tempo de ciclo, a taxa de sucata, a energia por quilograma e o tempo de inatividade somados. Uma máquina que é 5% mais lenta, mas mantém tolerância para um turno completo, geralmente vence esse cálculo.

A energia é a mais fácil de medir e a mais difícil de adivinhar. Os acionamentos servo e totalmente elétricos consomem energia sob demanda, portanto a economia é maior em ciclos longos dominados pelo resfriamento, onde uma bomba fixa, de outra forma, faria o óleo circular gratuitamente. Meça com um medidor durante um deslocamento real, em vez de confiar nos valores do catálogo.

Peças grandes alteram a aritmética novamente. Maior peças automotivas e as carcaças dos aparelhos suportam longas fases de resfriamento e ferramentas caras, portanto, o curto tempo de inatividade da máquina e a rápida troca de molde são mais importantes do que um ganho marginal na velocidade de injeção. Nessa escala, a utilização das placas e o cronograma de manutenção preventiva tornam-se itens de custo por si só.

Por fim, mantenha o processo documentado e transferível. O processo de moldagem por injeção que só existe na memória de um operador é um risco de produção, não uma vantagem competitiva.

Perguntas frequentes