A curva do processo de moldagem por injeção de vários-estágios reflete a relação entre o curso de alimentação da rosca e opressão de injeçãoe velocidade de injeção fornecida pela máquina de moldagem por injeção. Portanto, dois fatores principais precisam ser determinados ao projetar um processo de moldagem por injeção de vários-estágios: primeiro, o curso de alimentação da rosca e sua segmentação e, segundo, a pressão e a velocidade de injeção.
A figura mostra um produto típico (dividido em 4 seções) e sua correspondente relação com os segmentos da injetora. Geralmente, as regras de segmentação podem ser determinadas com base nesta correspondência, e os parâmetros de processo específicos para cada segmento podem ser determinados de acordo com as características do sistema de portão.
Na produção real, programas de controle de injeção de vários-estágios podem ser usados para definir racionalmente a pressão de injeção, a velocidade de injeção, a pressão de retenção e o método de enchimento de material fundido para cada estágio, com base na estrutura do sistema de canal, no tipo de comporta e na estrutura da peça plástica. Isso ajuda a melhorar a eficiência da plastificação, melhorar a qualidade do produto, reduzir as taxas de defeitos e prolongar a vida útil de moldes e máquinas.
Configurações avaliadas
Ao projetar processos de moldagem por injeção de vários-estágios, o produto deve primeiro ser analisado para determinar as áreas para cada estágio de injeção. Geralmente, é dividido em 3 a 5 zonas, com base nas características de formato do produto, variações de espessura de parede e características de fluxo de fusão. As áreas com diferenças consistentes ou mínimas de espessura de parede são designadas como uma zona; os pontos de transição entre zonas para injeção em vários-estágios são determinados pelos pontos onde o fluxo de material muda de direção ou onde a espessura da parede muda significativamente; o sistema de portão pode ser definido como uma zona separada. Na figura acima, o produto é dividido em zonas com base nas suas características externas, com o ponto onde o fluxo de material muda de direção servindo como um ponto de transição (entre a zona 2 e a zona 3), e o ponto onde a espessura da parede muda servindo como outro ponto de transição (entre a zona 3 e a zona 4). Portanto, esta peça plástica é dividida em 4 zonas para injeção em vários-estágios: 3 zonas para o próprio produto e 1 zona para o sistema de gating.
Na produção prática, geralmente é considerado mais científico definir pelo menos três ou quatro estágios de injeção ao moldar peças plásticas. O corredor é o primeiro estágio, o portão é o segundo estágio, o terceiro estágio é quando o produto é preenchido até cerca de 90% e o restante é o quarto estágio (também chamado de estágio final).
Para peças plásticas com estruturas simples e baixos requisitos de qualidade de superfície, um processo de injeção de três{0}}estágios pode ser usado. Entretanto, para peças plásticas com estruturas complexas, numerosos defeitos superficiais e requisitos de alta qualidade, é necessário um programa de controle de injeção com quatro ou mais estágios.
Na produção real, o número específico de estágios de injeção necessários deve ser determinado através de análise científica e configuração racional com base em fatores como estrutura do corredor, tipo de portão, localização, número e tamanho, estrutura da peça, requisitos do produto e eficácia da ventilação do molde.
- 1) Para produtos com controle direto, métodos de injeção de-estágio único e de{2}}estágio múltiplo podem ser usados. Para pequenas peças plásticas com estruturas simples e baixos requisitos de precisão, pode ser utilizado um método de controle com menos de três estágios de injeção.
- 2) Para grandes produtos plásticos com estruturas complexas e requisitos de alta precisão, um processo de injeção de vários-estágios com quatro ou mais estágios deve ser escolhido em princípio.
Configurando o processo de injeção
Para o produto mostrado na figura, os engenheiros o dividem em seções com base nas características de seu formato. Esta divisão é então refletida em diferentes seções da rosca da máquina de moldagem por injeção. O comprimento de cada segmento de parafuso pode então ser estimado com base na divisão seccional do produto. Primeiro, é estimado o volume de injeção (volume) necessário para cada seção após a divisão do produto. Utilizando um método correspondente, a posição do parafuso em cada segmento pode ser calculada. Por exemplo, se o volume da seção n for Ω, então o curso do enésimo segmento do parafuso será:
Na prática de produção de moldagem por injeção em vários-estágios, o método para determinar o processo de injeção de parafuso é o seguinte:
- O volume de injeção do primeiro estágio (isto é, a posição final da injeção do primeiro estágio) é o ponto final da porta no sistema de moldagem por injeção. Exceto as comportas diretas, quase todas as outras utilizam pressão média e velocidade média, ou pressão média e velocidade baixa. A posição final da injeção do segundo estágio é do ponto final da porta até 1/2 a 2/3 de todo o espaço da cavidade.
- A injeção do segundo estágio deve utilizar alta pressão e alta velocidade, alta pressão e velocidade média, ou média pressão e velocidade média; os valores específicos dependem da estrutura do produto e do material plástico utilizado.
- O nível de injeção do terceiro estágio deve utilizar preferencialmente pressão média e velocidade média ou pressão média e velocidade baixa, e a posição é exatamente onde o espaço restante da cavidade é preenchido. Todas as três etapas descritas acima pertencem ao processo de enchimento por fusão.
- A última etapa da injeção pertence à fase de pressurização e pressão de retenção. O ponto de comutação de retenção de pressão está entre as posições finais deste estágio de injeção. Existem dois métodos para selecionar o ponto de comutação: tempo e posição.
Quando a injeção começa, o temporizador de injeção é iniciado e as posições de término para cada estágio de injeção são calculadas. Se os parâmetros de injeção permanecerem inalterados, dependendo da fluidez do material, para materiais com melhor fluidez, a posição final do estágio final atingirá o ponto de comutação da pressão de retenção antes que o temporizador expire. Neste ponto, os processos de enchimento e pressurização são concluídos e a injeção entra na fase de pressão de retenção. Se o temporizador ainda não tiver expirado, ele para a contagem e entra diretamente na fase de pressão de retenção. Da mesma forma, para materiais com menor fluidez, se o temporizador for concluído antes que a posição de término da injeção do estágio final atinja o ponto de comutação, não há necessidade de esperar que a posição seja alcançada; o processo entra diretamente na fase de pressão de retenção.
Em resumo, os seguintes pontos devem ser considerados ao configurar um processo de injeção de vários-estágios:
Para moldagem por injeção com materiais plásticos de fluxo médio, após determinar o ponto de pressão de retenção, adicione alguns segundos ao tempo como compensação.
01
Para moldagem por injeção com materiais plásticos de baixo-fluxo, como plásticos misturados com materiais reciclados ou plásticos de baixa-viscosidade, devido ao processo de injeção instável, é melhor usar o controle de tempo. Reduza o ponto de comutação da pressão de retenção (geralmente defina a posição final para zero) e use o tempo para controlar a comutação automática para a pressão de retenção.
02
Para moldagem por injeção com materiais plásticos de bom{0}}fluxo, é melhor controlar o ponto de comutação da pressão de retenção por posição. Aumente o tempo e após atingir o ponto de comutação definido, entre na fase de pressão de retenção.
03
O ponto de comutação da pressão de retenção é a posição onde a cavidade do molde está totalmente preenchida e a posição de injeção não pode mais avançar. A mudança digital é muito lenta. Neste ponto, a pressão deve ser alterada para garantir a moldagem completa do produto. Esta posição pode ser observada na tela de operação da injetora (linguagem de computador).
04
Além disso, em relação ao uso de pressão de retenção de vários-estágios, ela pode ser determinada de acordo com os seguintes métodos: Para produtos com poucas nervuras de reforço e baixos requisitos de precisão dimensional, e produtos feitos de materiais de alta-viscosidade, use pressão de retenção de-estágio único. A pressão de retenção é superior à pressão durante o processo de reforço e o tempo de retenção é curto; enquanto que para produtos com mais nervuras de reforço e baixos requisitos de precisão dimensional, geralmente é necessária pressão de retenção em vários-estágios.
Definir a pressão de injeção e a velocidade de injeção
① Pressão de injeção e velocidade de injeção do sistema de comporta. Geralmente, os sistemas de canais têm canais pequenos, portanto, velocidades e pressões de injeção mais altas (normalmente 60% a 70% do máximo) são usadas para preencher rapidamente os canais e sprues, aumentando a pressão de fusão nos canais e criando um certo potencial de enchimento do molde. Para moldes com seções transversais-de canais maiores, é possível definir pressão e velocidade de injeção mais baixas; inversamente, para moldes com seções transversais de canal-menores, são necessárias configurações mais altas.
② Velocidade e pressão de injeção no segundo estágio. Quando o fundido preenche os canais e sprues, superando a resistência da comporta (pequena-área da seção transversal) e começando a preencher a cavidade do molde, uma velocidade de injeção mais baixa é necessária para superar padrões de fluxo indesejáveis e melhorar as características de fluxo. Nesta etapa a velocidade de injeção pode ser reduzida, enquanto a redução da pressão é menor; para seções transversais-de comporta maiores, a pressão de injeção pode não precisar ser reduzida.
③ Velocidade e pressão de injeção no terceiro estágio. Conforme mostrado na Figura z, o terceiro estágio corresponde à zona de injeção 3, que é a parte principal da peça moldada. Neste ponto, o fundido preencheu completamente a cavidade do molde. Para atingir o estado de difusão ideal, é necessário o enchimento acelerado do molde, portanto, a máquina injetora precisa fornecer maior pressão e velocidade de injeção nesta etapa. Esta seção também é um ponto de inflexão no fluxo do fundido, onde a resistência ao fluxo aumenta e a perda de pressão é significativa, exigindo compensação. Geralmente, a injeção de vários-estágios usa alta velocidade e alta pressão nesta seção.
④ Velocidade e pressão de injeção no quarto estágio. Com base na relação correspondente na figura, quando o fundido atinge a zona 4, a espessura da parede da peça pode variar ou permanecer constante. O fundido basicamente preencheu a cavidade do molde. Uma vez que o fundido obteve alta pressão e velocidade na zona 3, o tamponamento pode ser realizado nesta etapa para atingir uma velocidade de fluxo linear aproximadamente uniforme do fundido em todas as partes da cavidade do molde. O princípio geral de projeto é que ao entrar na zona 4, se a espessura da parede aumentar, a velocidade e a pressão podem ser reduzidas; se a espessura da parede diminuir, a velocidade pode ser reduzida sem reduzir a pressão, ou a velocidade pode permanecer inalterada enquanto a pressão é adequadamente reduzida ou não reduzida. Resumindo, no quarto estágio, o processo de injeção deve apresentar características de controle de vários-estágios e a pressão da cavidade deve aumentar rapidamente.
A figura mostra um exemplo de processo de moldagem por injeção de vários-estágios selecionado com base na análise geométrica do produto. Devido à cavidade profunda e às paredes finas do produto, a cavidade do molde forma um canal de fluxo longo e estreito. O material fundido deve fluir rapidamente por esta área; caso contrário, ele esfriará e solidificará facilmente, levando ao risco de preenchimento incompleto do molde. Portanto, injeção-de alta velocidade deve ser usada.
No entanto, a injeção-de alta velocidade transmite energia cinética significativa ao material fundido. Quando o fundido atinge o final da cavidade, irá gerar um grande impacto inercial, levando potencialmente à perda de energia e ao flash. Portanto, a taxa de fluxo de fusão deve ser reduzida para reduzir a pressão de moldagem. No entanto, a pressão ainda deve atingir a pressão de retenção comumente referida (pressão secundária, pressão de acompanhamento) para garantir que os vazios causados pela contração por fusão na cavidade do molde sejam preenchidos antes da solidificação da comporta. Isso requer múltiplas velocidades e pressões de injeção durante o processo de moldagem por injeção. O curso de medição do parafuso mostrado na figura é definido com base na quantidade de material usado para o produto e na quantidade de buffer. O parafuso de injeção se move da posição "97" para "20" para preencher a parte-de parede fina do produto. Nesta etapa, uma velocidade alta de 10 é ajustada para evitar que o material fundido esfrie e solidifique devido ao tempo de fluxo prolongado. Quando o parafuso se move da posição "20" → "15" → "2", uma velocidade baixa correspondente de 5 é definida para reduzir a taxa de fluxo do fundido e sua energia cinética impactando o molde. Uma pressão de injeção primária mais alta é definida quando o parafuso está nas posições "97", "20" e "5" para superar a resistência de enchimento do molde, e uma pressão de injeção secundária mais baixa é definida de "5" a "2" para reduzir o impacto da energia cinética.
A imagem mostra outro exemplo de comutação de velocidade de vários-estágios (transição) do parafuso de injeção com base em diferentes velocidades definidas de acordo com as condições do processo.
A moldagem por injeção-de vários estágios é uma das tecnologias de moldagem por injeção mais avançadas disponíveis atualmente. Na pesquisa de processos de moldagem por injeção de vários-estágios, a determinação dos segmentos do curso do parafuso durante a injeção é relativamente precisa, enquanto a seleção da pressão e velocidade de injeção em cada segmento é amplamente baseada na experiência. O método empírico geral só pode determinar a relação correspondente entre a pressão de injeção e a velocidade de injeção utilizada em cada segmento. A prática usual é determinar essa relação com base na proporção da área-da seção transversal de cada parte do produto moldado. Depois de projetar o processo de moldagem por injeção de vários-estágios, ele requer ajustes repetidos por meio de vários testes para atingir os valores ideais para a pressão e velocidade de injeção selecionadas.