Pressão de injeção
◎Parâmetros do processo de moldagem por injeção (parte 2)
Pressão de injeçãoé usado para superar a resistência do fundido durante seu fluxo. Esta resistência necessita da pressão de injeção da máquina de moldagem por injeção. Conforme mostrado na Figura 2-1, a pressão é mais alta no bocal de injeção durante a moldagem por injeção para superar a resistência ao fluxo ao longo do caminho do fundido. Posteriormente, a pressão de injeção diminui gradualmente em direção à frente do fundido à medida que o comprimento do fluxo aumenta. Se a cavidade do molde tiver boa ventilação, a pressão final na frente do fundido será a pressão atmosférica.
A Figura 2-2 mostra a distribuição da pressão de fusão ao longo do caminho do fluxo. À medida que o comprimento do fluxo aumenta, a resistência que precisa ser superada ao longo do caminho também aumenta e a pressão de injeção também aumenta proporcionalmente. A fim de manter um gradiente de pressão constante para garantir uma velocidade uniforme de enchimento do fundido, a pressão de injeção deve ser aumentada de acordo com a mudança do comprimento do fluxo e, portanto, a pressão na entrada do fundido deve ser aumentada de acordo.
Pressão de retenção
Perto do final do processo de injeção, a pressão de injeção muda para a pressão de retenção, entrando na fase de retenção. Durante a fase de retenção, a máquina de moldagem por injeção alimenta o material na cavidade a partir do bico para preencher o volume vago pelo encolhimento da peça. Se a cavidade for preenchida sem pressão de retenção, a peça encolherá aproximadamente 25%, especialmente nas nervuras, onde a contração excessiva deixará marcas de contração. A pressão de retenção é geralmente cerca de 85% da pressão máxima de enchimento, mas deve ser determinada com base nas circunstâncias específicas.
A Figura 2-3 mostra o controle do processo de retenção de pressão: 1 indica o início da injeção; 2 indica que o fundido entra na cavidade; 3 indica que ocorreu um interruptor de retenção de pressão durante o enchimento; 4 indica que a cavidade está cheia; 5 indica que o processo de enchimento entrou na fase de compensação de contração; 6 indica que a compensação de contração terminou e o resfriamento começou. A etapa de pós-enchimento inclui dois processos: retenção de pressão e resfriamento.
(Figura 2-3 Controle do Processo de Retenção de Pressão)
Experimentos mostram que tempos de espera excessivamente longos e curtos são prejudiciais à moldagem. O tempo de retenção excessivo leva à distribuição desigual da pressão, ao aumento da tensão interna na peça moldada e ao aumento da suscetibilidade à deformação, causando potencialmente fissuras por tensão. Por outro lado, o tempo de retenção insuficiente resulta em retenção de pressão inadequada, forte contração de volume e baixa qualidade da superfície.
A curva de pressão de retenção consiste em duas partes: um período de retenção de pressão constante de aproximadamente 2-3 segundos, denominado curva de pressão de retenção constante; e um período de liberação de pressão gradualmente decrescente de aproximadamente 1 segundo, denominado curva de pressão de retenção retardada. A curva de pressão de retenção atrasada tem um impacto significativo na peça moldada. Uma curva de pressão de retenção constante mais longa resulta em menor contração de volume e vice-versa. Da mesma forma, uma inclinação mais acentuada e uma curva de pressão de retenção mais curta resultam em maior contração de volume e vice-versa. Uma curva de pressão de retenção retardada segmentada e alongada resulta em menor contração de volume e vice-versa.
Durante o processo de enchimento do plástico fundido, quando a cavidade está quase cheia, o movimento do parafuso muda do controle de vazão para controle de pressão. Este ponto de transição é chamado de ponto de controle de comutação da pressão de retenção. A comutação da pressão de retenção é crucial para controlar o processo de moldagem. Antes do ponto de comutação da pressão de retenção, a velocidade de avanço e a pressão do fundido são altas; após o ponto de comutação, a pressão do parafuso que empurra o fundido para frente é menor. Se a comutação da pressão de retenção não for realizada, a pressão será muito alta quando a cavidade estiver cheia de fundido, causando um aumento acentuado na pressão de injeção, exigindo maior força de fixação e até mesmo levando a defeitos como flash (excesso de material). A comutação da pressão de retenção em máquinas de moldagem por injeção é geralmente realizada de acordo com a posição de injeção; isto é, quando o parafuso atinge uma determinada posição, ocorre a comutação da pressão de retenção. A posição, tempo e pressão do interruptor de pressão de retenção são mostrados na Figura 2-4.
Contrapressão do parafuso
Durante o processo de fusão e plastificação do plástico, o fundido se move continuamente em direção à extremidade frontal do cilindro (câmara de dosagem), e a quantidade aumenta, formando gradativamente uma pressão que empurra o parafuso para trás. Para evitar que o parafuso se retraia muito rapidamente e para garantir uma compactação uniforme do fundido, é necessário fornecer ao parafuso uma pressão na direção oposta. Essa pressão na direção oposta que impede a retração do parafuso é chamada de contrapressão, conforme mostrado na Figura 2-6.
A contrapressão, também conhecida como pressão de plastificação, é controlada ajustando a válvula borboleta de retorno do óleo do cilindro de injeção. Uma válvula de contrapressão é instalada na parte traseira do cilindro de injeção para ajustar a velocidade de descarga de óleo do cilindro de injeção durante a rotação e retração do parafuso, mantendo uma certa pressão no cilindro. A velocidade de retração do parafuso (resistência) do motor totalmente-elétrico é controlada por uma servoválvula CA.
O ajuste adequado da contrapressão traz benefícios significativos para a qualidade da moldagem por injeção. Na moldagem por injeção, ajustar adequadamente a contrapressão pode obter os seguintes benefícios:
① Pode compactar o fundido no barril, aumentando a densidade e melhorando a estabilidade do volume de injeção, peso do produto e dimensões.
② Pode "espremer" o gás do fundido, reduzindo as bolhas de gás na superfície e as bolhas de ar internas, melhorando a uniformidade do brilho.
③ Ele diminui a velocidade de retração da rosca, permitindo que o fundido no cilindro se plastifique totalmente, aumentando a uniformidade da mistura do pó colorido / masterbatch com o fundido e evitando a mistura de cores no produto.
④ Aumentar adequadamente a contrapressão pode melhorar o encolhimento da superfície e o fluxo perimetral do produto.
⑤ Pode aumentar a temperatura do fundido, melhorar a qualidade de plastificação do fundido, melhorar a fluidez do fundido durante o enchimento do molde e eliminar marcas de cola fria na superfície do produto.
força de aperto
A força de fixação é definida para resistir à força de expansão do plástico fundido no molde e sua magnitude é determinada por fatores específicos, como a pressão de injeção. No entanto, na realidade, depois que o plástico fundido é ejetado do bico cilíndrico da máquina de moldagem por injeção, ele passa pelo canal principal, canais ramificados e portas do molde antes de entrar na cavidade do molde, resultando em perda significativa de pressão ao longo do caminho. A Figura 2-7(a) mostra a mudança na pressão de injeção ao longo do processo, desde o cilindro até a entrada no molde. Como pode ser visto na mudança de pressão na Figura 2-7(b), a pressão cai para apenas 20% da pressão de injeção inicial no final da cavidade do molde.
Temperatura do barril
A temperatura de fusão deve ser controlada dentro de uma certa faixa. Se a temperatura for muito baixa, a má plastificação do fundido afetará a qualidade das peças moldadas e aumentará a dificuldade do processo; se a temperatura for muito alta, as matérias-primas estão sujeitas à decomposição. Na moldagem por injeção real, a temperatura de fusão é frequentemente superior à temperatura do barril. A diferença está relacionada à taxa de injeção e às propriedades do material, podendo chegar até 30 graus. Isso ocorre porque o fundido é submetido a cisalhamento ao passar pela comporta, gerando muito calor, conforme mostrado na Figura 2-8.
(1 - O aquecimento do barril começa; 2 - A plastificação do parafuso começa; 3 - O derretimento chega ao final do corredor; 4 - O derretimento passa pelo portão; 5 - O enchimento termina)
A temperatura do barril é um fator crucial que afeta a pressão de injeção. Os barris das máquinas de moldagem por injeção normalmente têm 5 ou 6 zonas de aquecimento e cada material tem sua temperatura de moldagem adequada. As temperaturas específicas de moldagem podem ser consultadas nos dados fornecidos pelo fornecedor. A Tabela 2-3 lista as temperaturas de moldagem para plásticos comumente usados.