Controle do processo de moldagem por injeção e seleção da velocidade de injeção

O controle do processo de moldagem por injeção tem um impacto direto na qualidade final da peça e na eficiência econômica da produção. Os parâmetros do processo devem ser estudados minuciosamente para alcançar o máximo benefício e a qualidade ideal do produto. Com a constante evolução dos eletrodomésticos, os projetos dos produtos tornaram-se cada vez mais complexos, e as exigências quanto à qualidade interna e externa das peças moldadas por injeção aumentaram continuamente. Isso impõe maiores demandas à fabricação de moldes, bem como ao ajuste e controle do processo para as empresas de moldagem por injeção.

Com as melhorias contínuas nas técnicas e na precisão do processamento de moldes, projetos de produtos complexos tornaram-se viáveis. Ao mesmo tempo, o aprimoramento constante dos sistemas de controle elétrico em máquinas de moldagem por injeção garante a produção estável de peças de alta qualidade utilizando moldes complexos. No entanto, equipamentos avançados e moldes de alta qualidade por si só não são suficientes — o controle eficaz do processo é essencial para alcançar a integração perfeita entre máquina, molde e produto.

As condições de processamento mais críticas na moldagem por injeção são temperatura, pressão, velocidade e os respectivos fatores de tempo que influenciam a plastificação, o fluxo e o resfriamento. Esses parâmetros são inter-relacionados e mutuamente restritivos. Por exemplo, o aumento da temperatura do material fundido e do molde pode reduzir os requisitos de pressão e velocidade de injeção, e vice-versa. Dentre todas as condições de processo, o fator chave é a variação na viscosidade do material, que desempenha um papel crucial na determinação da seleção dos parâmetros e suas interações durante a injeção.

Com pesquisas mais aprofundadas sobre o comportamento de fluxo e deformação de polímeros fundidos durante a injeção, tornou-se cada vez mais evidente que a seleção da velocidade de injeção é essencial para melhorar a qualidade do produto.

Características das velocidades de injeção altas e baixas

Vantagens da alta velocidade de injeção:

1. Reduz o tempo de injeção e encurta o ciclo de moldagem.
2. Melhora o comprimento do fluxo, o que é benéfico para peças de paredes finas.
3. Aumenta o brilho da superfície do produto.
4. Melhora a resistência da linha de solda e reduz sua visibilidade.
5. Impede a deformação por resfriamento

Vantagens da baixa velocidade de injeção:

1. Impede a formação de flashes
2. Reduz marcas de jato e fluxo
3. Evita marcas de queimadura
4. Minimiza a entrada de ar
5. Impede a deformação da orientação molecular

As vantagens da alta velocidade correspondem às desvantagens da baixa velocidade, e vice-versa. Portanto, combinar altas e baixas velocidades durante a injeção permite aproveitar as vantagens de ambas, evitando suas desvantagens. Isso é comumente chamado de tecnologia de injeção multiestágios , que é amplamente utilizado em máquinas modernas de moldagem por injeção.

Atualmente, a maioria das máquinas de moldagem por injeção de médio e grande porte está equipada com 5 a 6 estágios de controle de pressão e velocidade de injeção, bem como 3 a 4 estágios de controle de pressão de recalque. (Durante o estágio de recalque, a cavidade já está preenchida e a influência da velocidade de recalque é mínima.)

Princípios para selecionar a velocidade de injeção

Devido à geometria complexa dos produtos plásticos, o fluxo e a deformação do material fundido através do canal de alimentação, canais de distribuição, entradas e cavidades são extremamente complexos. Com base em estudos reológicos e análises CAE, concluiu-se que, para obter peças de alta qualidade com baixa tensão interna, a condição mais importante é manter um campo de fluxo de material fundido uniforme e estável.

Em outras palavras, a velocidade da frente de fusão deve permanecer constante à medida que flui por diferentes seções transversais em diferentes momentos durante a injeção — ou seja, A velocidade linear deve permanecer constante (V = constante). .

Isso garante:

• Alta qualidade do produto
• Redução do risco de marcas de afundamento e tacadas curtas.
• Campo de fluxo uniforme na cavidade
• Orientação molecular adequada
• Acabamento de superfície aprimorado

No entanto, devido às diferentes áreas de seção transversal e à resistência ao fluxo no molde, a taxa de fluxo $Q = V × S$ (onde S é a área da seção transversal) torna-se uma variável. Como resultado, a vazão e a pressão de injeção tornam-se funções dependentes do tempo.

Para equilibrar a qualidade do produto e a eficiência econômica (ciclo de produção mais curto), injeção em múltiplos estágios É necessário.

Distribuição racional da velocidade de injeção

A velocidade de injeção é normalmente dividida em cinco estágios:

1. Estágio de canal de injeção e distribuição
   Recomenda-se o uso de alta velocidade para reduzir o tempo de ciclo, desde que se evitem defeitos na superfície.
2. Portão e área do portão
   Geralmente, utiliza-se baixa velocidade, especialmente para resinas de alta viscosidade, como PC, PMMA e ABS, para evitar jatos e manchas no ponto de injeção.
   Para materiais de baixa viscosidade (PP, PA, PBT) e áreas de superfície menos críticas, pode-se utilizar alta velocidade.
3. Etapa principal de enchimento (≈70–80%)
   A alta velocidade é usada para:
   • Reduzir o tempo de ciclo
   • Minimizar a variação de viscosidade
   • Melhora o brilho da superfície
   • Reduzir a deformação e melhorar a resistência da linha de solda.
4. Estágio de transição (≈85–90%)
   A velocidade média é aplicada para uma transição suave até o preenchimento final e para evitar rebarbas ou espessura irregular.
5. Etapa final de enchimento
   A baixa velocidade é usada para:
   • Evite marcas de chama e queimadura.
   • Melhorar a estabilidade dimensional e de peso
   • Reduzir os requisitos de força de fixação

Configuração e ajuste das curvas de velocidade de injeção

Configuração da velocidade de injeção:
Dois fatores-chave:

1. magnitude da velocidade de injeção
2. Posição de injeção

Um método comum é o “método de injeção zero” :

• Defina a velocidade e a pressão do segundo estágio para zero.
• Ajuste a posição do parafuso e observe o formato da peça.
• Compare com a posição alvo
• Defina gradualmente cada etapa.

A velocidade é normalmente aumentada gradualmente, de baixa para alta, garantindo que a qualidade da superfície não seja comprometida.

Ajuste da velocidade de injeção:
Os ajustes são feitos na ordem inversa:

• Primeiro, ajuste a velocidade.
• Em seguida, verifique as posições de transição.

Porque a alteração da velocidade afeta o comportamento de enchimento na mesma posição.

Relação entre pressão de injeção e velocidade

A pressão e a velocidade de injeção estão inter-relacionadas:

• Tempo de enchimento curto + percurso de fluxo longo → maior velocidade → maior pressão necessária
• Velocidade mais baixa → resfriamento mais demorado → camada congelada mais espessa → viscosidade mais alta → pressão necessária mais alta

Portanto, a pressão de injeção geralmente é definida um pouco mais alta, e os defeitos do produto são controlados ajustando-se a velocidade de injeção em cada estágio.

Causas e soluções de defeitos

Marcas de fluxo no portão:

• Causado por jatos
• Solução: ajustar o ângulo do portão, reduzir a velocidade inicial e, em seguida, aumentar a velocidade do segundo estágio.

Defeitos na linha de solda:

• Causado por diferenças de temperatura e cisalhamento entre frentes de fusão.
• Soluções:
  • Modificar o projeto do portão (ex.: portão em leque)
  • Otimizar perfil de velocidade (lento → rápido → lento)
  • Reduzir as diferenças de cisalhamento e temperatura

Conclusão

1. Ajustar a velocidade de injeção pode reduzir eficazmente os defeitos e melhorar a qualidade do produto e a eficiência económica.
2. As curvas de velocidade de injeção devem ser adaptadas ao projeto do produto, ao tipo de material e ao sistema de alimentação.
3. O “método de injeção zero” é eficaz para definir perfis de velocidade.
4. A velocidade de injeção é influenciada por muitos fatores e deve ser ajustada com base em um conhecimento profundo do processo.