O processo de moldagem por injeção é uma técnica de moldagem que consiste
basicamente em forçar, através de uma rosca simples (monorosca), a
entrada de material fundido para o interior da cavidade de um molde. Este
processo é muito complexo em função do número de variáveis que afetam a
qualidade da peça injetada. De modo a obter-se um processo de moldagem por
injeção estável e peças com a qualidade desejada é necessário haver um equilíbrio
entre os parâmetros de injeção como tempo de injeção, temperatura do
molde e do material injetado, pressão de injeção e recalque, tempo de resfriamento, volume
do material injetado,
dentre outros. Atualmente as peças moldadas por injeção são usadas em
larga escala pela indústria e estão presentes no interior dos
automóveis, nos gabinetes eletrônicos, nos equipamentos médicos etc.
Injetora
Romi Primax 100R
(Fonte:
Romi)
Os equipamentos convencionais de moldagem por injeção são compostos
basicamente por um funil de alimentação, um cilindro de plastificação, uma
rosca sem fim (alojada dentro do cilindro) e um molde. As roscas
possuem anel de bloqueio que tem por finalidade permitir passagem do
material fundido no momento da dosagem e impedir o retorno deste material
quando da aplicação da pressão de injeção. O termoplástico,
geralmente em forma de grãos, é alimentado através do funil e forçado a
entrar no cilindro de plastificação. O cilindro é equipado com resistências
elétricas
que
promovem a condução de calor, e combinadas com o atrito gerado pela
rotação da rosca sem fim no interior do cilindro fundem o plástico,
permitindo que ele seja injetado na cavidade do molde, conferindo forma
final à peça.
A moldagem
por injeção é um processo dinâmico e cíclico que pode ser dividido,
simplificadamente, em seis etapas sucessivas: fechamento do molde,
dosagem, preenchimento, recalque, resfriamento e extração.
1. Fechamento do
Molde:
o ciclo de moldagem é iniciado pelo
fechamento e travamento do molde, necessário para suportar a altíssima
pressão no interior da cavidade no momento da injeção. Os equipamentos
atuais de injeção variam este valor desde 30 toneladas até mais de 1000
toneladas;
2. Dosagem:
consiste na plastificação e homogeneização do composto no cilindro de
injeção, obtidas por meio do movimento de rotação da rosca e do
aquecimento do cilindro por resistência elétricas. Os parâmetros
importantes a serem levados em consideração para esta etapa são
temperatura do cilindro, velocidade de rotação da rosca e contrapressão da
rosca;
3.
Preenchimento: injeção do polímero fundido para o interior da cavidade do molde por meio
do movimento linear de avanço da rosca e bloqueio do contrafluxo pela ação
do anel de bloqueio. Quando a camada do plástico entra em contato com as
superfícies frias da cavidade do molde, ele esfria rapidamente, enquanto o
núcleo central continua fundido. O material adicional que entra na
cavidade flui ao longo da linha do canal enquanto as paredes da cavidade
revestidas por termoplástico já estão solidificadas. Os principais
parâmetros nesta etapa são pressão de injeção, velocidade de injeção e
dimensionamento dos pontos de injeção da cavidade do molde;
4. Recalque:
finalizando o preenchimento das cavidades com volume de
fundido maior que o volume real da cavidade, a pressão nas
paredes da mesma é mantida constante até a solidificação da peça. Esta manutenção da
pressão nas cavidades é conhecida como recalque, e se destina a compensar
a contração da peça moldada durante seu resfriamento, evitando a
ocorrência de defeitos de moldagem como os chamados “rechupes” e outras
imperfeições, bem como perda de parâmetros dimensionais. O nível de
pressão de recalque determina quanto material foi adicionado a mais
do que o necessário para o completo preenchimento do molde.
Uma regra básica define que a dosagem deve incluir um volume entre 5 e 10%
maior que o necessário para o completo preenchimento da cavidade;
5. Resfriamento:
finalizada a etapa de recalque a peça é mantida no molde fechado, para
resfriamento e, conseqüentemente, para complementação da sua
solidificação. Para moldes metálicos, o tempo necessário para que a peça
seja extraída sem apresentar deformações significativas corresponde ao
tempo de resfriamento. Neste caso, tempo de resfriamento longos são
indesejáveis pois diminui a produtividade do processo. Quando refere-se a
injeção em moldes de estereolitografia, o tempo de resfriamento recebe uma
conotação diferente. Como se trata de um processo utilizado para
fabricação de pequenos lotes de peças, o fator produtividade é secundário.
Assim, deve-se considerar fundamentalmente a influência desta variável na
vida útil dos insertos SL, a fim de garantir que um maior número de peças
possam ser injetadas;
6. Extração:
Encerrada a etapa de resfriamento o molde é aberto e a peça é extraída por
ação de extratores mecânicos, hidráulicos, elétricos, pneumáticos, que são
definidos de acordo com a concepção do molde e a geometria da peça. Quando
se trata de injeção em insertos SL, a força de extração pode ser
significativa para a vida útil dos mesmos. Os efeitos combinados de
temperatura e esforços de extração podem provocar a ruptura generalizada
dos insertos SL. As forças de extração que atuam nos insertos SL dependem
basicamente dos parâmetros de processo, da geometria da peça e das
propriedades dos materiais do inserto e do moldado.