canais de injecao

Introdução ao projeto de ferramentas Prof. Eduardo Thomazi

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Capítulo 7 – Sistemas de injeção

O sistema de injeção de um molde tem a função principal de conduzir o material

fundido até as cavidades. Na figura 7.1 é mostrado um exemplo de um molde com

quatro cavidades, com o canal de injeção, os canais de distribuição primário e

secundário, a retenção do canal e as entradas de injeção.

O sucesso no processo de injeção de termoplásticos está diretamente ligado ao

conhecimento do fluxo do material fundido nos canais de distribuição do molde. Os

conceitos aqui mencionados, bem como, aprofundar os assuntos relacionados devem ser

levados em conta para que um projeto adequado seja concebido.

Fig.7.1 – Elementos de um sistema de injeção

Fluxo de injeção

Os pontos de injeção devem ser localizados a fim de fornecer as melhores

condições de fluxo e peças em que a marca por eles deixada não afete a eficiência e a

estética do produto ou, que possa ser facilmente eliminada com operação posterior.

Durante o fluxo, o material plástico fundido entra em contato com a parede

resfriada do molde criando uma camada congelada (Frozen Layer). Por onde à frente de

fluxo (Flow Front) passa, ela gera esta camada congelada, que vai aumentando de

espessura conforme o tempo de injeção aumenta. A figura 7.2 apresenta uma ilustração

da frente de fluxo gerando uma camada congelada dentro das paredes do molde.


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Figura 7.2 – Frente de fluxo e camada congelada

A figura 7.3 mostra uma aceleração da geração da camada congelada quando a

velocidade de preenchimento é menor. Com isso, conclui-se que o preenchimento deve

ser o mais rápido possível a fim de evitar falhas de injeção, excesso de pressão de

injeção e recalque demasiado.

Figura 7.3 – Diferenças entre o preenchimento rápido e lento quanto à formação da frente de

fluxo e da camada congelada

Outra situação interessante quando analisado o fluxo de material é que devido à

camada congelada os pontos de entrada de injeção devem estar localizados nas paredes

mais grossas do produto, conforme é mostrado na figura 7.4.

Figura 7.4 – Melhor localizaçãodo ponto de injeção em relação às diferenças de espessura do

produto


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Na Figura 7.5 são mostrados vários exemplos de peças com diferentes pontos de

injeção e as linhas de fluxo de cada um.

Fig. 7.5 – Fluxo de injeção em peças com pontos de injeção diferentes

O centro geométrico ou centro de gravidade é o lugar indicado para localizar-se

o canal de injeção. Mas devido à produtividade do molde nem sempre isto é possível, e

nestes casos a regra é deixar os caminhos percorridos pelo material fundido o menor

possível.

O último ponto de encontro do material fundido é chamado de linha de solda ou

emenda fria, devido a ser o ponto mais frio e o mais tensionado da peça, por isso quanto

menor for à distância entre as linhas de solda melhor estabilidade a peça terá.

Buchas de Injeção

É a primeira região por onde a massa fundida do polímero é forçada a passar

após deixar o cilindro da injetora. A forma e dimensões da bucha devem ser tais que não

causem nenhum dano ao material fundido, já que este passa por esta região com grande

pressão e velocidade.

Um dos principais problemas que uma bucha mal dimencionada pode causar ao

polímero, é a degradação por cisalhamento.

A degradação por cisalhamento do polímero é a perda de suas propriedades

(mecânicas, térmicas, etc.) causada pela quebra (cisalhar) das cadeias moleculares.


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A bucha deve seguir uma forma cônica com conicidade variando de 2 - 6 graus.

O conduto deve ser bem polido e o mais curto possível. No final da bucha deve haver

um poço frio com diâmetro e profundidade iguais ao maior diâmetro do conduto.

A figura 7.3 mostra três tipos de acoplamento da bucha de injeção com o canhão

da máquina injetora e na figura 7.4 é apresentado um exemplo de bucha de injeção

padrão retirado do catalogo da empresa DME.

Fig. 7.3 – acoplamento de uma bucha de injeção.

Fig. 7.4 - Exemplo de uma bucha de injeção.

Canais de distribuição

Os canais de distribuição transferem o material fundido do bico até as entradas

das cavidades. Estes devem ser projetados para distribuir simultaneamente a todas as

cavidades para evitar o mau preenchimento de algumas cavidades. Observe na figura

7.5 alguns exemplos de distribuição de cavidades geometricamente balanceadas e

geometricamente não balanceadas e na figura 7.6 alguns exemplos de distribuição

deixando uma zona para depósito de material frio (poço frio).


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DESBALANCEADA

DESBALANCEADA Fig 7.5 – Distribuição de cavidades geometricamente balanceadas e não balanceadas

Fig. 7.6 – Distribuição de cavidades deixando “poço frio”

Sempre quando houver uma quebra no canal de distribuição deverá existir uma

área para reter o material mais frio, que é chamado de poço frio e serve para absorver a

frente de fluxo mais fria do material. Na figura 7.7 um exemplo de uma distribuição

com poço frio

Fig. 7.7 – Canal de distribuição com poço frio


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Tipos de canais

Para um bom fluxo do material a escolha do tipo de seção do canal é muito

importante. De forma geral, os canais circulares são mais recomendados, pois

apresentam uma superfície de contato mínima entre o plástico e o molde. Na figura 7.8

são mostrados alguns tipos de canais recomendados e não recomendados.

PÉSSIMO PÉSSIMO REGULAR

CORRETOCORRETOCORRETO

Fig. 7.8 - Tipos de canais de distribuição

A figura 7.9 apresenta um exemplo de dimensionamento para os tipos de canais

mais utilizados, ou seja, redondo, trapezoidal ou trapezoidal raiado.

Fig. 7.9 - Dimensionamento dos canais de injeção

Pontos de Entrada de Injeção

A entrada de injeção é um item que merece ampla discussão em sua definição. A

entrada de injeção controla a velocidade com que o material fundido entra na cavidade


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e, também, o seu empacotamento. Estas duas características influenciarão na

performance e aparência da peça injetada.

Problemas provenientes dos pontos expostos acima podem ser eliminados se o

tipo de ponto (ou pontos) de entrada e sua localização forem bem definidos. Isto,

basicamente, irá depender do desenho da peça, fluxo do material fundido e

requerimentos de uso da peça moldada.

Algumas outras considerações como a natureza do polímero (se cristalino ou

amorfo) e se carregados ou não, também devem ser levadas em conta. Nos polímeros

carregados com fibra de vidro, devido à sua característica anisotrópica, a localização do

ponto de entrada deve ser estudada antes de iniciar-se o corte do molde de forma a

levar-se em conta o correto valor da contração do material. De uma forma geral, as

seguintes considerações devem ser levadas em conta em relação ao ponto de entrada de

injeção:

• Peças grandes que necessitam de vários pontos de entrada, estes devem estar

próximos o bastante para evitarem perda de pressão;

• Para evitar aprisionamento de gases, o fluxo do material a partir do ponto de

entrada deve ser dirigido para as saídas de gases;

• Os pontos de entrada devem estar localizados, preferencialmente, das

paredes grossas para finas;

• Os pontos de entrada devem estar localizados em local de pouca solicitação

mecânica da peça;

• Os pontos de entrada devem estar localizados de tal forma a minimizar

linhas de emenda e qualquer tipo de marca;

• Para minimizar o jateamento, espirrados e enevoamento, a entrada deverá

estar em ângulo reto com o canal e deve obrigatoriamente, existir um poço

frio ao lado do canal.

A seguir, estão relacionados os vários tipos de pontos de entrada de injeção mais

utilizados:

a) Entrada direta

b) Entrada lateral

c) Entrada em leque tipo martelo

d) Entrada tipo diafragma

e) Entrada em túnel ou submarina


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f) Entrada submersa ou submarina

g) Entrada capilar

Entrada direta

É muito utilizado para peças grandes, de extração profunda, ou de paredes

grossas onde a máxima pressão de injeção é necessária. Deve-se tomar cuidado com

este tipo de ponto de entrada em peças com formas retangulares quando o material é

reforçado com fibra de vidro, poderão ocorrer distorções devido à orientação da fibra.

Perceba na figura 7.10 que não existe canal de distribuição e que o canal de alimentação

fica preso na peça necessitando de retrabalho.

Fig. 7.10 - Entrada direta.

Entrada lateral

É o tipo mais comumente utilizado na moldagem por injeção. A espessura deste

tipo de entrada deve ser 50% da espessura da parede da peça para materiais não

reforçados, e 70% para materiais reforçados. A largura do ponto de entrada deverá ser

particular para cada material. O comprimento do ponto de entrada deverá ser menor ou

igual a 1 mm.


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Fig. 7.11 - Entrada lateral.

Entrada em leque

A entrada em leque é um tipo especial da entrada lateral usada para peças

achatadas e finas. O leque estende o fluxo do material através da cavidade,

uniformizando seu preenchimento. Para obter-se melhores resultados, a área do ponto

de entrada nunca deverá exceder a área da seção transversal do canal.

Como principal desvantagem este tipo de entrada gera um retrabalho e de acordo

com o abertura do leque torna muito difícil a separação do produto.

Fig. 7.12 - Entrada em leque


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Entrada tipo diafragma

Há, ainda, outro tipo derivado da entrada em leque, é a entrada em diafragma, a

qual deve ser usada para minimizar o empenamento em peças grandes e achatadas. Este

tipo de entrada traz grande retrabalho, pois é necessário um dispositivo para separar o

canal do produto.

Fig. 7.13 - Entrada tipo diafragma.

Entrada em túnel ou “unha de gato”

Este tipo de entrada permite a separação do canal e do produto (desgalhamento)

de forma automática durante o processo de moldagem. Nesse tipo de entrada o pino

extrator do canal, deverá ser posicionado de 5 a 10 mm da peça de modo a facilitar a

separação. Não se utiliza este tipo de entrada para materiais rígidos e reforçados (com

carga).

Fig. 7.14a - Entrada em túnel ou “unha de gato” – Vista dos postiços


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Fig. 7.14b - Entrada em túnel ou “unha de gato” – Vista em corte

Entrada submersa ou submarina

Este tipo de entrada é muito utilizado pois, permite a separação do canal e do

produto (desgalhamento) de forma automática durante o processo de moldagem.

Fig. 7.15a - Entrada submersa ou submarina.

Fig. 7.15b - Entrada submersa ou submarina.


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Derivada deste tipo de entrada existe a entrada em túnel no pino extrator quando

este não puder ser localizado próximo à peça. Após a injeção o apêndice pode ser

separado do produto manualmente ou por dispositivo mecânico.

Fig. 7.16a - Entrada submersa no extrator.

Fig. 7.16b - Entrada submersa no extrator.

Entrada capilar

É um tipo de entrada usada em molde de três placas. Permite a separação

automática dos canais e deixa um acabamento na região do ponto de entrada da peça

muito bom.

Fig. 7.17 - Entrada capilar.


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Além destes tipos de injeção já discutidos existem ainda sistemas de injeção com

canais quentes, onde não existe produção de canal de injeção e na maioria dos casos a

injeção é sobre a peça e a marca da injeção se assemelha ao tipo de entrada capilar. Este

sistema divide-se em injeção com bico-quente e com câmara-quente.

Bico-quente:

A injeção ocorre diretamente sobre a peça. Este sistema contém um único bico

de injeção que é aquecido por resistências. Observe nas figuras 7.18 e 7.19:

Fig. 7.18 – Bico-quente

Fig. 7.19 – Esquema de montagem de um sistema com bico-quente


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Na figura 7.19 é mostrado o esquema de montagem de um sistema com bico-

quente.

A injeção com bico-quente têm como principais características:

• Eliminar os canais de injeção;

• Eliminar o trabalho de rebarbação das peças injetadas;

• Aumentar a produtividade;

• Alto custo do sistema;

Sistema de câmara-quente

A utilização de sistemas de câmara quente pode oferecer diversas vantagens se

comparado aos sistemas convencionais de canal frio, tais como:

REDUÇÃO DE CUSTO:

• Economia na utilização de matéria prima

• Baixo consumo de energia

• Custo operacional reduzido

• Menor ciclo de injeção

• Melhor aproveitamento do equipamento

FLEXIBILIDADE NO PROJETO

• Facilidade na definição dos pontos de alimentação

• Eliminação da necessidade de balanceamento dos canais

• Diversificação dos tipos de entrada de material

• Elaboração de projetos compactos

• Maior número e possibilidades de pontos de injeção

• Ampla variedade de buchas de injeção e de ponteiras

• Fácil obtenção de lay-outs com fluxo equilibrados

REDUÇÃO DO TEMPO DE CICLO

• Redução do tempo de resfriamento

• Não há a necessidade de solidificação de galhos

• Cursos de abertura reduzidos

• Tempo de injeção reduzido

MELHORIA NA QUALIDADE DAS PEÇAS MOLDADAS

• Isenção de Contaminação

• Maior uniformidade dimensional no produto acabado


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• Vestígios de injeção podem ser controlados e em alguns casos tornam-se

praticamente imperceptíveis

• Redução da pressão de injeção

• Menor tensão residual nos componentes moldados

• Eliminação de operações secundárias

MAIOR EFICIÊNCIA DO EQUIPAMENTO

• Utilização de máquinas com menor capacidade de força de fechamento e

capacidade de plastificação

• Redução da quantidade de moinhos granuladores para moagem de canais

• Fácil alteração de material e de cor

• Menor pressão de injeção

• Menor pressão no molde

A desvantagem deste sistema está no altíssimo custo de seus componentes de

aquecimento. Para implementação deve-se analisar se os fatores positivos citados acima

devolvem o investimento ou não.

Fig. 7.20 - Sistema de injeção por câmara-quente

Na figura 7.20 se percebe que é possível injetar uma peça com diversos pontos

de injeção ou várias peças com um ou mais pontos cada peça.


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Pode-se afirmar que o sistema com câmara-quente nada mais é que um sistema

com diversos bicos-quentes alimentados por uma placa (geralmente chamada de

manifold).

Manifolds:

Bloco distribuidor em aço, com qualidade assegurada à sua utilização, com

fluxos estáveis e balanceados. Os manifolds geralmente são compactos e utilizam

resistências tubulares flexíveis apresentando um perfil uniforme de temperatura ao

longo de todo o seu comprimento, os canais internos são completamente polidos e

montados com tampões roscados. Cada manifold é concebido seguindo as exigências

específicas de diâmetro interno, baseadas na dimensão da injeção, tipo de resina e

orientação de fluxo. Assim, o manifold poderá funcionar com maior precisão, e o

máximo de produtividade.

Existem diversas configurações de manifolds como se pode ver na figura 7.21,

além dos disponíveis nos catálogos de fabricantes ainda existe a possibilidade de ser

confeccionado um manifold sob medida.

Fig. 7.21 – Exemplo de manifold disponível em catálogos


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Fig. 7.22 – Montagem de um sistema com câmara-quente

Saída de Gases

Quando um material plástico é moldado, é muito importante que na cavidade do

molde existam saídas de gases eficientes, de forma a permitir que o ar saia quando a

massa fundida entrar na cavidade. As saídas de gases deverão estar localizadas nas

direções de fluxo do material.

Saídas ineficientes ou mal localizadas poderão resultar em mau preenchimento

da peça, linhas de emendas fracas e contração irregular do moldado. Esses problemas

tornam-se mais críticos em peças de paredes finas quando se usa alta velocidade de

injeção. Em alguns tipos de moldes, gases podem ficar presos em áreas onde uma saída

não pode ser construída. Nestes casos, a saída de gás poderá ser feita no pino extrator.

Também, para facilitar o fluxo do material fundido pelos canais de distribuição,

saídas de gases poderão ser construídas nos poços frios.

Nas figuras 7.23 e 7.24 são apresentados esquemas de saída de gás na linha de

partição do molde. No caso de materiais antichama, é recomendado a construção de

saídas de gases contínuas, mais eficientes que as convencionais.

Fig. 7.23 – Saída de gases pontual


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Fig. 7.24 – Cavidade com saídas de gás

Exercícios:

1 – Desenhar um exemplo de cada tipo de entrada de injeção e citar três

características de cada um.

2 – Demonstrar duas distribuições para um molde com 32 cavidades.

Bibliografia

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Provenza, 1976. 210 p.

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