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Código Projeto: B179 Tipo: Benchmark

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INJEÇÃO DE PLÁSTICOS

Descrição do caso: Nesta ocasião vai ser realizado um trabalho de simulação de injeção de plásticos sobre um conjunto de tampa e recipiente, são peças na sua etapa final de desenho, ainda não existe molde de injeção. O objetivo do presente trabalho é otimizar o preenchimento das peças através da utilização de diretores de fluxo.

Fig. 1 - Geometria do recipiente

Fig. 2 - Geometria da tampa do recipiente

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Desenvolvimento: Foi realizado o modelo de elementos finitos de ambas peças. Os pontos de injeção foram colocados nos baricentros das peças, indicados nas Fig. 1 y Fig. 2 com as flechas verdes.

Como primeira medida se analisa o preenchimento das peças com a distribuição de espessuras de desenho.

Fig. 3 - Malha do modelo de elementos finitos

Região desbalanceada

(em cinza)

Fig. 4 – Preenchimento do recipiente e a região desbalanceada

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Nas Fig. 4 y Fig. 5 se pode observar o desbalanço ocasionado no preenchimento das peças devido à assimetria que estas apresentam. Para lograr o balanço das cavidades foi feita uma simulação com diretores de fluxo na malha dos modelos de elementos finitos gerados. Depois de varias iterações de simulação para atingir o modelo ótimo forma obtidos os seguintes resultados:

Região desbalanceada

(em cinza)

Fig. 5 – Preenchimento e região desbalanceada da tampa

Fig. 6 - Modelado dos diretores de fluxo no recipiente

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Os resultados obtidos com os diretores de fluxo já definidos foram os seguintes:

Fig. 8 – Preenchimento do recipiente balanceado

Pode-se observar na Fig. 8 que o preenchimento com os diretores de fluxo é totalmente balanceado, chegando o frente de material aos bordes da peça ao mesmo tempo. O mesmo aconteceu com a tampa do recipiente, sendo o novo perfil de preenchimento o seguinte:

Fig. 7 - Modelado dos diretores de fluxo na tampa

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No caso da tampa foi obtida uma melhora significativa, mas não tanto como no caso do recipiente. Isto foi devido a que a porcentagem de aumento/diminuição das espessuras foi limitado atingindo os limites estabelecidos pelo cliente e/ou características do produto necessárias.

Como consequência do balanço no preenchimento, é possível observar uma redução na força de fechamento necessária para levar a cabo o processo de injeção.

Fig. 9 – Preenchimento da tampa com o desenho final de diretores de fluxo

Fig. 10 – Força de fechamento (recipiente)

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Outra das vantagens de haver balanceado o preenchimento das peças foi o empenamento controlado das peças que se tem depois de injetadas.

Pode observar-se que o empenamento da peça com o esquema de injeção balanceada é menor à que aconteceria se não se houvesse realizado o balanço no preenchimento da cavidade através do desenho de diretores de fluxo. Notar que o eixo de ordenadas é de valores negativos. Ao igual que no recipiente, a força de fechamento da tampa também foi menor.

Fig. 12 – Força de fechamento (tampa)

Fig. 11 – Empenamento final do borde maior do recipiente

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Conclusões: Puderam ser estabelecidas as regiões onde aplicar diretores de fluxo para balancear o preenchimento das cavidades de estas 2 peças de importantes dimensões (600 x 400 mm) como também as variações na espessura das peças mantendo controlado o aumento de massa.

Também foi possível avaliar a redução na força de fechamento necessária para levar a cabo o processo, por ser um projeto ainda em etapa de desenho, esta informação vai ser de muita utilidade na hora de definir a capacidade que vai ter que ter a máquina injetora.

Por outro lado foi obtida a tendência à deformação da geometria nas bordas das peças analisadas, mediante o balanço no preenchimento foram obtidos valores de empenamento menores melhorando as condições de fechamento do conjunto recipiente-tampa.

O método numérico de cálculo aplicado neste projeto permitiu balancear o preenchimento das cavidades de maneira virtual (na etapa de desenho), conhecendo as espessuras que deverão ter as peças nas regiões determinadas, a capacidade de fechamento da máquina injetora, a tendência ao empenamento das peças depois de injetadas e o controle sobre o peso final de cada peça. Todo isto permite obter um ponto de partida exitoso no começo da produção das peças eliminando de maneira significativa incertezas iniciais presentes em todo projeto, reduzindo ao máximo os tempos de set-up inicial e o scrap produzido nas etapas de ajuste.

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