Força de fechamento ideal na moldagem por injeção

O que é força de fechamento na moldagem por injeção?

A moldagem por injeção é um processo de fabricação de plástico que cria alta pressão (pressão de injeção e pressão de recalque) para moldar peças plásticas. A força de fechamento é a força aplicada pela máquina para manter o molde fechado durante a injeção, evitando a separação das metades do molde sob a alta pressão interna da cavidade.

A força de fechamento é normalmente especificada em toneladas. Por exemplo, uma máquina de moldagem por injeção de 180T produz uma força de fechamento máxima de 180 toneladas (1800 kN).

Unidade de Injeção vs. Unidade de Fechamento em uma Máquina de Moldagem por Injeção

Uma máquina de moldagem por injeção possui duas unidades principais:

Unidade de Injeção:
Os grânulos de polímero são aquecidos e plastificados dentro do cilindro. O material fundido flui através do bocal, canal de alimentação e entrada para a cavidade. Durante a transição da fase de velocidade para a fase de pressão (compactação e retenção), material adicional é injetado na cavidade para minimizar afundamentos e variações dimensionais.

Unidade de fixação:
A unidade de fixação une o núcleo e a cavidade do molde. Ela aplica força suficiente para evitar a separação das metades do molde quando o plástico fundido é injetado sob alta pressão.

O sucesso da moldagem depende de:

• Tonelagem aplicada
• Localização da força
• Tipo de mecanismo de fixação
• Tamanho da base do molde

Por que a força de fixação correta é crucial para a qualidade da peça e a vida útil da ferramenta

A força de aperto correta garante:

• Enchimento e embalagem adequados das peças
• Estabilidade dimensional
• Proteção dos componentes do molde
• Prevenção de rebarbas e separação de moldes

Pouca força resulta em rebarbas e defeitos nas peças. Força excessiva danifica moldes e máquinas, além de aumentar os custos operacionais.

Principais fatores que afetam os requisitos de força de aperto

A magnitude da força de fixação depende da pressão na cavidade e da área projetada. As principais variáveis ​​que influenciam esse processo incluem:

• Propriedades do material (MFI)
• Profundidade do componente (comprimento do fluxo)
• Espessura da peça
• Tipo de sistema de corredor
• Tamanho e número de portões

Uma área de injeção maior reduz a pressão de injeção necessária. Injeções múltiplas ou enchimento sequencial podem reduzir a pressão de injeção necessária e a tonelagem de fechamento correspondente.

Materiais com baixa viscosidade (alto MFI) geralmente requerem menor força de fixação em comparação com materiais de alta viscosidade.

Como calcular a força de fechamento na moldagem por injeção

O cálculo envolve:

1. Determinação da área de superfície projetada da peça
2. Multiplicando pelo número de cavidades
3. Aplicação de pressão na cavidade (fator de tonelagem)
4. Ajustando para o sistema de corredores
5. Adicionando fator de segurança

Se o molde tiver um sistema de canais frios, adicione 10% da área projetada. Uma margem de segurança de 10% também é aplicada ao resultado final.

Explicação da fórmula da força de aperto

A força de fixação é calculada como:

Força de aperto = {(Área da superfície × Número de cavidades) × Pressão da cavidade} × 1,1 (Fator de segurança)

A pressão na cavidade normalmente varia de 2 a 10 toneladas por polegada quadrada, dependendo do material e da geometria.

Por exemplo:

• PP: 1,5–3,5 toneladas/pol²
• PET: 2–6 toneladas/polegada quadrada

Se a profundidade da peça exceder 1 polegada, pode-se considerar a aplicação de força adicional (por exemplo, 10%).

Exemplo: Cálculo da força de aperto para uma peça de plástico

Considere uma parte retangular de 2 × 4 polegadas:

• Área projetada = 8 pol²
• Área escavada = 3 pol²
• Área projetada final = 5 pol²

Para um molde de duas cavidades e pressão de cavidade de 3 toneladas/polegada quadrada:

Força de aperto =[{(5 × 2) × 3} × 10% (depth adjustment)]× fator de segurança de 10% = 36,3T

Isso determina a tonelagem apropriada a ser selecionada da máquina.

Problemas causados ​​por configurações incorretas de força de fixação

Força de aperto excessiva:

• Linhas de separação enroladas
• Saídas de ar bloqueadas
• Núcleos de inserção ou blocos de cavidade trincados
• Danos na placa superior do molde
• Marcas de queimadura, superfície brilhante, injeção incompleta, bolhas de ar
• deformação da placa da máquina
• Aumento dos custos operacionais

Força de aperto insuficiente:

• Formação de flash
• Instabilidade dimensional
• separação do molde

Máquinas com maior capacidade de carga também aumentam o consumo de energia e o custo total do trabalho.

Força de fechamento como variável chave do processo de moldagem por injeção

Um experimento revelou que a modificação da força de fixação alterou:

• peso do chumbo
• Pressão da cavidade
• Preço do pacote
• Taxa de resfriamento

Tradicionalmente, os engenheiros consideravam quatro variáveis ​​que afetavam as dimensões das peças:

• Aquecer
• Fluxo
• Pressão
• Resfriamento

A força de fixação surgiu como a quinta variável crítica que influencia os resultados da moldagem.

Métodos práticos para otimizar a força de fixação

Por peso da peça:
Utilize uma força de fechamento maior no molde para obter o preenchimento completo. Reduza gradualmente a força de fechamento em 5 a 10%, registrando o peso da peça. A separação começa quando o peso da peça aumenta. Este método evita o fechamento excessivo e economiza energia.

Sensor de Deflexão do Molde:
Mede a deflexão do núcleo durante a injeção, indicando a separação do molde e ajudando a otimizar a força de fechamento.

Medição dimensional:
Meça o comprimento, a largura e a espessura em diferentes configurações de fixação para observar a variação dimensional e determinar a tonelagem ideal.

Melhores práticas para seleção de máquinas e otimização de fixação

Calcule a força de aperto no início do projeto. Isso servirá de base para a seleção da máquina correta.

Assim que a produção começar, otimize a capacidade de armazenamento de energia da garra para:

• Alcançar a qualidade desejada das peças
• Minimizar os custos operacionais
• Evite danos ao mofo e à máquina.

A Efficient Innovations traz mais de 15 anos de experiência em moldagem por injeção de plástico. Não confie em regras práticas para cálculos de força de fechamento.. 

Perguntas frequentes

1. Qual é a força de fechamento ideal na moldagem por injeção?
   A força de fechamento ideal é a força mínima necessária para manter as metades do molde fechadas durante a injeção, sem causar rebarbas, separação do molde ou danos à ferramenta. Ela garante estabilidade dimensional, qualidade da peça e eficiência da máquina, evitando o consumo desnecessário de energia.
2. Como é calculada a força de fechamento na moldagem por injeção?
   A força de fixação é calculada multiplicando-se a área projetada da peça (incluindo as cavidades) pela pressão na cavidade e, em seguida, adicionando-se ajustes para canais de alimentação e um fator de segurança. O tipo de material, a geometria da peça e a profundidade também influenciam a tonelagem final necessária.
3. O que acontece se a força de aperto for muito baixa?
   Uma força de fechamento insuficiente pode causar a separação do molde durante a injeção, levando à formação de rebarbas, variação dimensional, acabamento superficial ruim e qualidade inconsistente das peças. Também pode comprometer a estabilidade do processo e aumentar as taxas de rejeição.
4. A força de aperto excessiva pode danificar o molde?
   Sim. Força de fixação excessiva pode causar ondulações nas linhas de junção, obstruir respiros, trincar insertos, deformar chapas e tensionar componentes da máquina. Com o tempo, isso reduz a vida útil do molde, aumenta os custos de manutenção e impacta negativamente a economia do processo.
5. Como o índice de fluidez do material (MFI) afeta a força de fixação?
   O Índice de Fluidez (MFI) do material reflete a viscosidade. Materiais com alto MFI (baixa viscosidade) fluem facilmente e geralmente requerem menor força de fechamento. Materiais com baixo MFI necessitam de maior pressão de injeção, o que aumenta a tonelagem de fechamento necessária.
6. O tamanho do portão e o tipo de canaleta afetam a força de fixação?
   Sim. Áreas de injeção maiores reduzem a pressão de injeção necessária, diminuindo a força de fechamento. Injeções múltiplas ou enchimento sequencial também podem reduzir os requisitos de pressão. Sistemas de canais frios podem aumentar as considerações de área projetada nos cálculos da força de fechamento.
7. Por que é adicionado um fator de segurança aos cálculos da força de aperto?
   Um fator de segurança, geralmente em torno de 10%, leva em consideração variações no processo, comportamento do material e picos de pressão imprevistos. Ele garante o fechamento confiável do molde em condições reais de produção, sem operar na capacidade máxima da máquina.
8. Como otimizar a força de fixação durante a produção?
   A força de fechamento pode ser otimizada reduzindo-se gradualmente a tonelagem, enquanto se monitora o peso da peça, a estabilidade dimensional e a separação do molde. Ferramentas como sensores de deflexão do molde e medição dimensional ajudam a estabelecer a configuração de fechamento efetiva mínima.