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Considerações que eliminam refugos plásticos

– Falhas na regulagem geram rejeitos ou refugos

– Analise de prevenção para problemas de moldagem

– Recomendações para evitar os defeitos superficiais

– A influência das tensões residuais

– Saída de gases, recurso importante em moldes de injeção

– Câmara quente e problemas com troca de calor

A Série Defeito Zero em peças plásticas procura abordarsobreas técnicas para a perfeita regulagem dos parâmetros na injeção de termoplásticos, buscando identificar e solucionar os principais defeitos oriundos de processo, matéria-prima, detalhes do produto ou ferramental. As soluções reduzem as perdas decorrentes de anomalias no processo de injeção de termoplásticos e visamos auxiliar os iniciantes da área.

Falhas na regulagem geram rejeitos ou refugos

O processo de injeção é descontínuo, aplicável a termoplásticos e muito comum na obtenção de peças em curtos ciclos de moldagem. Um dos inconvenientes da moldagem por injeção em alguns casos é a quantidade de material descartado após a retirada da peça injetada defeituosa e ainda em muitos casos, o descarte na forma de galhos ou canais de alimentação por onde passa o plástico fundido.

Todos esses resíduos, após a fragmentação em moinhos apropriados, são normalmente reutilizados. Esse inconveniente é eliminado com a utilização de moldes com canal quente, que são empregados conforme fatores técnicos devido ao seu custo elevado. Um acessório que permite sem dúvida uma excelente regulagem.

Os ajustes errôneos dos parâmetros, durante o processo de regulagem na máquina de injeção plástica geram invariavelmente perdas de qualidade, que são caracterizadas pela quantidade de peças defeituosas, os rejeitos principais são motivados por:

Bolhas – Quando a peça possui bolhas de ar presa no plástico.

Chupagem – Quando a peça possui uma deformação devida à falta de matéria prima em uma determinada região.

Empenamento – Quando a peça deforma ao ser retirada ainda quente do molde.

Falha de injeção – Quando a cavidade do molde não é preenchida com a quantidade de matéria prima mínima para compor a peça.

Mancha – Quando na peça existe mancha de óleo, água ou alguma impureza do molde.

Rebarba– Quando a peça possui sobras excessivas de plásticos nas bordas.

Marcas de extrator ou riscos – Quando na peça existem marcas do extrator do molde.

Furos tampados – Quando pequenos furos (para parafuso) são obstruídos com matéria-prima devido à pressão de injeção ou a fluidez do material não estarem de acordo com o especificado.

Junção – Quando dentro do molde há obstáculos para o preenchimento, e volumes de plásticos com diferentes temperaturas se encontram dentro da cavidade, tornando a peça frágil neste ponto de junção.

Ondulações – Quando a cavidade não está completamente preenchida e a superfície da peça apresenta ondulações.

Excesso de solda – Quando um excesso de matéria-prima se aloca em um canto da peça.

Peça queimada – Quando há fuligem na peça devido à queima da matéria prima.

Peça deformada – Quando a peça é retirada quente do molde, e deforma no processo de extração.

Trincas – Quando o material queima, e a peça possui pequenas rachaduras

Tabela auxiliar para limpeza do cilindro e início da produção

Devido à alta viscosidade da maioria dos termoplásticos de engenharia, eles arrastam qualquer depósito de plástico deixado por injeções anteriores. Se o cilindro/rosca da injetora não estiver completamente limpo, poderão surgir problemas como delaminação, degradação da resina, pontos pretos e manchas no moldado.

Para limpar a máquina, PS, PEAD ou uma mistura de 50/50% de acrílico / PSAI também podem ser usados. Deve-se evitar os seguintes materiais: Nylon, PP, POM, PEBD, ABS e PVC por degradarem em altas temperaturas ou reagirem com outras resinas, podendo causar inclusive (no caso do POM) explosões no canhão.

A temperatura de purga deve ser a mesma utilizada para o processamento da resina em questão.

Após a limpeza da máquina, com os materiais citados anteriormente, deve-se retirar do cilindro o material de limpeza, utilizando o material que será injetado. Pode-se utilizar material 100% moído.

As primeiras peças moldadas devem ser separadas, pois geralmente são contaminadas com excesso de desmoldante, óleo e material de limpeza do cilindro.

A tabela abaixo mostra quais são os melhores materiais para purga prévia ao processo de injeção.

Analise de prevenção para problemas de moldagem

Notadamente são vários os fatores referentes ao processo de moldagem que tem influência no ajuste dos parâmetros de processamento e que interferem na qualidade da moldagem e na produtividade. Os defeitos de moldagem podem ser das seguintes naturezas:

Cosmético ou estético: pode ser visto a olho nu e normalmente causa a rejeição da peça, mesmo que todas as outras propriedades e especificações sejam satisfeitas.

Defeitos Estruturais: onde o problema pode ser o peso da peça, suas dimensões ou configuração, como no caso de empenamento, pode ser detectado tanto a olho nu como através de testes.

Defeitos Funcionais: não são detectados a olho nu, mas sim por falharem durante o desempenho de certa função. Exemplo: peça altamente tensionada, resultando numa ruptura imprevista, devido ao impacto.

Os defeitos de moldagem podem ser causados por projeto da peça: errado ou deficiente e construção do molde;

Propriedades e reologia do polímero, assim como a estabilidade dos aditivos a ele misturados;

Equipamentos de processamento e equipamentos auxiliares utilizados: sua confiabilidade e adequação para a resina que está sendo processada;

Parâmetros de processamento, as habilidades, conhecimento e paciência do operador da máquina. Somente o item “e” está diretamente relacionado e controlado pelo operador / equipe de processamento. As máquinas usadas e a seleção do material são controladas pela administração. O projeto da peça e do molde é controlado pelo departamento de engenharia. O controle de processo algumas vezes tem que se adaptar a quaisquer decisões (boas ou ruins) que são tomadas pela administração ou departamento de engenharia.

Os técnicos de processamento e controle de qualidade se encontram numa situação em que, normalmente, não podem influenciar o processo de tomada de decisões e tem que encontrar suas próprias soluções. A qualidade e produtividade podem muitas vezes ser prejudicadas. Para corrigir um defeito, quaisquer mudanças nos parâmetros devem ser feitas uma de cada vez e ser registradas e documentadas. Os problemas de processamento e peças defeituosas são algumas vezes gerados por uma multiplicidade de erros e não somente por uma única fonte.

Recomendações para evitar os defeitos superficiais

Defeitos de localização regular:

Se os defeitos de superfície ocorrem no mesmo lugar, com regularidade, há um problema no bico de injeção ou no bico da câmara quente

Defeitos de localização irregular:

Quando defeitos de superfície ocorrem em diferentes lugares de forma irregular, deve -se checar o composto (qualidade do composto, presença de contaminantes).

Defeitos cobrindo grandes áreas:

Este tipo de defeito normalmente se estende sobre toda a peça e pode ser observado também, no canal de alimentação. Nesse caso deve-se checar se houve degradação do material.

Recomendações gerais para acabamento superficial:

Quando um acabamento superficial de alto nível for essencial em peças moldadas com polímeros de engenharia semicristalinos, recomenda-se não utilizar câmara quente. Entretanto, quando se opta pela utilização de tal sistema, é aconselhável fazer uso de um canal frio entre o bico da câmara quente e a peça de modo a isolar termicamente o bico da câmara quente. O material frio vindo do bico de injeção ou do bico da câmara quente deve ser interceptado por um poço frio para que o mesmo não entre na peça.

 A influência das tensões residuais

É necessário tratar as tensões residuais de moldagem de maneira especial, devido a sua incidência e importância na obtenção de peças de ótima qualidade.

 “As Tensões Residuais se definem como um mal acomodamento dasmacromoléculas em um espaço determinado, que gera uma diminuição das propriedades físico mecânicas, térmicas e químicas”.

A variação nas condições de moldagem tem um efeito direto sobre as propriedades finais do produto acabado. Na moldagem por injeção as cavidades do molde se enchem, empurrando o material fundido através de pequenos canais a elevada velocidade e sob alta pressão. As paredes internas das mesmas estão a temperaturas muito inferiores à massa e, logicamente esfriam rapidamente a camada do material que entra em contato com elas, a que se solidifica de forma instantânea. Por “cima” segue passando material que vai se esfriando em sucessivos níveis ou camadas para completar o ciclo de preenchimento.

Estas condições geram tensões resultantes da fricção entre camadas, que serve para “orientar” as moléculas na direção do fluxo e que se estabelecem na massa moldada antes que as macromoléculas possam se acomodar novamente e se livrar dessas tensões ou deformações do seu estado natural. Concluindo, podemos dizer que as Tensões Residuais se originam basicamente quando “uma massa quente entra em contato com uma superfície muito mais fria”.

Temperado:

O temperado é utilizado para minimizar as Tensões Residuais que não são eliminadas variando os parâmetros de moldagem e que podem estar limitadas pelo desenho da peça, ciclo de moldagem, etc. A operação de temperado consiste em colocar as peças em um forno com circulação de ar ou em um recipiente com água quente. Para determinar a temperatura do forno ou d’água, temos que conhecer o ponto de deformação térmica da peça. O temperado se realiza a 5ºC por baixo deste valor durante aproximadamente 2 horas. O tempo depende da espessura da peça. “O ponto de deformação térmica é a temperatura na qual se observa a deformação da peça, e não o ponto de deformação ASTM do material”. As peças logo do temperado devem voltar a provas, submergindo-as em solventes adequados para verificar se esta operação tem sido eficaz.

Veja tabelas no link http://moldesinjecaoplasticos.com.br/tabelas-com-valores-para-aplicacoes-de-termoplasticos/

Tabela com relação material solvente para teste do temperado

Determinação

Para determinar a magnitude das Tensões Residuais que podem afetar a performance final de uma peça moldada, se empregam as seguintes técnicas.

 Visual

Se utilizando luz polarizada, as áreas de maior magnitude aparecerão como concentrações locais de espectros iridescentes. Aplica-se a plásticos transparentes.

Térmica

Aplica-se o mesmo sistema que o utilizado para determinar a temperatura de temperado, utilizando deformações de variado nível (em diversas condições de moldagem) como uma medida da magnitude das tensões.

Química

As peças moldadas se submergem durante um tempo predeterminado em reativos específicos para cada tipo de material. A peça é atacada unicamente nos lugares com tensões provocando fissuras ou rachaduras. A maior magnitude ou evidência destas frestas estará em relação direta com a maior tensão residual existente.

Saída de gases, recurso importante em molde

O correto dimensionamento e posicionamento das saídas de gases em um molde de injeção é fundamental para o correto preenchimento da cavidade do molde e acabamento superficial das peças injetadas. Entre as principais consequências de moldes com saída de gases deficiente, podemos citar:

– Pontos de carbonização na peça causados pelo Efeito Diesel;
– Preenchimento incompleto da cavidade devido ao aprisionamento de ar;
– Superaquecimento e oxidação da resina, afetando as propriedades da peça;
– Linhas de emenda fria frágeis;
– Excesso de depósitos de material volatilizado (aditivos e/ou oligômeros) na superfície do molde, prejudicando o acabamento superficial das peças;
– Parâmetros de injeção críticos: elevadas pressões e temperaturas de injeção aliada abaixas velocidades de injeção. Não existe um número exato para a quantidade de saída de gases que um molde deve ter.

As saídas devem ser localizadas nas regiões críticas de preenchimento da peça:

– Regiões de final de preenchimento;
– Regiões aonde se concentram as linhas de emenda fria;
– Regiões de menor espessura;

Normalmente, por questões práticas, costuma-se prever saída de gases apenas na linha de fechamento do molde com profundidades que podem variar de 0,01 a0,03 mm dependendo da fluidez do material a ser injetado. Porém em peças de geometria complexa, por vezes faz-se necessário a introdução de saída de gases em outras regiões da peça, tais como em pinos extratores. Portanto é fundamental que ao se fazer o projeto do molde, a localização das saídas de gases seja estudada e pré-definida.

Câmara quente e problemas com troca de calor

Sistemas de câmara quente exigem que vários fatores técnicos estejam em perfeito balanceamento a fim de apresentar desempenho adequado. Um dos principais tópicos é a configuração térmica que, quando bem avaliada, resulta em condições perfeitas de operação.

O ponto chave para o funcionamento ideal de uma câmara quente a fim de que se obtenha um produto final compatível com a demanda e qualidade exigida pelo mercado é o seu balanceamento térmico, que deve ser sempre o mais equalizado possível, a fim de evitar problemas durante o processo de injeção.

No processo de injeção plástica existe uma “janela” de processo que possibilita ao responsável pela produção ajustar os parâmetros da máquina como velocidade e pressão de injeção, temperaturas de canhão e molde, entre outros menos importantes.

Caso um distribuidor de material (manifold) não esteja balanceado de maneira ideal, essa “janela” pode ser prejudicada, pois ela deverá ser compensada durante o processo. Ou ainda a “janela” poderá ser reduzida comprometendo a produção e o produto final em função de possível degradação da resina ainda dentro do manifold e desbalanceamento no preenchimento das cavidades. Os sistemas de câmara quente desenvolvidos a partir de uma análise térmica garantem boa qualidade do produto final e vida útil mais longa dos componentes envolvidos em todo o conjunto.

Os principais benefícios de sua aplicação englobam:

– Melhoria da qualidade da peça injetada em função de menor probabilidade de degradação da resina plástica; estabilidade dimensional e homogeneidade estrutural maior devido a condições ideais de injeção; possibilidade de eliminação de operações de acabamento após a injeção;

Redução de custos de produção pelo menor ciclo de injeção e diminuição do volume de canais de injeção (reduzindo a moagem de material); por utilização de máquina injetora de menor capacidade;

Flexibilidade no projeto do molde: o sistema de canais de alimentação já vem balanceado; não há canais secundários, permitindo um projeto mais compacto (dependendo da necessidade, é possível construir configurações com câmara quente e canais secundários menores); facilidade de alimentação da resina plástica em peças de grandes dimensões; simplicidade nas operações de troca de cor;

Aumento de eficiência da injetora: possibilidade de reduzir a força de fechamento, pressão de injeção e capacidade de plastificação quando comparado com um molde no processo de injeção convencional.

Problemas com troca de calor:

Problemas relacionados com a troca de calor entre os componentes podem ocorrer e serem identificados como cold spot ou hot spot no perfil do manifold.

Cold Spot –

Ocorre quando algum componente em contato com uma das faces do manifold tem um coeficiente de condutividade térmico muito elevado em relação ao material do manifold e o perfil da resistência não existe ou não é suficiente para contrabalancear essa perda. Isso acarreta em uma grande transferência de calor do manifold para as placas do sistema. Um ponto frio pode fazer com que a resina se esfrie muito dentro do canal, aumentando a pressão no interior do manifold.

Esse problema não só afeta o manifold, como também as placas, pois quando muito calor está sendo transferido a partir do manifold, as placas irão ficar com a temperatura elevada, exigindo mais da refrigeração interna, fato que muitos fabricantes de moldes para injeção de termoplásticos não levam em consideração como deveriam. Com a temperatura das placas elevada, todo o dimensional dos componentes da câmara quente será afetado, podendo ocorrer outros problemas com o molde, principalmentese esse contiver componentes que não sejam resistentes a temperatura.

Hot Spot

Esse outro fenômeno, como o próprio nome já diz, tem o efeito inverso do cold spot, não interferindo, entretanto, nas placas ou outros componentes do molde, pois é um problema somente do manifold.

Um ponto mais quente no manifold irá interferir diretamente com as propriedades da resina, ocasionando sua degradação precoce e prejudicando a qualidade do produto final. Quando ocorre esse problema se tem um perfil de resistência inadequado com o perfil do manifold.

Duas resistências com zonas de controle diferentes podem interferir uma com a outra, chegando ao ponto de uma região se aquecer mito mais do que a outra.

Publicação em 29/10/2021

Fonte: Moldes Injeção PLásticos

REPRODUÇÃO PROIBIDA SEM AUTORIZAÇÃO

Hamilton Nunes da Costa – Editor de Revistas Independente
CFP VW SENAI / Matrizeiro especializado em molde
Escola ART-MEC / Projeto de molde
CFP VW SENAI / Técnico mecânico – CREA 126.785

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