1.O que se entende por "Encolhimento"?
É essencial entender o que é o encolhimento, como ele ocorre em diferentes plásticos de moldagem por injeção e como ele acontece. Compreender esses aspectos pode ajudar a entender o processo e sua importância. Ainda assim, também pode ajudar a manter um encolhimento prático que não impacte as exigências de tamanho do produto final, levando a produtos defeituosos. Portanto, continue lendo para aprender sobre o encolhimento do plástico na moldagem por injeção.
A moldagem feita com plásticos de moldagem por injeção passa por um processo conhecido como encolhimento, que se contrai à medida que esfria após ser injetado. A maior parte do encolhimento acontece dentro do molde enquanto ele está esfriando, mas ainda há algum encolhimento após a peça ser ejetada, pois ela continua a esfriar.
Indica a extensão em que o tamanho do componente plástico é reduzido após ser removido do molde e permitido esfriar. Tipos de plásticos, condições de moldagem, construção do molde e outros fatores desempenham um papel no encolhimento do plástico.
Há uma ampla gama de taxas de encolhimento entre os vários materiais poliméricos. Em segundo lugar, a taxa na qual os contornos do componente plástico influenciam fortemente a contração do plástico, o grau de dificuldade da estrutura interna do componente e a presença ou ausência de inserções.
O encolhimento das peças plásticas moldadas pode ser de até 20% em volume quando medido na temperatura de processamento e ambiente. Essa contração volumétrica dos polímeros frequentemente leva a peças deformadas e diferenças dimensionais. Essas mudanças ocorrem entre as peças fabricadas e o molde.
2.Como calcular as taxas de encolhimento para garantir um produto final durável?
É importante prever o encolhimento antes de iniciar a produção para evitar ajustes caros e demorados na ferramenta. Todos os plásticos têm uma porcentagem mínima e máxima de encolhimento, mas é necessário levar em consideração todos os outros elementos que afetam a taxa de encolhimento. O melhor método para calcular a taxa de encolhimento é desenvolver uma ferramenta protótipo para imitar as especificações de resfriamento e de portão que estão sendo usadas durante a produção. Isso não apenas fornecerá uma medição precisa do encolhimento, mas também permitirá a oportunidade de ajustar a ferramenta antes do processo de produção, caso ocorram defeitos. Determinar a taxa de encolhimento da moldagem por injeção de plástico é vital para manter uma produção eficiente.
3.Quando ocorre o encolhimento?
· A diferença de comprimento causada pela expansão térmica e contração a frio em polímeros
Quando o molde para a moldagem por injeção precisa ser feito, é essencial derreter os componentes brutos do plástico. Nesse ponto, a temperatura do processo de fusão sobe para entre 200 e 300 graus, e os componentes brutos do plástico são aquecidos e expandidos. A temperatura do molde de injeção cairá à medida que passa pelo processo de resfriamento, resultando em uma provável redução em seu volume.
· Variações na composição atômica e molecular dos plásticos
Por exemplo, durante o processo de moldagem de plásticos termofixos, a estrutura das moléculas que compõem a resina se transforma de linear para forma corporal. Como a massa volumétrica da estrutura corporal é maior do que a da estrutura linear, e como o volume total da estrutura linear diminui, a estrutura corporal fica menor.
· Uma mudança no estresse residual
A força pura da pressão de moldagem, anisotropia, mistura desigual de aditivos e temperatura do molde podem impactar a ferramenta enquanto ela está sendo usada para fazer plásticos de moldagem por injeção.
Após a moldagem, o molde de injeção ainda terá algum estresse residual. Esse estresse residual reduzirá e se redistribuirá progressivamente com o tempo. Como consequência direta, o molde de injeção ficará menor mais uma vez. Esse tipo de encolhimento às vezes é referido como pós-encolhimento.
· O tamanho da seção do portão
Há uma ampla gama de tamanhos de seção transversal disponíveis para moldes de injeção. Um portão grande aumenta a pressão da cavidade e prolonga o tempo de fechamento do portão, permitindo que mais material fundido flua para a cavidade. Isso é realizado pelo aumento do fluxo de fusão.
· Variedade de plásticos
Os polímeros cristalinos, como o polipropileno (PP) e a poliamida (PA), têm um encolhimento maior após a desmoldagem e uma faixa de encolhimento mais abrangente do que os plásticos não cristalinos, como o policarbonato (PS) e o acrilonitrila butadieno estireno (ABS).
4.O que acontece se as peças moldadas encolherem de forma desigual?
O encolhimento desigual é chamado de deformação. Se as regiões da peça encolherem de forma desigual, elas criam tensões dentro da peça. Essas tensões dependem da rigidez da peça, o que pode causar a deformação ou mudança de forma da peça. Isso leva a rachaduras nas peças durante o uso a longo prazo.
O encolhimento das peças plásticas moldadas pode ser de até 20% em volume quando medido na temperatura de processamento e ambiente. Essa contração volumétrica dos polímeros frequentemente leva a peças deformadas e diferenças dimensionais. Essas mudanças ocorrem entre as peças fabricadas e o molde. Na técnica de processamento por extrusão, usamos a matriz em vez do molde.
5.Qual motivo causará encolhimento ao moldar plásticos por injeção?
Variações no encolhimento são a causa raiz da deformação, o que pode parecer complicado, mas é bastante simples. Em outras palavras, quando um componente encolhe igualmente em todas as direções, ele não apenas fica menor, mas também mantém sua forma original. Por outro lado, se uma parte encolher a uma taxa diferente das outras, a diferença causará tensões dentro da peça. Quando a peça é ejetada do molde, ela ficará deformada se as forças aplicadas nela excederem sua capacidade de manter sua integridade estrutural.
Existem quatro tipos principais de contração, que são os seguintes:
· Regional
Isso acontece quando a taxa em que cada parte encolhe é diferente das regiões que estão mais próximas do portão e das regiões que estão mais próximas do final do preenchimento (EOF); tipicamente, essa variação ocorre entre as áreas da peça que são mais espessas (a área do portão) e áreas que são mais finas (a área do EOF). Uma região está contraindo a uma taxa mais rápida do que outra.
· Longe da Substância Densa
Essa diferença na contração acontece quando a contração na parte superior da peça difere da contração na parte inferior quando a peça é cortada ao meio. Por causa dessa diferença, o componente tem o potencial de se curvar porque um lado pode contrair mais do que o outro e, como consequência, será menor do que o outro lado.
· Em um Sentido Direcional
Diferenças na contração podem ocorrer tanto paralelamente quanto perpendicularmente à orientação do material, frequentemente conhecida como a direção do fluxo. O alinhamento de moléculas ou fibras pode causar isso. Como foi dito antes, um material amorfo tende a contrair mais em uma direção paralela à direção do fluxo. A contração de sólidos cristalinos é tipicamente maior perpendicularmente à direção do fluxo.
· Comparando o Plano com a Espessura
Na maioria das vezes, os polímeros encolhem na direção de sua espessura, em vez de na direção de seu plano de superfície. Este efeito é causado pela prevenção do molde. A presença de uma diferença entre o quanto algo encolhe na direção do plano e na direção da espessura pode levar à deformação. Isso frequentemente acontece nos cantos da peça, que às vezes são mais espessos do que a espessura nominal da parede.
6.Como controlar a contração durante a moldagem por injeção?
Cada material tem uma taxa de contração fornecida pelo seu fabricante. Isso pode ser usado para ajudar a prever as mudanças no plástico desde o momento em que é moldado até depois de ter esfriado completamente. Qualquer material se expande quando aquecido e encolhe à medida que esfria de volta à temperatura ambiente. Cada dimensão do produto plástico encolherá uma certa quantidade durante seu período de resfriamento. Controlar essa contração pode ser a chave para aperfeiçoar seu produto final. Vamos falar sobre algumas das maneiras de controlar a contração durante o processo de moldagem por injeção.
Temperatura do material
Ajustar a temperatura da resina plástica enquanto é aquecida é importante para o controle da contração. Quanto mais o material é aquecido antes de ser derramado, mais as moléculas se expandem. À medida que esfria, essas moléculas encolhem novamente. Quanto mais baixa a temperatura do plástico no momento do derramamento, menos contração ocorrerá durante o processo de resfriamento.
Temperatura do molde
Controlar a temperatura do molde pode controlar a contração. Usar um molde frio permite que as bordas externas de uma peça sequem antes que ela possa preencher e comprimir todo o espaço adequadamente. Usar um molde quente criará menos contração do que um frio. Isso permite que as moléculas do material plástico continuem a se mover livremente enquanto preenchem o molde e atingem a pressão correta antes de começar a esfriar.
Ajustes de pressão
A força da pressão usada para injetar o material plástico faz uma diferença direta quando se trata de taxas de contração. É a pressão necessária para compactar o material no lugar. Quanto mais apertado o material é compactado, menos espaço há para movimento à medida que esfria. Quanto maior a pressão na injeção, menos o plástico encolherá.
Desde que a pressão seja aplicada até que o plástico esteja solidificado, a contração será limitada. Se a pressão for liberada antes que o plástico tenha esfriado completamente, a contração piorará. Manter o plástico restrito no lugar enquanto esfria para reverter seu padrão usual de contração controla a contração, mas o processo leva mais tempo e custa mais. Forçar ar sobre as peças plásticas também ajuda a estabilizá-las.
Imersão em água fria
Outra maneira de resfriar rapidamente uma peça de plástico é mergulhá-la em água à temperatura ambiente. Isso resfria o material abaixo de seu ponto de fusão e interrompe a contração pós-molde. Isso ajuda as paredes internas do plástico a solidificarem mais rapidamente, pois essas áreas demoram mais para esfriar e solidificar do que as paredes externas. É um pouco arriscado por causa do estresse que causa no produto. Pode causar uma fratura ou rachadura se o plástico for exposto a temperaturas extremas posteriormente.
Determinar como um produto plástico encolherá e dobrará à medida que esfria é importante para obter um produto final perfeito. Encontrar maneiras de controlar a forma como o material esfria ajuda a garantir que suas peças saiam como deveriam todas as vezes. Você quer resultados consistentes quando se trata de projetos de moldagem por injeção. A formulação dos materiais, as dimensões do molde e os detalhes do processamento afetarão a contração.
7.Conclusão
Na maioria das circunstâncias, múltiplos impactos podem estar se contrapondo ou amplificando uns aos outros, tornando impossível separar a contribuição de cada efeito. Entender como e por que os plásticos de moldagem por injeção encolhem dá aos engenheiros uma vantagem competitiva ao analisar por meio de simulação para construir um produto plástico apropriado que se encaixe em seu orçamento e prazo.
