O caminho do material até a cavidade também merece atenção especial. O tipo do canal de distribuição e do ponto de injeção influi em aspectos como:
• Produção econômica;
• Propriedades da peça injetada; • Estabilidade dimensional;
• Uniões das linhas de fluxo; • Acabamento da peça injetada; • Tensões do material, etc.
Fluxo de Material
O sucesso do processo de injeção de termoplásticos está diretamente ligado ao comportamento do polímero durante o preenchimento do molde.
As propriedades de uma peça moldada dependem de como este moldado é feito. A medida que o polímero começa a penetrar no molde, resfria-se muito rapidamente, formando numerosas camadas solidificadas junto às paredes frias do molde, passando a se locomover pela parte central da cavidade que permanece fundida.
Inicialmente a camada congelada é muito fina, e a troca de calor entre o polímero fundi- do e o molde é maior. Isto resulta em mais polímero sendo solidificado, aumentando a espessura desta camada e, conseqüentemente, diminuindo a área do núcleo por onde o polímero fundido passa.
As camadas do polímero não se movem à mesma velocidade, pois ocorre um arrasta- mento das camadas, uma sobre as outras, resultando atrito entre as moléculas (figura abaixo).
Modelo esquemático de frente de fluxo durante preenchimento de molde O atrito entre o polímero fundido e as camadas solidificadas do polímero geram uma tensão de cisalhamento entre essas diversas camadas, provocando uma orientação das cadeias moleculares no sentido do fluxo.
Se o resfriamento é lento, as moléculas têm tempo para perder sua orientação. Caso o resfriamento seja brusco, as moléculas permanecem orientadas no moldado.
O grau de orientação do polímero em uma peça varia do centro da cavidade (núcleo da peça) para as paredes da mesma. Esta diferença de orientação faz com que as
Esquemas de camadas com diferentes níveis de orientação ao longo do espessura de uma peça moldada
Contração
Considerando-se a relação molde/produto final, devemos elaborar um estudo criterioso das dimensões das cavidades para obtermos o produto final dentro das especificações dimensionais pedidas em desenho de produto.
No momento em que o material é resfriado dentro das cavidades ele se contrai e a moldagem final do produto fica menor que o original do molde.
Sendo assim, quando no projeto de molde devemos prever a adição de uma
porcentagem a mais sobre as medidas do produto citadas em desenho de produto. Este percentual deverá ser correspondente ao material a ser injetado que para maior
segurança deverá ser informado pela fabricante da matéria prima.
A contração é volumétrica, portanto todas as dimensões devem sofrer o acréscimo deste valor, podendo sofrer variações de acordo com o processo e o equipamento, a temperatura de trabalho e o empacotamento dado pela pressão de injeção e recalque são fatores que influenciam diretamente sobre as dimensões finais.
A adição de cargas no material como, por exemplo, fibras de vidro, micro esferas de vidro e talco também alteram a contração.
A contração do produto sempre ocorrerá por sobre o macho afastando-se da cavidade facilitando a extração, pelo fato do sistema extrator localizar-se do lado móvel. A medida final do molde será obtida de acordo com a seguinte formula:
D = Dimensão final do molde em mm. P = Dimensão do produto em mm.
5 = Valor da contração em porcentagem (%).
Tolerâncias dimensionais
As tolerâncias dimensionais solicitadas no desenho de produto devem garantir três fatores de muita importância na fabricação do molde e na produção das peças:
• Variação de contração no processo: os valores indicados pelo fabricante são
obtidos através de testes efetuados em condições especificas, e não possuem as mesmas condições particulares da maquina injetora, podendo haver diferenças.
• Ângulos de saída: conicidade obrigatória para tomar possível a extração do
produto dos machos.
• Tolerâncias de variação na confecção das cavidades: considerando-se que é
impossível obtermos peças opinadas com tolerâncias zero, devemos prever os desvios no processo de homenagem das cavidades. Em casos que temos
tolerâncias pequenas podemos prever um sobremetal nas peças usinadas de forma que possa ser retirado material (aço) para possibilitar a adequação do molde após o exame dimensional do produto. Para tal devemos executar os machos dentro das tolerâncias máximas e as cavidades dentro das tolerâncias mínimas
Verifique o exemplo abaixo:
Material Polipropileno contração 0,4%
Para se obter uma constante e tomar os cálculos mais ágeis podemos usar:
Constante 1,004 Tolerância = +1-0,1
Para determinarmos as medidas para o molde, devemos inicialmente jogar com as tolerâncias do produto, observando sempre que no macho as tolerâncias vão para mais e na matriz as tolerâncias vão para menos. Disso resulta que devemos proceder da seguinte maneira:
Produto
Medidas para cavidade:
_ Medidas da Matriz
25 – 0,1 toler. = 24,9 x 1.004 = 24,99 12 – 0,1 toler. = 11.9 x 1.004 = 12,12 R2 x 1.004 = 2,01 (arredondamento) R4 x 1.004 = 4,02 (arredondamento)
_ Medidas para o macho
21 + 0,1 toler. = 21,1 x 1.004 = 21,18 10 + 0,1 toler. = 10,1 x 1.004 = 10,14
X = 1 + % 100
Cavidades
A ferramenta fêmea pode ser construída pela usinagem de um bloco massiço de aço, eventualmente com a utilização de insertos, ou pela composição de blocos usinados separadamente.
Sempre que possível, toda a altura do molde deve ser produzida no molde fêmea, a fim de evitar a formação de linhas de rebarba e para dar maior resistência à ferramenta. Às vezes a usinagem nestas condições não é possível, e a sub-divisão da altura da peça entre as duas partes da ferramenta se torna inviável.
A fim de assegurar a correção da usinagem é usual produzir-se antes um modelo da peça a produzir, em um material de fácil usinagem (alumínio, latão), que é
progressivamente comparado com modelos em gesso duro, sem contração, extraídos da ferramenta que se está usinando.
No caso de perfis complicados, a usinagem pode ser grandemente facilitada fazendo-se a composição de insertos. A utilização de insertos apresenta as seguintes vantagens:
• usinagem facilitada de blocos individuais, • polimento facilitado nas faces,
• possibilidade de substituição de insertos no caso de dano ou modificações de
projeto.
Como desvantagens, porém, tem-se a necessidade de uma carcaça para servir de base para os insertos e um tamanho normalmente maior da ferramenta em face da
espessura combinada dos insertos e da carcaça.
Cavidade de forma complexa e profundidade variável são confeccionados a partir de blocos individuais de usinagem mais fácil.