Capacidade da máquina injetora

4.1.2.1 Capacidade de injeção

As capacidades de injeção calculadas através da equação 2, em 3.1.2.1 são: .� = _� . � � � � �� ∗ ��� �� � �

Tabela 17 - Propriedades referentes à Equação de capacidade de injeção.

Propriedades Valor Unidade

Cap. Injeção PS 375 g Cap. Injeção PBT 410,9 g ρ PS 1,05 g/cm³ ρ PBT 1,31 g/cm³ Fator Volumétrico PS 2,02 Fator Volumétrico PBT 2,3

Com esse valor de capacidade de injeção do PBT é possível garantir que os moldes possam ser utilizados nessa máquina, visto que a capacidade máxima não é atingida.

4.1.2.2 Pressão de injeção

O valor de pressão de injeção suportado pela máquina foi fornecido pelo processo, e o maior valor encontrado situa-se no processo de dosagem do material, conforme apresentado na figura 13, que é de 140 bar.

Figura 13 - Tela de configuração de dosagem da injetora.

Fonte: Autoria própria.

4.1.2.3 Força de fechamento

A área de moldagem da massa injetada na câmara fria, representadas nas figuras 14 e 15, são de aproximadamente 1294 cm², considerando as áreas das 16 cavidades e do sistema de canais.

Baseado no maior valor de pressão de injeção e nas áreas de moldagem, a força requerida de fechamento encontrada na equação 3 é de aproximadamente 124 ton., ou seja, a máquina atende a demanda requerida.

Figura 14 - Lado externo dos manípulos no molde de câmara fria.

Fonte: Autoria própria.

Figura 15 - Lado interno dos manípulos no molde de câmara fria.

4.1.3 Tipos de extração

4.1.3.1 Extração por pinos

A extração por pinos é aplicada nos dois moldes em estudo, porém no molde de câmara quente, a placa extratora é a responsável por essa função, e como o curso dela não é suficiente para extração, somente para o desprendimento das peças das cavidades, os pinos têm a função de derrubamento das peças, visto que a aplicação deste tipo de extração causa deformações na peça, já que ela não atinge a mesma temperatura da peça na câmara fria antes de ser extraída.

4.1.3.2 Extração por placa

A extração por placa só foi aplicada no molde de câmara quente, pois segundo o gerente de produção da empresa, como a peça sai em uma temperatura maior do que no molde de câmara fria, devido ao aumento de produtividade, o pino gerava deformações que impossibilitavam o uso da peça. Assim, a placa age como extrator principal no molde de câmara quente.

4.1.4 Refrigeração

O fluxo de água necessário para a refrigeração foi definido na equação 4 como:

Tabela 18 - Valores Aplicados no cálculo do fluxo de água.

Câmara Fria Câmara Quente Unidade Massa de material injetado no molde (m) 14,083 19,152 Kg/h Calor Específico do material (Cp) 0,1956 0,1956 kcal/kg

Calor latente de fusão do material (L) 35,21 39,12 kcal/kg Temperatura de injeção do material (T1) 240 240 ºC Temperatura do molde (T2) 120 120 ºC Temperatura de saída da água (T3) 35 35 ºC Temperatura de entrada da água (T4) 18 18 ºC Constante de fabricação (K) 0,5 0,5

Fonte: Autoria Própria.

Este valor ficou calculado como 97,23 kg/h para o molde de câmara fria e 141,03 kg/h para o molde de câmara quente. A variação do fluxo de massa pode ser explicada de duas formas, sendo a redução do tempo de resfriamento um dos possíveis responsáveis, fazendo com que a peça saia a uma temperatura superior ao processo de câmara fria. O outro fator que pode gerar essa variação é o aumento da produtividade do processo, tendo assim que atender uma demanda também superior ao processo anterior. Os dois fatores podem ser confirmados na tabela 18, onde é apresentado a diferença do consumo de massa de matéria prima por hora.

4.1.5 Canais de alimentação

Assim como Harada elencou na tabela 12, o diâmetro nominal do canal principal de alimentação pode ser definido e comparado com o desenvolvido em

projeto pela empresa, sendo que os mesmos estarão apresentados nas figuras 16 e 17 e plotados na tabela 19:

Tabela 19 - Diâmetro nominal e projetado dos canais de Alimentação.

No Projeto Tabelado Unidade

Câmara Fria 6 6 mm

Câmara Quente 4 5 mm

Fonte: Autoria Própria.

O diâmetro projetado apresentado na tabela 19 é referente a um diâmetro equivalente, pois o formato do canal presente no projeto era o meia cana, ou seja, um formato semicircular, e a validação deste diâmetro se dá através da equivalência das áreas de seção calculadas, por isso os valores da tabela 19 e da figura 17 são diferentes.

Esses canais de alimentação deveriam sofrer uma redução para 5 mm, como descrito na tabela 12, quando se tornassem canais secundários, porém durante todo o percurso de alimentação e distribuição, eles mantiveram o mesmo diâmetro.

Figura 16 - Projeto do Canal Primário do molde de Câmara Fria.

Figura 17 - Projeto do Canal Primário do molde de Câmara Quente.

Fonte: Autoria própria.

4.1.6 Tempo de ciclo

Quanto ao tempo de ciclo, como dito anteriormente, é um valor basicamente empírico, mas é possível ter uma comparação entre o tempo teórico de resfriamento e o tempo medido pelo sistema da injetora.

O cálculo dos valores teóricos é baseado nas equações apresentadas no tópico 3.1.6, e a tabela 20 apresenta os valores aplicados nas duas equações.

Tabela 20 - Valores das propriedades das equações de tempo de ciclo.

Propriedades Valor Câmara Quente

Valor Câmara Fria

Unidade

Espessura da parede (s) 3 3 mm

Diâmetro canal primário (D) 6 6 mm

Difusividade térmica (α ef) 0,10 0,10 x106_m²/s

Temperatura material (Tcil) 240 240 ºC

Temperatura do molde (Tm) 40 20 ºC

Temp. saída peça (Td) 60 40 ºC

O tempo calculado para o tempo de resfriamento no molde de câmara fria é de 24,07 s, devido à espessura do canal de alimentação, enquanto seu tempo marcado na injetora é de 33 s (Figura 20). Já no molde de câmara quente, o tempo calculado é de 30,09 s e o tempo medido na injetora é de 15 s. Como o tempo de resfriamento calculado para o molde de câmara quente é maior que o tempo na máquina, é possível afirmar que o fluxo de refrigerante maior do que o necessário auxilia na redução do tempo de ciclo, porém não se trata de uma relação diretamente proporcional, pois um dos fatores cruciais para esta otimização de tempo de ciclo é a aplicação de materiais com maior condutividade térmica, tal como, o cobre-berílio BM 172HT com 156 W/m.ºC aplicado nesse projeto, sobre o material anterior, sendo ele o aço P20 que possuía, em média, 44,7 W/m.ºC.

Já o tempo de resfriamento do molde de câmara fria é maior do que o calculado, e vários fatores podem causar essa diferença.

Figura 18 - Tela de Monitoramento do primeiro setup do molde de câmara quente.

Fonte: Autoria própria.

Na figura 18, são apresentados os principais parâmetros referentes à injeção no molde de câmara quente, sendo os valores apresentados, da primeira configuração desenvolvida, e dentre eles, vários tempos de processo são apresentados. O tempo de ciclo apresentado na figura 18 é de 34,89 segundos,

valor que conseguiu ser reduzido para 30 segundos. Outros parâmetros de tempo apresentados são os tempos de abertura e fechamento do molde, tempo de extração, tempo de injeção do material dentro do molde, tempo de recuo do canhão de injeção, e tempo de fechamento do molde em alta pressão. Junto com o tempo de resfriamento, estes são os principais constituintes do tempo de ciclo da máquina injetora utilizada neste estudo.

O tempo de dosagem, que também é apresentado na figura 18, é um tempo que ocorre em paralelo aos outros, visto que enquanto ocorre o resfriamento da peça, a dosagem também está em processo, ou seja, ela não influencia no tempo de ciclo diretamente. Isso também pode ser percebido na figura 19, sendo a massa fundida a responsável pela alteração deste tempo. Como pôde ser visto, o tempo de dosagem para câmara fria é um pouco superior ao tempo no molde de câmara quente e isso se dá principalmente pela diferença dos canais de alimentação, pois no molde de câmara quente há uma redução de aproximadamente 36 gramas.

Já o tempo de proteção do molde, é referente ao tempo em que o molde permanece fechado se uma certa pressão for aplicada, no intuito de não injetar material fundido caso alguma peça tenha ficado presa entra as placas, impossibilitando seu fechamento total, também sendo um tempo secundário, que ocorre esporadicamente.

Figura 19 - Tela de monitoramento de ciclos do molde de câmara fria.

Figura 20 - Tempo de refrigeração do molde de câmara fria.

Fonte: Autoria própria.

4.1.7 Falhas de construção

Quando conversado com a empresa sobre quais problemas surgiram após os testes do novo molde, foi informado que todas as falhas de construções constatadas foram corrigidas durante o período de tryout que a ferramentaria desenvolveu, garantindo a qualidade e repetibilidade do processo.

Quanto ao molde de câmara fria, por se referir a uma adaptação feita utilizando toda a estrutura e o sistema de canais de um molde antigo, surgiram problemas referentes à eficiência de produção, já que os canais de alimentação não possuíam um dimensionamento correto para os manipuladores os quais estavam sendo injetados, gerando um aumento no tempo de resfriamento de cada ciclo.