Processo de moldagem por injeção explicado: etapas, materiais e prevenção de defeitos

O processo de moldagem por injeção compõe uma grande porcentagem de todas as peças plásticas do mundo, Desde a tampa da seringa na bandeja do hospital até o painel do painel dentro do veículo, esse processo de fabricação pega pellets de resina bruta e os transforma em peças acabadas através de um rigoroso processo de aquecimento, injeção, ejeção e resfriamento Entender como esse processo de injeção funciona e onde pode dar errado ajuda engenheiros e equipes de aquisição a tomar melhores decisões sobre seleção de materiais, design de moldes e planejamento de produção A moldagem por injeção de plástico é usada em quase todos os setores de fabricação que requer produção confiável e econômica de peças plásticas em escala.

Este manual apresenta cada etapa no desenvolvimento do processo de moldagem por injeção, resume os materiais de moldagem por injeção mais amplamente aplicados e fornece uma comparação lado a lado de métodos de moldagem específicos, juntamente com uma lista de verificação viável de design para fabricação com base na experiência real do piso de produção, esteja você adquirindo seu primeiro programa de moldagem por injeção ou verificando um novo fornecedor, os dados e a estrutura abaixo fornecerão uma posição sólida.

O que é moldagem por injeção e por que é o método de fabricação mais comum?

Moldagem por injeção é um processo de fabricação para fazer peças plásticas aquecendo pellets de resina termoplástica ou termofixa e forçando o plástico fundido em uma cavidade de molde usinada com precisão sob alta pressão Uma vez que o material endurece, o molde abre e a peça acabada é ejetada pronta para uso ou processamento secundário Um ciclo de injeção completo normalmente corre entre 10 e 60 segundos, tornando-se um dos métodos mais rápidos para produzir peças em escala.

Fonte: Pesquisa Grand View, Relatório de Mercado de Moldagem por Injeção de 2024

Para indústrias como automotiva e dispositivos médicos ou eletrônicos de consumo e embalagens, a moldagem por injeção para produzir peças fornece tolerâncias dimensionais apertadas, qualidade consistente e pouco desperdício de material Este processo, econômico em alto volume, é especialmente atraente, pois os custos iniciais de ferramentas podem ser recuperados pelo uso de milhares ou talvez milhões de itens idênticos, reduzindo seu custo por unidade para alguns centavos no caso de grandes execuções de produção de produção A moderna máquina de moldagem por injeção conhecida como máquinas de moldagem por injeção em mercados internacionais pode ser tão pequena quanto microunidades que produzem itens muito minúsculos ou tão grande quanto máquinas com mais de 3.000 toneladas de força de fixação.

Como funciona a moldagem por injeção?

A moldagem por injeção de plástico funciona aquecendo pellets termoplásticos até que eles se tornem fluidos, depois forçando o plástico fundido em um molde de aço ou alumínio sob pressão e velocidade controladas Uma vez injetado, o material preenche o molde, esfria e solidifica na forma definida pelo molde Após o resfriamento, o molde abre e a peça é expelida, e o ciclo de injeção repete O que distingue a moldagem por injeção de plástico comercial dos métodos mais simples de formação de plástico é o grau de controle do processo em cada etapa (temperatura, pressão de injeção, taxa de resfriamento e tempo de ciclo) são todos monitorados e ajustados para produzir peças que atendam às especificações de engenharia de forma consistente.

As 6 etapas do processo de moldagem por injeção

O processo de moldagem por injeção de um padrão previsível que combina eficiência com precisão Cada aspecto que influencia a qualidade final da peça acabada introduz eficiência se a uniformidade do preenchimento plástico do molde ou a limpeza de sua liberação Aqui está como nossa linha de produtos de exemplo funciona na linha de produção:

1. Fixação As duas metades do molde estão assentadas na unidade de fixação da máquina de moldagem por injeção, e pressão hidráulica ou mecânica colocada no molde duas metades contra a outra para relaxar com tonelagem suficiente para segurar a injeção Para um produto tradicional, a tonelagem de fixação será entre 50 e 500; para painéis de automóveis grandes, pode exceder 2.000 No chão de fábrica, você pode ouvir o torrão afiado de metades de molde travando no lugar (os operadores muitas vezes ouvem o som consistente como um indicador do posicionamento do molde).
2. Injeção. pellets de plástico que fluem de uma tremonha são aquecidos e plastificados por um parafuso alternativo dentro de um barril aquecido Cada injeção de parafuso empurra o plástico fundido através de um bocal para a cavidade do molde sob grande pressão de injeção (normalmente 10.000 a 30.000 psi).A velocidade de injeção e a pressão devem ser perfeitamente calibradas para a resina e a geometria da peça; rápido pode criar jatos, lento pode causar resfriamento precoce e tiros curtos.
3. Habitação (Packing).A pressão da embalagem é mantida após a cavidade ser injetada para compensar o encolhimento do material à medida que o plástico esfria Esta fase é criticamente importante Muito pouca pressão de embalagem pode causar marcas de afundamento em seções mais espessas, enquanto muita pressão de injeção pode causar flash para baixo na linha de separação Durante a embalagem, a pressão de injeção é de 50-801TP20 T da pressão de injeção inicial.
4. Resfriamento. A circulação de água no molde ou outro refrigerante faz o seu melhor para extrair o calor do plástico solidificador A remoção de calor é responsável por 60-801TP20 T do tempo total do ciclo, o que o torna o elemento mais importante que afeta o rendimento A solidificação desigual da espessura da parede pode causar empenamento ou tensões internas, portanto, o controle de temperatura e o fluxo contínuo do refrigerante são mais importantes do que qualquer outra variável única.
5. Abertura do molde. Quando o plástico esfriou o suficiente, a sequência de abertura do molde é ativada para garantir a integridade estrutural da peça acabada, bem como minimizar danos a características ou marcas de arrasto na superfície. Esta etapa padrão pode ser alterada para coordenar com ações laterais, slides ou elevadores que criam recortes na peça.
6. Ejeção. Explosões de ar ou pinos de ejeção impulsionam a parte acabada para fora da cavidade do molde em um transportador ou selecionador de peças robóticas. Uma vez concluída, a ejeção irá cortar quaisquer corredores, abetos ou flash, e começa tudo de novo. No chão de fábrica, todo o ciclo de injeção funcionará como um processo contínuo, com os tempos de ciclo possivelmente chegando a apenas 10 segundos para uma peça de parede fina.

Materiais de moldagem por injeção selecionando a resina certa para sua aplicação

Escolher os materiais de moldagem por injeção certos é uma das decisões mais importantes em qualquer projeto de moldagem por injeção Cada resina que você escolhe define não apenas o desempenho mecânico da peça acabada, mas também como o molde deve ser projetado, quais parâmetros do processo são necessários e quanto tempo cada corrida levará. As resinas termoplásticas constituem a maioria das peças moldadas por injeção porque podem ser fundidas e reformadas repetidamente, ao contrário dos materiais termofixos que realizam reticulação irreversível durante a moldagem.

Os valores são faixas típicas de fichas técnicas de materiais O desempenho real depende do grau, do enchimento e da condição de processamento.

Tipos de Técnicas de Moldagem por Injeção

A injeção termoplástica padrão da injeção constitui a grande maioria da produção global, mas há diversas técnicas altamente especializadas da moldagem por injeção que são úteis para peças multi-materiais, seções ocas, ou componentes tão minúsculos que a cavidade do molde pode mal conter-los Todos os métodos trabalham diferentemente no enchimento da cavidade do molde ou em reunir mais de um material (moldagem) e todos têm implicações específicas do custo, da ferramenta, e do projeto.

Conforme resumido por um relatório publicado pelo Institutos Nacionais de Saúde (PMC), inovações na moldagem por injeção, como injeção assistida por gás, micro moldagem por injeção e métodos de múltiplos materiais aumentaram em popularidade entre os fabricantes médicos e automotivos, enquanto a moldagem por injeção padrão ainda é responsável pela maior parte da produção global de peças plásticas.

Defeitos comuns de moldagem por injeção e como evitá-los

Nenhum processo de moldagem por injeção funciona sem defeitos para sempre Mesmo as instalações de produção mais cuidadosamente projetadas enfrentam problemas quando os materiais, ferramentas ou condições do processo estão fora de sua faixa alvo. Com que rapidez os operadores determinam a causa raiz do problema e se o design da peça lhes deu espaço suficiente para solucionar problemas, o que determina se uma linha de produção tem uma taxa de sucata alta ou baixa.

Os defeitos de moldagem por injeção são comuns?

Defeitos são quase todas as operações de moldagem por injeção, particularmente durante a configuração inicial e os estágios de validação do processo As típicas marcas de defeito (defeit hub) introduzidas em, empenamento e disparos curtos são todas causadas por origens idênticas: espessura de parede inconsistente e resfriamento Um engenheiro de plásticos veterano comentou sobre um popular “ [f] de engenharia ou o molde, todos os defeitos são tão fortemente dependentes do design do molde, da espessura da parede e dos parâmetros do processo que guias genéricos de solução de problemas são quase inúteis sem uma compreensão íntima da parte específica.” O processo de moldagem por injeção garante qualidade somente quando cada variável é controlada em conjunto.

a inconsistência da espessura da parede e o resfriamento irregular causam marcas de afundamento e empenamento. Noventa por cento dos problemas cosméticos que corrigimos originam-se de decisões de projeto de peças, todas tomadas antes do corte do molde.

• Necessidade de manter consistente a espessura da parede através da peça (alvo 10% do nominal)
• Projete ângulos de tração apropriados para ejeção limpa (min 1 por lado)
• Defina o posicionamento correto da porta para manter a simetria de preenchimento da cavidade.
• Verifique o design dos canais de resfriamento para distribuição de calor
• Crie o ciclo de secagem específico do material (antes da moldagem) (seção por exemplo: Nylon, PC, ABS)

A prevenção de defeitos começa antes que o molde seja construído. Por experiência própria, a abordagem mais eficaz é abordar essas características (espessura da parede, ângulos de tração, localização do portão) no projeto da peça; não como uma característica secundária durante a produção de peças complexas. Conforme relatado pelo Biblioteca Nacional de Medicina, as variáveis importantes que afetam a presença ou ausência de defeitos nas peças moldadas por injeção são temperatura de fusão, temperatura do molde, velocidade do parafuso de injeção, pressão de empacotamento e tempo de resfriamento.

Diretrizes de design que reduzem custos e melhoram a qualidade das peças

O bom design da peça torna o processo de moldagem mais rápido, mais barato e mais confiável O design deficiente da peça cria problemas caros, desde o retrabalho do molde até longos problemas de defeitos crônicos que a cada execução de produção Nossas diretrizes abaixo refletem o que realmente importa no piso de produção ao traduzir um modelo CAD em uma peça plástica moldável e econômica.

• Espessura da parede: Mantenha a espessura consistente da parede: espessura da parede de 1,5-3,0 mm para a maioria dos termoplásticos
• Ângulos de tiragem: Use no mínimo 1 por lado; superfícies texturizadas requerem 1,5-3
• Costelas: Costelas com metade da espessura do termoplástico podem ser usadas para evitar marcas de afundamento no lado oposto da peça
• Chefes: Diâmetro interno 601TP20 T do diâmetro externo; adicione reforços para maior resistência
• Undercuts: Remover quando possível; cada um adiciona
• Locais do portão: Coloque portões na parte mais espessa do termoplástico para garantir o melhor fluxo de material e embalagem
• Radi interno: Adicione radi em todos os ângulos agudos; um mínimo de 0,5 mm radi produzirá maior fluxo e menos concentrações de tensão
• Tolerâncias: Use 0,005 pol. (0,127 mm) como padrão; reserve tolerâncias restritas apenas para interfaces funcionais

É os esforços de design para remover complexidades desnecessariamente introduzidas nas ferramentas que mais influenciam os custos em um projeto de moldagem por injeção Fóruns cheios de engenheiros mecânicos experientes deliraram sobre o cisalhamento de paredes grossas ou bloqueio de recursos de ação lateral (side-action features) (side-action features) que podem fornecer economia de custos de 20-401TP20 T para projetos de moldagem por injeção antes que qualquer peça seja feita.

Gostaria de confirmar que o design da sua peça está atendendo ao benchmark do setor tolerâncias de moldagem por injeção? verifique as dimensões críticas com nossa calculadora interativa antes de solicitar cotações de ferramentas. Para obter uma estimativa rudimentar dos custos de moldagem por injeção, experimente nosso estimador de custos de moldagem por injeção.

Perguntas frequentes