Materiais de Construção
O aço do molde apropriado deve ser selecionado com base nos requisitos da aplicação. Para prototipagem, o aço para molde endurecido é desnecessário. Na maioria dos casos, aço ou alumínio pré-{2}}endurecido é usado para reduzir custos e facilitar os ajustes do molde durante a fase de prototipagem. Esses metais macios também podem moldar peças de teste e peças pré-fabricadas suficientes. Aços para moldes pré{5}}endurecidos (como P{8}}20 ou NAKR-55) são frequentemente usados para moldes de grande escala porque o endurecimento do aço para moldes é impraticável para aplicações de grande porte.
Para maiores volumes de produção, é necessário aço de molde endurecido para o núcleo e a cavidade. S-7, H-13 e aço inoxidável 420 são os aços mais comumente usados. S-7 é um excelente aço para moldes que pode ser usado para operações de produção estendidas. Se forem necessárias temperaturas de fusão e molde muito altas, o aço H-13 deve ser selecionado. O H-13 também pode ser usado para fabricar coletores de câmara quente. O H-13 possui uma temperatura de revenimento muito alta e pode suportar temperaturas de processamento de moldes muito altas sem afetar sua dureza.
O aço inoxidável é a melhor escolha para aços para moldes onde é necessária alta resistência ao desgaste ou onde ocorre condensação significativa no ambiente. Inserções de cavidade de molde de alto-desgaste podem ser feitas usando aços do tipo A2, ASP23 ou D-2.
Todos os aços para moldes podem ser protegidos contra desgaste e corrosão por algum tipo de revestimento. Somente o aço inoxidável pode ser reparado por meio de soldagem e usinagem. Para aços com revestimentos existentes, o reparo só é possível após a remoção do revestimento. Após o reparo, o revestimento deverá ser reaplicado.
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Acabamento de superfície
O acabamento superficial das peças moldadas pode variar dependendo dos requisitos estéticos, necessidades do cliente e funcionalidade. Desde o acabamento espelhado-de alto-brilho do SPI #1 até superfícies texturizadas obtidas por meio de gravação, os compósitos LNP podem atingir praticamente qualquer tipo de acabamento superficial de peça moldada. É importante compreender que alguns materiais apresentam melhor desempenho com determinados acabamentos superficiais do molde. Por exemplo, o polipropileno apresenta propriedades de desmoldagem significativamente melhores em moldes foscos do que em moldes de alto{6}}brilho. Conseguir um acabamento de alto brilho é difícil com resinas de alto-enchimento. Ventilação
A ventilação é uma parte crucial do ciclo de moldagem para maximizar o desempenho do molde. Quando o material termoplástico entra na cavidade do molde, o ar precisa ser expelido. As aberturas de ventilação estão normalmente localizadas nas últimas áreas preenchidas, perto da linha de costura e no sistema de canal. Aberturas adicionais distribuídas ao redor da linha de partição podem melhorar significativamente o desempenho geral da ventilação. O gás residual no molde aparece como marcas de queimadura na peça moldada. Uma regra básica é que o gás no molde deve ser capaz de escapar na mesma proporção que o plástico que entra na cavidade.
A profundidade do vazio varia dependendo do material utilizado – geralmente, os termoplásticos amorfos requerem maior profundidade do vazio devido à sua maior viscosidade.
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Cavidade-Única e Cavidade-Múltipla
Três tipos básicos de moldes são mais comumente usados na indústria, especialmente para moldes que utilizam compósitos LNP.
O tipo mais comum é a configuração de câmara fria de duas placas mostrada na Figura 1. O material é injetado na peça através da bucha do canal e do sistema do canal. Após o resfriamento, todas as peças moldadas são ejetadas (incluindo comportas, canais e sprues). As peças são então removidas e os canais e sprues restantes são descartados ou reciclados.
A Figura 2 mostra um molde de três{1}}placas com câmaras frias. Com este projeto, o material é injetado na cavidade da peça através do sistema de canal e canal de entrada. Após o resfriamento, o molde é aberto, separando a peça das comportas e dos canais. A peça cai naturalmente dos corredores. Os corredores, portões e sprues ainda precisam ser reciclados ou descartados.
A Figura 3 mostra um molde coletor de câmara quente aquecido eletricamente. Os canais do coletor e da sonda de porta são aquecidos até ou próximo à temperatura de fusão do polímero, mantendo o material fundido. Isso elimina a necessidade de lidar com resíduos dos canais, comportas e sprues. Esses sistemas são mais caros que os designs convencionais de duas{4}}placas ou três{5}}placas, mas oferecem melhor controle térmico do material e geram pouco desperdício.
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Corredor Quente
Os moldes de câmara quente completa, ou moldes "sem canal", oferecem muitas vantagens, mas requerem um projeto cuidadoso para garantir o controle adequado do fluxo de massa fundida na cavidade do molde. Embora os moldes sem canal praticamente não gerem resíduos durante as operações de moldagem, eles estão sujeitos a problemas na inicialização, especialmente com compósitos LNP semi{1}cristalinos, que são propensos à solidificação rápida. Os princípios a seguir incluem:
• Use apenas-sistemas coletores de câmara quente bem balanceados, projetados especificamente para a aplicação.
• Dependendo do material usado, a câmara quente pode ser projetada para permitir o vazamento direto na peça usando uma placa de base de comporta aberta ou uma comporta valvulada para moldagem-livre de resíduos, ou a comporta pode ser localizada em uma canaleta de superfície pequena.
• O caminho do canal aquecido e a placa de base quente devem fornecer um caminho de fluxo suave para dentro da cavidade do molde e ser aquecidos externamente.
• Ao usar resinas longas reforçadas com fibra de vidro, os resíduos de gate são inevitáveis.
• Use um sistema completo de um único fabricante de câmara quente, em vez de usar componentes diferentes de fabricantes diferentes.
• O tamanho da porta depende da quantidade e tipo de material adicionado, tamanho/proporção da peça e espessura da parede.
• Para obter mais informações sobre o projeto da câmara quente, consulte o pessoal técnico do GE Plastics Group.
2. Guia para métodos comuns de aprimoramento de superfícies de moldes na indústria de processamento de plásticos
A tabela abaixo fornece aos operadores e fabricantes de moldes uma variedade de tratamentos comuns de aço para moldes para melhorar a resistência à corrosão ou ao desgaste. Outras soluções também podem existir.
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3. Corredores, Sprues e Portões
Buchas de canal
Ao usar moldes convencionais, o material quente entra no molde através da bucha do canal de entrada. O sistema de canais guia o material através da porta para dentro da cavidade do molde. O projeto e o dimensionamento adequados da bucha de entrada são cruciais para a distribuição adequada do fundido e a ejeção correta da peça moldada. O diâmetro "O" do canal de entrada deve ser aproximadamente 20% maior que o diâmetro de saída do bico para evitar o bloqueio do canal de entrada quando o molde abrir. Um diagrama esquemático das dimensões do sprue é mostrado abaixo. A dimensão “O” também está intimamente relacionada ao tamanho das peças e dos corredores. Buchas de rotor aquecidas podem ser usadas em vez de buchas de rotor convencionais. O custo inicial de um canal aquecido (ou bucha "quente") pode ser maior do que o de uma bucha "fria", mas reduz significativamente o desperdício porque elimina o canal que corre ao longo de cada peça ou sistema de canal. Com uma bucha aquecida, o controle da temperatura do fundido que entra no sistema do canal pode ser muito mais preciso.
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Design do corredor
Os corredores devem ser tão curtos quanto possível para reduzir quedas de pressão desnecessárias. Uma seção transversal-circular é preferível. Se a corrediça precisar ser colocada na metade do molde, utilize uma corrediça trapezoidal com fundo arredondado. Corredores semi{4}}circulares e planos são ineficientes e não recomendados. Os corredores devem permitir que o material flua uniformemente e sem restrições em uma ou mais peças (se forem usadas múltiplas cavidades). Normalmente, o diâmetro de um rotor precisa ser reduzido em 20% para cada 90 graus de rotação. Isto precisa ser considerado ao projetar o sistema de corredor. Os diâmetros dos canais circulares são normalmente de 0,125" a 0,375" (3,2 a 9,5 mm). Imagem
Portão |
O projeto da porta para peças compostas LNP deve fornecer amplas margens de usinagem sem criar-tensão no molde. Dependendo do tipo de comporta utilizada (ou seja, submarina, borda, talão, etc.), algumas dimensões básicas da comporta controlam a taxa de preenchimento, a quantidade de material que flui para dentro da cavidade do molde e a taxa de solidificação da peça.
A espessura da parede determina o tamanho da porta, enquanto a geometria da peça determina a localização da porta na peça. Existem três dimensões principais do portão: profundidade, largura e face. Projetos específicos para vários tipos de portões são mostrados na próxima página.
Tamanho/localização do portão
• O tamanho mínimo da porta é 0,040" (1mm), 0,100" (2,5mm) para compósitos de fibra longa Verton - redondo ou trapezoidal - 50–60% de espessura de parede (para compósitos cristalinos) - 50–75% de espessura de parede (para compósitos amorfos)
• Idealmente, a comporta deve ser colocada onde a seção da parede for mais espessa - alinhe a comporta diretamente com a parede ou bucha para evitar preenchimento e "jateamento" (exceto para compósitos de fibra longa Verton) - comportas de túnel não são recomendadas para compósitos Verton.
