Os moldes de injeção empilhados são um novo tipo de molde de injeção altamente eficiente, rápido e que economiza-energia, e estão sendo gradualmente promovidos e usados em meu país. Ao contrário dos moldes convencionais, as cavidades dos moldes de injeção empilhados são distribuídas em duas ou mais camadas, dispostas de forma sobreposta, combinando essencialmente múltiplos conjuntos de moldes.
Normalmente, quando máquinas de moldagem por injeção são usadas com moldes convencionais, seu volume de injeção e curso de abertura do molde são usados apenas em 20% a 40% de sua capacidade nominal, não aproveitando totalmente o desempenho da máquina. Em comparação com os moldes convencionais, os moldes de injeção empilhados aumentam apenas a força de fixação em 5% a 10%, mas podem aumentar a produção em 90% a 95%, melhorando significativamente a utilização e a produtividade do equipamento e, ao mesmo tempo, reduzindo custos.
Os moldes de injeção empilhados são mais adequados para moldar peças grandes e planas, peças de casca-com cavidades rasas, peças pequenas com paredes finas-com múltiplas cavidades-e peças que exigem produção em massa.
I. Considerações de projeto para moldes de injeção empilhados
Os moldes de injeção empilhados, como um novo tipo de tecnologia de molde, têm passado por desenvolvimento contínuo, especialmente com a integração da tecnologia de câmara quente, tornando-se uma-tecnologia de ponta no desenvolvimento de moldes plásticos atualmente. As teorias tradicionais de projeto de moldes não são mais aplicáveis ao projeto de moldes de injeção empilhados. Portanto, há uma necessidade urgente de desenvolver uma teoria de projeto de molde completamente nova para orientar o projeto de moldes de injeção empilhados. A seguir serão explicados os principais pontos do projeto dos moldes de injeção empilhados.
1. Volume máximo de injeção da máquina de moldagem por injeção
Os moldes de injeção empilhados podem usar câmaras frias ou quentes. Ao utilizar uma câmara fria, a quantidade de plástico utilizada para solidificação no sistema de comporta deve ser considerada. Ao usar uma câmara quente, que atinge a produção de solidificação sem retorno, o material na placa da câmara quente e no bico principal central não afeta o volume de injeção necessário do molde e pode ser ignorado. Portanto, o volume máximo de injeção da máquina de moldagem por injeção deve ser determinado caso-a-caso.
2. Pressão de injeção da máquina de moldagem por injeção
A verificação da pressão de injeção verifica principalmente se a pressão de injeção pode atender aos requisitos de moldagem. Para moldes de injeção empilhados, que moldam principalmente peças plásticas-de paredes finas com grandes áreas projetadas e longos caminhos de fluxo, são necessárias pressões e velocidades de injeção mais altas durante o processo de enchimento. Os moldes de câmara quente, devido à sua tecnologia de câmara quente, podem transmitir melhor a pressão de injeção em comparação com os moldes de câmara fria, exigindo, portanto, menor pressão de injeção. No entanto, devido ao aumento do caminho do fluxo e da área projetada, eles exigem pressão de injeção mais alta do que os moldes de câmara fria de camada-única. Ao verificar a pressão de injeção, a pressão de injeção da peça plástica deve ser determinada com base no processo de moldagem por injeção de vários plásticos e na análise de fluxo de simulação de computador e, em seguida, comparada com a pressão nominal de injeção da máquina de moldagem por injeção.
3. Força máxima de fixação da máquina de moldagem por injeção
As cavidades de um molde de injeção empilhado são dispostas "costas{0}}com-costas", teoricamente permitindo que qualquer número de pilhas seja alcançado na mesma máquina de moldagem por injeção sem aumentar a força de fixação. No entanto, como o bico principal central e o coletor de um molde de injeção empilhado aumentam o canal de fluxo, a área projetada da peça plástica mais o sistema de passagem na superfície de partição é maior. Além disso, o canal estendido devido ao empilhamento resulta em maior perda de pressão do que um molde convencional de camada única, levando a um aumento correspondente na pressão de injeção e na pressão da cavidade. Portanto, a força de fixação é aumentada. Ao verificar a força de fixação, aumentá-la em 10%-15% em comparação com o mesmo molde de camada única é relativamente seguro.
4. Curso de abertura da máquina de moldagem por injeção
Os moldes de injeção empilhados separam e ejetam a peça plástica em dois níveis. Ao verificar o curso de abertura, para máquinas de moldagem por injeção que utilizam um mecanismo de fixação hidráulico-mecânico, a espessura do molde não precisa ser considerada. No entanto, quando o molde de injeção empilhado tem um mecanismo de extração do-núcleo de separação lateral-, a influência da distância de extração do núcleo-deve ser considerada.
Se um mecanismo de abertura de molde síncrono, como um dispositivo de abertura de molde de engrenagem e cremalheira ou manivela-de biela com a mesma taxa de transmissão, for usado, o curso de cada camada em um molde de injeção empilhado não será limitado pela altura do produto. O curso de abertura do molde é N vezes o curso máximo de abertura da camada no molde multi-camadas (N é o número de camadas no molde de injeção empilhado).
5. Comprimento do bocal principal
O bico principal central não deve ser muito longo nem muito curto. Isso garante que quando o molde fechar, o bico principal central não excederá a distância máxima que o bico da máquina de moldagem por injeção pode retrair ou avançar na base da máquina. Como o bico principal central se move junto com a parte central do molde durante o corte, deve-se garantir que o bico principal central permaneça na seção fixa do molde após a abertura do molde para evitar que o transbordamento da cabeça do bico principal central pingue na parede da cavidade fixa do molde.
6. Sistema de portão
Os moldes de injeção empilhados podem usar um sistema de canal de canal convencional (isto é, um sistema de canal frio) ou um sistema de canal quente. Os sistemas de canal quente podem transferir efetivamente a pressão de injeção, melhorando a qualidade de moldagem de peças plásticas e facilitando a produção automatizada. No entanto, eles têm certos requisitos em relação ao tipo de plástico utilizado e os sistemas de câmara quente são caros. Ao usar sistemas de câmara fria, a qualidade de moldagem das peças plásticas é um pouco inferior, mas o processamento do molde é mais fácil, resultando em custos mais baixos. Portanto, a escolha do sistema de portão depende das circunstâncias específicas.
7. Sistema de controle de temperatura do molde
A temperatura do molde é um dos fatores importantes que afetam a qualidade de moldagem das peças plásticas. No projeto de moldes de injeção empilhados, é essencial garantir um controle consistente da temperatura em cada cavidade. Para moldes de injeção de câmara quente empilhados, para reduzir a perda de calor devido à condução de calor, a área de contato entre o molde e a placa da câmara quente deve ser minimizada e almofadas de isolamento térmico apropriadas devem ser instaladas.
8. Mecanismo de abertura de molde
Para garantir o encolhimento uniforme das peças plásticas, o tempo de permanência (tempo de resfriamento) das peças plásticas em cada cavidade deve ser igual. Portanto, os moldes de injeção empilhados devem garantir que as superfícies de separação de cada cavidade abram simultaneamente. Mecanismos de transmissão de engrenagem e cremalheira e mecanismos de ligação mecânica são comumente usados como mecanismos de abertura em moldes de injeção empilhados. O primeiro oferece melhor desempenho técnico e é mais econômico, mas o segundo proporciona maior flexibilidade. A abertura-hidráulica do molde facilita o controle do tempo de abertura, mas a estrutura é maior.
9. Mecanismo de Desmoldagem
Com base na exigência de tempo de resfriamento igual, os moldes de injeção empilhados devem ejetar as peças plásticas em cada cavidade simultaneamente. Mecanismos de desmoldagem por mola ou ar de alta-pressão podem conseguir isso.
II. Desenvolvimento e aplicação de moldes de injeção empilhados no país e no exterior
Já em dezembro de 1940, a KNOWLESER obteve uma patente para moldes empilhados. Os moldes de injeção empilhados atuais não são apenas mais baratos que os moldes tradicionais de-camada única, mas também aumentam a flexibilidade de sua aplicação. Após décadas de pesquisa e desenvolvimento, os moldes de injeção empilhados evoluíram por meio de mudanças estruturais, incluindo moldes de injeção de camada dupla-de câmara fria, moldes de injeção de camada dupla-de câmara quente, moldes de injeção empilhados de 3- camadas ou 4 camadas, moldes de injeção empilhados de câmara quente de porta de ângulo reto e moldes de injeção empilhados rotativos.
1. Tendências de desenvolvimento de moldes de injeção empilhados no exterior
A tecnologia de moldes de injeção empilhados começou mais cedo e está relativamente madura no exterior. Empresas-conhecidas de moldes de injeção empilhados incluem Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha e Engel. Devido ao rápido desenvolvimento da tecnologia de câmara quente no exterior, a tecnologia de moldes de injeção empilhados de câmara quente é amplamente utilizada no exterior. Além disso, os países desenvolvidos estão na vanguarda das novas tecnologias de moldes de injeção empilhados, e a tecnologia de moldes de injeção empilhados rotativos recentemente desenvolvida ampliou as capacidades de aplicação dos moldes de injeção empilhados.
Nas décadas de 1960 e 70, algumas empresas estrangeiras começaram a desenvolver moldes de injeção empilhados. A empresa suíça Schottli foi a primeira a desenvolver moldes de injeção empilhados para aplicações industriais.
Em 1980, Johnson T. da Alemanha projetou um molde de injeção de camada dupla-de câmara fria. Este molde consistia em uma seção de molde móvel, uma seção de molde fixa e uma seção intermediária. A seção intermediária era essencialmente uma continuação do canal principal, com canais ramificados e duas placas de cavidade separadas. Mecanismos de ejeção foram instalados nas seções móveis e fixas do molde, utilizando métodos mecânicos, hidráulicos ou pneumáticos para ejetar a peça plástica.
Em 1989, D. Gener e Wiesbaden-Delkheim projetaram um molde de injeção de camada dupla-de câmara quente. Também consistia em uma seção de molde móvel, uma seção de molde fixa e uma seção intermediária. A seção intermediária compreendia a câmara quente, bicos quentes para alimentação de material nas cavidades e duas placas de cavidades para o produto acabado.
Em 1991, Rozema H. da Tradesco Die & Mold projetou um molde de injeção empilhado de quatro-camadas. Este molde, baseado no molde de injeção de camada dupla-de câmara quente, ampliou a câmara quente e adicionou uma seção intermediária, expandindo o número de camadas de moldagem para quatro, aumentando assim a produtividade em quatro vezes.
Em 1992, Hiroo Kasui e Motoo Yamamoto do Japão inventaram um molde de injeção de câmara quente com bicos quentes distribuídos assimetricamente. No entanto, um projeto de canal razoável pode controlar o fluxo de massa fundida dentro da cavidade do molde para atingir o equilíbrio.
2. Dinâmica de desenvolvimento de moldes de injeção em pilha na China
A tecnologia de moldes de injeção em pilha só foi introduzida gradualmente na indústria de moldes do meu país no final da década de 1980. Portanto, a tecnologia de moldes de injeção de pilha do meu país começou relativamente tarde, e a proporção de moldes de injeção de câmara quente usados na produção é pequena. Há uma certa lacuna no design e na aplicação em comparação com a tecnologia avançada de moldes de pilha estrangeira e, em algumas áreas técnicas (como moldes de injeção de pilha rotativa), a China ainda é uma lousa em branco. Portanto, enfrentando uma concorrência acirrada no mercado, meu país deve melhorar rapidamente sua tecnologia de moldes de injeção em pilha para ganhar a iniciativa no mercado internacional e garantir a sobrevivência de suas empresas.
Em 1990, Li Shuzan, da Beijing No{1}} Plastics Factory, propôs um projeto estrutural para um molde de injeção de{2}cavidade dupla usando alimentação-de porta lateral. Este molde reduz o número de superfícies de separação do molde em comparação com a alimentação pontual-do portão, facilitando a abertura sequencial do molde. No entanto, não é confiável ao moldar cavidades profundas ou peças que requerem força de desmoldagem significativa.
Em 1992, Bu Jianxin, da Changzhou Light Industry School, introduziu um molde de injeção de-cavidade dupla usando alimentação de porta-lateral e de porta-pontual. A cavidade superior usa alimentação de porta lateral-e a cavidade inferior usa alimentação de porta pontual-. O corte sequencial é conseguido através de ganchos limitadores e placas limitadoras, permitindo a moldagem de diferentes tipos de peças plásticas.
Em 1995, Yi Qing projetou um molde especial de injeção de{1}cavidade dupla com um sistema de canal principal de dois-estágios. O canal principal do primeiro-estágio tem uma ranhura escareada na parte superior. A placa móvel do molde aciona a placa ejetora do molde fixo para ejetar a peça plástica por meio de uma transmissão por corrente. Suas desvantagens incluem a necessidade de estender o bico da máquina de moldagem por injeção até o molde fixo para injetar a bucha do corredor principal e um sistema de canal volumoso.
Em 1997, Li Shu e Chuan Chengzhi projetaram um molde de injeção de câmara quente de camada dupla-para produzir tiras de vedação de portas e janelas automotivas. Este molde contornou o centro e transferiu o plástico derretido da borda do molde para a placa de passagem. O molde pode moldar dois conjuntos de peças plásticas em um ciclo de injeção, cada conjunto contendo quatro tiras de vedação (frontal, traseira, esquerda e direita). As oito tiras de vedação usadas em dois carros puderam ser moldadas em uma única operação.
Em 1999, Wang Yuexing, do Zhejiang Weixing Group, projetou um molde de injeção de meia-camada dupla-de alta eficiência e alta-camada. Ele compartilhava um par de meio-blocos deslizantes, resultando em uma estrutura de molde simples, custos de fabricação mais baixos, o dobro do número de cavidades, ciclos de moldagem por injeção mais curtos e maior eficiência de produção.
Em 2000, Feng Xiaozhong et al. introduziu um molde de injeção de camada dupla-com porta submersa para tampas de vidro de bebidas. Este molde permite a separação-no molde de cada camada de peças plásticas do material solidificado do canal, e as superfícies de separação de cada camada podem ser ejetadas simultaneamente. Isto simplifica a estrutura do molde, reduz os requisitos de distância de corte e facilita a produção automatizada. No entanto, requer alta confiabilidade das peças plásticas que permanecem no molde e uma bucha do canal principal profundamente recuada. Em 2003, Yan Yalin e Huang Xiaoyan projetaram um molde de injeção empilhado de câmara quente com porta de ângulo reto.-. Este molde alterou a posição da comporta, colocando-a no meio em ângulo reto com a direção de abertura do molde. Embora exigisse uma máquina de moldagem por injeção em ângulo reto, ela eliminou a necessidade de uma extensão de câmara quente, reduzindo a distância que o plástico fundido percorre do bico de injeção até o coletor e simplificando o projeto estrutural.
Em 2004, Chen Jianling, Liu Tinghua e outros projetaram um molde empilhado de câmara quente para caixas de embalagem de CD. Utilizando tirantes de distância-fixa para abertura sequencial do molde, apresenta estrutura compacta, excelente economia, mão de obra reduzida, eficiência significativamente melhorada e qualidade garantida do produto.
Em 2007, Shen Honglei e outros projetaram um molde empilhado de câmara quente para porta-CDs. Este molde emprega uma estrutura de câmara quente de camada dupla-, utilizando engrenagens, cremalheiras e cilindros hidráulicos para obter abertura sequencial do molde e ejeção da peça. As peças produzidas atendem aos requisitos dimensionais e de aparência, melhorando significativamente a eficiência da produção e reduzindo significativamente os custos de produção e as taxas de refugo.
Em 2008, Wang Zhenbao et al. aplicou a tecnologia CAE ao projeto de moldes de injeção empilhados. Usando o software de análise Moldflow, eles simularam dinamicamente o processo de moldagem de um molde empilhado de painel de ar condicionado, analisando o enchimento de plástico, a pressão de retenção e os processos de resfriamento. Eles analisaram os principais fatores que afetam o processo de moldagem e otimizaram os parâmetros do processo.
III. Conclusão
O uso de moldes de injeção empilhados, especialmente moldes de injeção empilhados de câmara quente, pode utilizar totalmente os recursos das máquinas de moldagem por injeção, economizar mão de obra e recursos de equipamentos e melhorar significativamente a eficiência da produção. Embora os moldes de injeção empilhados tenham custos de projeto e fabricação mais elevados, melhorias nas seguintes áreas podem reduzir significativamente os custos dos moldes e expandir sua gama de aplicações:
1. Melhorar a teoria de projeto de moldes de injeção empilhados e encurtar o ciclo de P&D;
2. Prolongar a vida útil dos componentes principais (como elementos de aquecimento e elementos de controle de temperatura);
3. Tornar moldes de injeção empilhados compatíveis com equipamentos comuns de moldagem por injeção;
4. Utilize a tecnologia CAD/CAE/CAM para projeto, análise e fabricação para otimizar a estrutura do molde;
5. Padronizar e comercializar peças comuns para moldes de injeção empilhados;
6. Melhorar a capacidade de transmissão de pressão para torná-los adequados para a produção de peças plásticas-com paredes espessas;
7. Otimize os parâmetros do processo de moldagem por injeção empilhada;
8. Obtenha automação total da moldagem por injeção empilhada.
