Um operador de moldagem pode ajustar a temperatura, a pressão, a velocidade de injeção e o tempo de resfriamento, e um operador experiente conseguirá resultados notáveis mesmo com uma peça complexa. O que nenhuma configuração do processo pode fazer é fazer com que uma saliência espessa esfrie na mesma velocidade que a parede fina ao lado dela. Isso é geometria, e a geometria é definida muito antes da injeção.

Este guia aborda a prevenção de defeitos na fase de projeto: as cinco variáveis geométricas que causam a maioria dos problemas de moldagem, a causa de projeto por trás de cada defeito comum, as regras para nervuras e saliências, os casos em que o projeto realmente não pode resolver o problema e uma lista de verificação a ser aplicada antes de liberar uma peça para a fabricação do molde. Para corrigir defeitos em um molde que já está em operação, consulte nosso guia sobre correção de defeitos de moldagem na prensa aborda a parte do processo.

A maioria dos defeitos de moldagem decorre, em primeiro lugar, de decisões de projeto

Marcas de afundamento, empenamento, vazios e linhas de solda são geralmente descritos como problemas de processo, pois é nesse contexto que são identificados. Na prática, elas são tipicamente o resultado visível de uma decisão geométrica: uma parede cuja espessura muda abruptamente, um ressalto mais espesso do que a parede sobre a qual se apoia, uma entrada posicionada onde o fluxo precisa passar de uma espessura menor para uma maior, ou um canto sem raio. O ajuste do processo pode reduzir a gravidade desses problemas, mas raramente os elimina.

Isso é importante do ponto de vista comercial porque as correções no projeto são praticamente gratuitas antes da fabricação das matrizes e ficam caras depois. Uma alteração na espessura da parede no CAD custa apenas uma tarde. A mesma alteração, depois que o aço temperado já foi cortado, implica soldagem e usinagem adicional.

As cinco variáveis de projeto que causam a maioria dos defeitos

1. Espessura uniforme da parede

Essa é a regra de alavancagem mais importante no projeto de peças e a que é mais frequentemente descumprida. As seções espessas esfriam mais lentamente do que as finas. Como a região espessa esfria por último e encolhe, ela puxa material da superfície, produzindo uma marca de afundamento, ou forma uma cavidade interna se a camada superficial já tiver solidificado. Quando seções espessas e finas esfriam em ritmos diferentes na mesma peça, o encolhimento diferencial deforma toda a peça, causando empenamento.

Sempre que possível, mantenha a espessura nominal da parede constante em toda a peça. Quando um projeto realmente necessita de massa em uma determinada região, a abordagem correta geralmente consiste em retirar o material da seção mais espessa, em vez de deixá-la maciça, de modo que a parede permaneça uniforme e a resistência seja proveniente da geometria, e não da massa.

2. Transições nas paredes

Nos pontos em que a espessura precisa mudar, essa mudança deve ser gradual, e não abrupta. Um degrau na espessura da parede provoca uma mudança repentina na taxa de resfriamento e uma concentração de tensão na transição, o que se manifesta como um afundamento na superfície externa e como um fator causador de empenamento na peça. Suavizar a transição ao longo de uma distância, em vez de criar um degrau, elimina grande parte desse efeito.

3. Localização do portão

A porta determina a direção em que o plástico flui pela cavidade, e a direção do fluxo determina onde se formam as linhas de solda, onde a peça é preenchida por último e com que eficácia a pressão de retenção consegue compactar as regiões mais espessas. O fluxo deve seguir das seções mais espessas em direção às mais finas, pois uma porta que alimente primeiro uma região fina impede que a região mais espessa receba a pressão de retenção, o que garante a formação de afundamentos e vazios nessa área.

A posição do ponto de injeção também determina onde surgem marcas estéticas. Todo ponto de injeção deixa um vestígio; portanto, sempre que possível, ele deve ser posicionado em uma superfície não estética. As linhas de solda se formam onde duas frentes de fluxo se encontram, normalmente atrás de furos e ao redor de inserções, e são tanto uma marca estética quanto um ponto de fraqueza real. O projeto não pode eliminar as linhas de solda em uma peça com furos, mas o projeto, aliado ao posicionamento do ponto de injeção, determina se elas ficarão em um local estruturalmente irrelevante.

4. Rascunho

O ângulo de desmoldagem é o afunilamento aplicado às paredes na direção em que o molde se abre, para que a peça seja liberada sem arrastar. Sem um ângulo de desmoldagem suficiente, a ejeção arranha a superfície, deixando marcas de arrasto e, nos piores casos, causa tensões ou deforma a peça durante a liberação.

Os requisitos de inclinação aumentam com a profundidade e com a textura da superfície. Um elemento profundo requer maior inclinação do que um raso, e uma superfície texturizada requer consideravelmente mais inclinação do que uma lisa, pois a própria textura atua como um recorte. Aplicar a inclinação em uma fase tardia do projeto causa problemas, pois altera as dimensões de encaixe; portanto, é recomendável aplicá-la desde o início.

5. Raios das curvas

Cantos internos acentuados causam três problemas distintos. Eles concentram a tensão, o que faz com que as peças rachem durante o uso. Eles prejudicam o fluxo, criando uma área que é preenchida de forma irregular. E, no aço, exigem o uso de uma fresa especial ou de usinagem por eletroerosão (EDM), o que aumenta o custo das ferramentas.

Raios internos generosos resolvem os três problemas de uma só vez. Um raio de canto que mantenha a espessura da parede ao longo do canto aproximadamente igual à das paredes adjacentes evita o ponto de espessura local que um canto mal proporcionado cria.

Defeito por defeito: a causa relacionada ao projeto e a correção no projeto

A coluna final é a que tem aplicação prática. Quando a causa está no projeto, ajustar as configurações do processo traz uma melhoria temporária, mas consome tempo de produção, e o defeito reaparece quando as condições se alteram. Quando a causa está no processo, alterar a geometria é uma maneira cara de resolver algo que poderia ser resolvido com um ajuste na máquina.

Regras de projeto para nervuras, saliências e reforços

As nervuras e saliências são a causa mais comum de marcas de afundamento autoinfligidas, pois ambas acrescentam massa a uma parede que, de outra forma, seria uniforme.

• Mantenha a espessura da nervura como uma fração da espessura da parede adjacente, em vez de igual a ela. Uma nervura com a mesma espessura da parede cria uma junção espessa e uma marca de afundamento na face oposta.
• Faça um esboço nas costelas para que elas se soltem facilmente, lembrando-se de que uma costela alta precisa de um afunilamento maior do que uma curta.
• Deixe um espaço adequado entre as nervuras, em vez de colocá-las muito próximas umas das outras, pois nervuras muito próximas restringem o fluxo e dificultam o resfriamento do aço entre elas.
• Quando o objetivo for a rigidez, utilize várias nervuras mais rasas em vez de uma única mais profunda, pois a profundidade dificulta o preenchimento e a ejeção.
• Faça um rebaixo nos ressaltos, em vez de deixá-los maciços, para que a espessura da parede do ressalto corresponda à espessura nominal da parede.
• Reforce saliências altas com reforços laterais, em vez de aumentar o diâmetro da saliência, o que reintroduziria a seção espessa.
• Arredonde a base de cada nervura e saliência, o que reduz a concentração de tensão sem criar uma junção espessa, desde que as proporções sejam adequadas.

Nosso guia sobre diretrizes de projeto de nervuras e reforços aborda detalhadamente as proporções e o espaçamento, incluindo como o projeto das nervuras interage com a rigidez de que a peça realmente necessita.

Quando o design não resolve o problema

Alguns problemas realmente não têm a ver com geometria, e tratá-los como falhas de projeto é uma perda de tempo.

• A deformação lateral e as marcas superficiais causadas pela umidade em resinas higroscópicas, como o policarbonato e o náilon, constituem um problema de secagem na prensa, e não um problema de projeto.
• Marcas de queimadura na última área a ser preenchida geralmente indicam um problema de ventilação no molde ou um problema de velocidade de injeção na máquina.
• A variação dimensional ao longo de uma série de produção geralmente reflete a variação do processo ou o controle de temperatura da ferramenta, e não a geometria da peça.
• A contaminação e as manchas de cor são problemas relacionados ao manuseio do material.
• O aparecimento de flash em uma ferramenta que antes funcionava sem problemas indica desgaste da ferramenta ou força de fixação, e não uma alteração no projeto.

Há também uma categoria em que a restrição é o material, e não a geometria. Resinas com alto encolhimento deformam-se mais facilmente e apresentam pior desempenho em termos de tolerâncias, independentemente do cuidado com que a peça seja projetada; é por isso que o material e a geometria devem ser definidos em conjunto. Nossa comparação de materiais para moldagem por injeção aborda como o comportamento de retração varia entre as resinas mais comuns e o que isso significa em termos de expectativas de tolerância.

Lista de verificação para revisão do projeto antes da aprovação para a produção de ferramentas

Execute isso antes de solicitar o orçamento da ferramenta. Cada item é barato de se resolver no CAD e caro de se resolver em aço.

1. A espessura nominal da parede é constante em toda a peça, e cada desvio em relação a ela é deliberado e justificado?
2. Todas as transições de espessura são suaves, em vez de escalonadas?
3. As seções espessas são alveoladas em vez de permanecerem maciças?
4. A espessura da nervura é proporcional à parede adjacente, em vez de ser igual a ela?
5. Os cubos são perfurados e reforçados por reforços laterais, em vez de por aumento do diâmetro?
6. Todas as superfícies na direção da abertura do molde apresentam inclinação, com inclinação adicional nos locais onde a textura é especificada?
7. Os cantos internos possuem um raio que mantém a espessura da parede aproximadamente constante ao longo do canto?
8. Já foi acordada uma posição da válvula, e o fluxo segue das seções mais espessas em direção às mais finas?
9. Onde se formarão as linhas de solda, e esse local suporta carga estrutural ou atende a um requisito estético?
10. Existem recuos que exijam corrediças ou elevadores? O custo adicional com ferramentas é aceitável ou é possível eliminar esse recurso por meio de um novo projeto?
11. A escolha da resina atende às expectativas de tolerância indicadas no desenho, considerando seu comportamento de retração?
12. Quais superfícies são estéticas, e a linha de divisão foi mantida fora delas?

Uma peça que atende a todos os doze critérios não tem garantia de que será moldada perfeitamente, mas elimina os defeitos causados pela geometria e deixa o moldador com problemas que o controle de processo pode, de fato, resolver.

Validação do projeto antes da produção das ferramentas

A revisão do projeto identifica o que o revisor sabe que deve procurar. A validação física identifica o restante. A construção de peças protótipos antes da aprovação definitiva do molde de produção revela problemas de encaixe e funcionamento enquanto as alterações ainda são baratas; e, nos casos em que a geometria é incerta, um molde de baixo volume comprova o projeto no processo real antes que o aço endurecido seja cortado.

Vale a pena deixar claro o que cada método de validação comprova. Protótipos usinados ou impressos verificam o encaixe, a montagem e muitos requisitos funcionais, mas não reproduzem o fluxo, o compactamento e o comportamento de retração de uma peça moldada. Quando a preocupação é com afundamento, empenamento ou posição da linha de solda, somente uma amostra moldada responde a essas questões, e é por isso que existe a ferramenta-ponte. Nossa validação do protótipo antes da fabricação das ferramentas Os serviços atendem às duas rotas.

A Elite Mold Tech oferece recomendações sobre o projeto para fabricação durante a elaboração do orçamento em seu serviços de moldagem por injeção de plástico, sinalizando problemas relacionados à espessura da parede, inclinação, proporção das nervuras e posição da entrada de material enquanto ainda estão fazendo as alterações no desenho. Envie um modelo da peça para Técnico de moldes de elite para uma revisão do projeto antes da aprovação definitiva do molde, em vez de uma discussão sobre defeitos após as primeiras peças produzidas.

Perguntas frequentes