Projetando defeitos de moldagem por injeção: como a espessura da parede, a localização do portão e as correntes de ar evitam afundamentos, empenamentos e disparos curtos

Um moldador pode ajustar temperatura, pressão, velocidade de injeção e tempo de resfriamento, e um habilidoso obterá resultados notáveis de uma peça difícil. O que nenhuma configuração de processo pode fazer é fazer com que um ressalto espesso resfrie na mesma taxa que a parede fina ao lado dele. Isso é geometria, e a geometria é decidida muito antes da prensa.

Este guia abrange a prevenção de defeitos na fase de projeto: as cinco variáveis geométricas que causam a maioria dos problemas de moldagem, a causa do projeto por trás de cada defeito comum, as regras para nervuras e ressaltos, onde o projeto genuinamente não pode corrigir o problema e uma lista de verificação de revisão para executar antes de liberar uma peça para ferramental. Para corrigir defeitos em uma ferramenta que já está em funcionamento, nosso guia para corrigir defeitos de moldagem na prensa cobre o lado do processo.

A maioria dos defeitos de moldagem são primeiro decisões de projeto

Recuos, empenamentos, vazios e linhas de solda são geralmente descritos como problemas de processo porque é onde eles são descobertos. Na prática, eles são tipicamente o resultado visível de uma decisão geométrica: uma parede que muda abruptamente de espessura, um ressalto mais espesso que a parede em que se assenta, um ponto de injeção posicionado onde o fluxo tem que viajar de fino para espesso, ou um canto sem raio. O ajuste do processo pode reduzir a gravidade destes, e raramente os elimina.

Isso importa comercialmente porque as correções de projeto são quase gratuitas antes do ferramental e caras depois. Uma mudança na espessura da parede em CAD custa uma tarde. A mesma mudança após o corte de aço temperado significa soldagem e usinagem.

As cinco variáveis de projeto que causam a maioria dos defeitos

1. Espessura de parede uniforme

Esta é a regra de maior alavancagem no projeto de peças e a mais frequentemente quebrada. Seções espessas resfriam mais lentamente do que as finas. Como a região espessa resfria por último e encolhe, ela puxa material da superfície, produzindo um recuo, ou forma um vazio interno se a pele já congelou. Onde seções espessas e finas resfriam em taxas diferentes na mesma peça, o encolhimento diferencial puxa toda a peça para fora de forma como empenamento.

Mantenha a espessura nominal constante em toda a peça sempre que possível. Onde um projeto genuinamente precisa de massa em uma região, a abordagem correta geralmente é esvaziar a seção espessa em vez de deixá-la sólida, para que a parede permaneça uniforme e a resistência venha da geometria em vez de volume.

2. Transições de parede

Onde a espessura precisa mudar, a mudança deve ser gradual em vez de abrupta. Um degrau na espessura da parede cria uma mudança súbita na taxa de resfriamento e uma concentração de tensão na transição, que aparece como recuo na superfície externa e como um motor de empenamento na peça. Misturar a transição ao longo de uma distância em vez de escaloná-la remove a maior parte do efeito.

3. Posição do ponto de injeção

O ponto de injeção determina a direção em que o plástico flui através da cavidade, e a direção do fluxo determina onde as linhas de solda se formam, onde a peça preenche por último e quão efetivamente a pressão de retenção pode compactar as regiões espessas. O fluxo deve viajar de seções espessas para finas, porque um ponto de injeção que alimenta uma região fina primeiro deixa a região espessa incapaz de receber pressão de retenção, o que garante recuos e vazios lá.

A posição do ponto de injeção também decide onde a evidência cosmética aparece. Cada ponto de injeção deixa um vestígio, então a localização deve ser em uma superfície não cosmética, se possível. Linhas de solda se formam onde duas frentes de fluxo se encontram, tipicamente atrás de furos e em torno de insertos, e são tanto uma marca cosmética quanto um ponto fraco genuíno. O projeto não pode eliminar linhas de solda em uma peça com furos, mas o projeto mais a colocação do ponto de injeção decide se elas pousam em algum lugar estruturalmente sem importância.

4. Ângulo de saída

O ângulo de saída é a conicidade aplicada às paredes na direção em que o molde se abre, para que a peça se libere sem arrastar. Sem ângulo de saída suficiente, a ejeção raspa a superfície, deixando marcas de arrasto e, em casos piores, estressa ou distorce a peça durante a liberação.

Os requisitos de ângulo de saída aumentam com a profundidade e com a textura da superfície. Uma característica profunda precisa de mais conicidade do que uma rasa, e uma superfície texturizada precisa consideravelmente mais do que uma lisa, porque a própria textura age como um rebaixo. Aplicar ângulo de saída tarde no projeto é disruptivo porque altera as dimensões de acoplamento, então é melhor aplicá-lo desde o início.

5. Raios de canto

Cantos internos afiados causam três problemas separados. Eles concentram tensão, que é onde as peças racham em serviço. Eles perturbam o fluxo, produzindo uma área que preenche de forma desigual. E no aço, eles forçam um cortador especial ou trabalho de EDM, o que aumenta o custo do ferramental.

Raios internos generosos resolvem os três de uma vez. Um raio de canto que mantém a espessura da parede através do canto aproximadamente igual às paredes adjacentes evita o ponto espesso local que um canto mal proporcionado cria.

Defeito por defeito: a causa do projeto e a correção do projeto

A última coluna é a praticamente útil. Onde a causa do projeto domina, ajustar as configurações do processo compra uma melhoria temporária enquanto consome tempo de produção, e o defeito retorna quando as condições se desviam. Onde a causa do processo domina, mudar a geometria é uma maneira cara de resolver algo que uma configuração de máquina lida.

Regras de projeto de nervuras, ressaltos e reforços

Nervuras e ressaltos são a fonte mais comum de recuos auto-infligidos, porque ambos adicionam massa a uma parede que era de outra forma uniforme.

• Mantenha a espessura da nervura uma fração da parede adjacente em vez de igual a ela. Uma nervura tão espessa quanto a parede cria uma junção espessa e um recuo na face oposta.
• Adicione ângulo de saída às nervuras para que elas se liberem limpas, lembrando que uma nervura alta precisa de mais conicidade do que uma curta.
• Espaçar as nervuras adequadamente em vez de apertá-las, pois nervuras próximas restringem o fluxo e complicam o resfriamento no aço entre elas.
• Use várias nervuras mais rasas em vez de uma profunda quando a rigidez for o objetivo, pois a profundidade adiciona dificuldade no preenchimento e na ejeção.
• Esvazie os ressaltos em vez de deixá-los sólidos, para que a espessura da parede do ressalto corresponda à parede nominal.
• Suporte ressaltos altos com reforços em vez de aumentar o diâmetro do ressalto, o que reintroduziria a seção espessa.
• Arredonde a base de cada nervura e ressalto, o que reduz a concentração de tensão sem criar uma junção espessa se as proporções estiverem corretas.

Nosso guia para diretrizes de projeto de nervuras e reforços cobre as proporções e o espaçamento em detalhes, incluindo como o projeto de nervuras interage com a rigidez que a peça realmente precisa.

Onde o projeto não pode consertar

Alguns problemas genuinamente não são geometria, e tratá-los como falhas de projeto desperdiça tempo.

• Splay e estrias superficiais de umidade em resinas higroscópicas como policarbonato e nylon são um problema de secagem na prensa, não um problema de projeto.
• Marcas de queimadura na última área a preencher são geralmente um problema de ventilação na ferramenta ou um problema de velocidade de injeção na máquina.
• A deriva dimensional ao longo de uma corrida de produção geralmente reflete variação do processo ou controle de temperatura da ferramenta em vez de geometria da peça.
• Contaminação e estrias de cor são problemas de manuseio de material.
• Rebarba em uma ferramenta que anteriormente funcionou limpa indica desgaste da ferramenta ou força de fechamento, não uma mudança de projeto.

Há também uma categoria onde o material em vez da geometria é a restrição. Resinas de alta retração empenam mais facilmente e mantêm tolerâncias menos bem, independentemente de quão cuidadosamente a peça é projetada, razão pela qual material e geometria devem ser decididos juntos. Nossa comparação de materiais de moldagem por injeção cobre como o comportamento de retração difere entre resinas comuns e o que isso significa para as expectativas de tolerância.

Uma lista de verificação de revisão de projeto antes de liberar para ferramental

Execute isso antes que a ferramenta seja orçada. Cada item é barato de abordar em CAD e caro de abordar em aço.

1. A espessura nominal da parede é constante em toda a peça, e cada desvio dela é deliberado e justificado?
2. Todas as transições de espessura são misturadas em vez de escalonadas?
3. Seções espessas são esvaziadas em vez de deixadas sólidas?
4. A espessura da nervura é proporcionada à parede adjacente em vez de igualá-la?
5. Ressaltos são esvaziados e suportados por reforços em vez de diâmetro adicionado?
6. Cada superfície na direção de abertura do molde tem ângulo de saída, com ângulo de saída adicional onde a textura é especificada?
7. Cantos internos carregam um raio que mantém a espessura da parede aproximadamente constante através do canto?
8. Uma posição do ponto de injeção foi acordada, e o fluxo corre de seções espessas para finas?
9. Onde as linhas de solda se formarão, e essa localização carrega carga estrutural ou um requisito cosmético?
10. Existem rebaixos que exigem gavetas ou levantadores, e o custo adicional de ferramental é aceito ou a característica pode ser redesenhada?
11. A seleção da resina corresponde às expectativas de tolerância no desenho, dado o seu comportamento de retração?
12. Quais superfícies são cosméticas, e a linha de partição foi mantida fora delas?

Uma peça que passa por todos os doze itens não garante moldagem perfeita, mas remove os defeitos que a geometria causa e deixa o moldador com problemas que o controle de processo pode realmente resolver.

Comprovando o projeto antes de comprometer o ferramental

A revisão de projeto pega o que um revisor sabe procurar. A validação física pega o resto. Construir peças protótipo antes que o ferramental de produção seja comprometido revela problemas de ajuste e função enquanto as mudanças ainda são baratas, e onde a geometria é incerta, uma ferramenta de baixo volume prova o projeto no processo real antes que o aço temperado seja cortado.

Vale a pena ser claro sobre o que cada rota de validação prova. Protótipos usinados ou impressos verificam ajuste, montagem e muitos requisitos funcionais, mas não reproduzem o comportamento de fluxo, compactação e retração de uma peça moldada. Onde a preocupação é recuo, empenamento ou posição da linha de solda, apenas uma amostra moldada responde, razão pela qual o ferramental de ponte existe. Nossos serviços de validação de protótipo antes do ferramental cobrem ambas as rotas.

A Elite Mold Tech fornece feedback de projeto para fabricação durante a cotação em seus serviços de moldagem por injeção de plástico, sinalizando problemas de espessura de parede, ângulo de saída, proporção de nervuras e posição do ponto de injeção enquanto ainda são alterações de desenho. Envie um modelo de peça para a Elite Mold Tech para uma revisão de projeto antes que o ferramental seja comprometido, em vez de uma discussão de defeitos após os primeiros disparos.

Perguntas frequentes