Comparação de materiais de moldagem por injeção: ABS, PC, Nylon, PP, POM e PEEK comparados em resistência, custo e moldabilidade

A selecção do material é a decisão que discretamente define tudo o resto, fixa os limites mecânicos da peça, fixa o custo por disparo, e como diferentes resinas encolhem a taxas muito diferentes,Ele fixa as dimensões da cavidade no aço antes de uma única parte ser moldada. Troque a resina após o corte da ferramenta e você está pagando frequentemente por uma nova cavidade.

Esta comparação abrange seis resinas que representam a grande maioria das peças moldeadas por injecção comerciais,julgado sobre as propriedades que importam na produção em vez de um exercício de leitura de folha de dadosO artigo também abrange algo que a maioria dos artigos de comparação omite: o que cada escolha de material faz ao molde e ao preço da peça.

Como escolher um material de moldagem por injecção em quatro perguntas

Trabalhe-os em ordem e a maioria dos candidatos se elimina.

1. Qual é a temperatura máxima que a peça verá em serviço, incluindo transporte, armazenamento e qualquer ciclo de limpeza ou esterilização?
2. A que será exposta a parte quimicamente, incluindo produtos de limpeza, combustíveis, óleos, umidade e luz ultravioleta?
3. Qual é a exigência mecânica que ele enfrenta, e é a rigidez, resistência ao impacto, fadiga ou desgaste em uma superfície deslizante?
4. A peça precisa de transparência, aparência específica, aprovação regulatória ou classificação de chama?

O custo entra em último lugar, não primeiro. uma resina mais barata que falha um requisito de serviço não é mais barato. o que o custo realmente influencia é a escolha entre dois materiais que ambos atendem ao requisito,que é uma situação realmente comum e onde a maior parte do dinheiro é economizado.

Tabela de comparação principal

Duas linhas merecem mais atenção do que normalmente recebem: encolhimento e moldebilidade.Ambos determinam se o material que você selecionou vai realmente manter as tolerâncias em seu desenho uma vez que a ferramenta está funcionando.

As propriedades que realmente decidem a escolha

A contração e por que é uma decisão de ferramentas

Cada termoplástico contrai-se à medida que esfria, e a cavidade é cortada em grande pelo encolhimento esperado para que a peça acabe no valor nominal.Materiais semicristalinos, como o polipropileno, o nylon e o acetal encolhem consideravelmente mais do que materiais amorfos como o ABS e o policarbonato, e encolhem menos de forma previsível porque a cristalinidade varia com a taxa de resfriamento.

As consequências práticas são três: materiais de alta contração tornam as tolerâncias apertadas mais difíceis de manter, porque uma pequena variação no resfriamento produz uma mudança dimensional mensurável.Eles são mais propensos a warpageA mudança entre materiais com um encolhimento diferente após o corte da ferramenta significa geralmente recortar a cavidade.uma vez que um molde dimensionado para ABS não produzirá peças corretas em acetal.

Se a peça carrega tolerâncias apertadas, isso defende um material amorfo de baixo encolhimento ou para aceitar tolerâncias mais soltas e um ciclo de desenvolvimento de ferramentas mais caro.Decidir isso antes de a ferramenta ser cotada é muito mais barato do que descobri-la no primeiro artigo.

A moldabilidade e o seu custo na prensa

A moldabilidade abrange a facilidade com que uma resina se enche, a quantidade de secagem necessária, as temperaturas de fusão e molde exigidas e a tolerância à variação do processo.Eles preenchem facilmente e toleram uma grande janela de processoO policarbonato e o nylon são higroscópicos e devem ser secados adequadamente, porque a umidade provoca espalhamento e degrada as propriedades mecânicas.que aumenta tanto o tempo de ciclo como o custo da ferramenta.

Um material difícil não é uma razão para evitá-lo quando a aplicação o requer.Todos os quais pertencem ao modelo de custo em vez de chegar como uma surpresa.

As seis resinas em detalhes

ABS

O ABS é o padrão para carcaças de consumo, gabinetes e peças cosméticas, e ganha essa posição por ser fácil de moldar, dimensionalmente estável e receptivo à pintura, revestimento e textura.É preciso um bom acabamento de superfície., máquinas e obrigações bem, e tem um encolhimento baixo e previsível.

A temperatura e a química são os problemas, a temperatura de funcionamento contínuo é modesta, e o ABS é atacado por muitos solventes, e tem uma baixa resistência ultravioleta sem estabilização.Assim, partes externas desprotegidas de giz e tornar-se frágil. Escolha ABS para caixas interiores, peças de aparelhos, gabinetes eletrónicos e qualquer coisa onde a aparência e o custo importam mais do que a exposição ambiental.

Policarbonato

O policarbonato é a opção de impacto e clareza, é realmente resistente em uma ampla faixa de temperatura e é opticamente transparente, que é uma combinação que poucos outros materiais oferecem.Temperatura de serviço significativamente superior ao ABS.

Os seus pontos fracos são a resistência química e a sensibilidade à incisão.e um canto interno afiado concentra tensão em um material que de outra forma resiste bem ao impactoAs misturas de PC e ABS são comuns precisamente porque trocam parte da dureza por um processamento mais fácil e melhor comportamento químico.Escolha policarbonato para lentes, protecções, componentes de segurança e carcaças resistentes a impactos.

De fibras sintéticas

O nylon abrange uma família, sendo o PA6 e o PA66 os mais comuns, oferecendo elevada resistência e rigidez, boa resistência ao desgaste e boa resistência a combustíveis e óleos,que é por isso que aparece em todas as aplicações automotivas e industriaisOs tipos de vidro aumentam substancialmente a rigidez e são extremamente comuns.

A característica definidora é a absorção de umidade: o nylon absorve água do ar e, ao fazê-lo, a peça cresce dimensionalmente e se torna mais resistente e menos rígida.Isso significa que uma parte medida seca e uma parte medida após o condicionamento são tamanhos diferentesO nylon também encolhe significativamente e de forma imprevisível, o que torna o trabalho mais difícil com uma tolerância apertada.Ferramentas de fixação, suportes estruturais e componentes debaixo do capô.

Polipropileno

O polipropileno é a mais barata das seis e a mais resistente às substâncias químicas das resinas de base.O que significa uma secção fina que pode dobrar repetidamente sem falharNada nesta lista faz isso tão bem.

Os compromissos são a rigidez e a temperatura: é relativamente suave, arrasta-se sob carga contínua e a sua temperatura de serviço é limitada.Tolerâncias tão apertadas são difíceisEscolha polipropileno para recipientes, fechaduras, partes de dobradiças vivas, aplicações de exposição química e componentes de alto volume onde o custo do material domina.

POM (acetal)

O aceto é o material mecânico de precisão, rígido, dimensionalmente estável em serviço, com baixo coeficiente de atrito e excelente resistência à fadiga.o que o torna a escolha padrão para engrenagens, camas, buchas, fechaduras e pequenos componentes móveis.

O encolhimento é o mais alto desta lista, por isso o tamanho da cavidade e o design de resfriamento importam mais do que o habitual e as secções grossas são propensas a vazios.Por isso, serve para partes internas funcionais, em vez de cosméticas.. Escolha-o onde quer que uma peça deslize, gire ou tenha de voltar a saltar de forma fiável ao longo de muitos ciclos.

PEEK

O PEEK está numa categoria diferente: resiste a temperaturas de serviço contínuas muito superiores às outras, resiste a quase todos os produtos químicos, mantém a resistência a temperaturas elevadas e tem um desempenho em ambientes médicos exigentes,Aplicações aeronáuticas e de semicondutoresOnde é especificado, é geralmente porque nada mais funciona.

É também, de longe, o material mais caro aqui, e requer altas temperaturas de fusão e ferramentas aquecidas, o que aumenta o tempo de ciclo e o custo das ferramentas.Especificar o PEEK onde uma resina de engenharia de menor custo cumpriria o requisito é um dos erros mais caros na seleção de materiaisEscolha-a quando a temperatura, a exposição química ou os requisitos regulamentares não deixam alternativa.

Outros, de peso superior a 200 g/m2

As resinas de base são apenas o ponto de partida. A maioria das aplicações de engenharia usa um grau modificado, e a modificação altera as propriedades e o processamento.

• O reforço de fibra de vidro aumenta substancialmente a rigidez e a resistência e reduz o encolhimento, mas torna o material mais frágil, mais abrasivo para a ferramenta,e propensos a efeitos de orientação de fibras que causam distorção direcional.
• O preenchimento mineral melhora a estabilidade dimensional e reduz o custo, com um ganho de rigidez menor do que o vidro.
• Os graus retardadores de chama são necessários para muitas aplicações elétricas e eletrônicas e normalmente reduzem a resistência ao impacto e complicam o processamento.
• Os graus de estabilização ultravioleta são necessários para qualquer peça com exposição ao ar livre, e adicionar estabilização mais tarde não repara uma parte já especificada sem ela.
• Os graus modificados por impacto trocam alguma rigidez por resistência e são comuns onde uma resina base é próxima, mas ligeiramente frágil demais.
• Os graus médicos e de contacto com os alimentos apresentam a documentação regulamentar exigida por essas aplicações, e a aprovação é atribuída ao grau específico, e não à família de resinas.

O preenchimento de vidro merece particular cautela na ferramenta, pois as resinas abrasivas usam o aço ao longo do tempo, especialmente nos portões, o que afeta a escolha do aço da ferramenta e o cronograma de manutenção.Isso pertence à conversa de ferramentas na fase de projetoNão depois dos primeiros cem mil tiros.

Escolha por requisito de aplicação

Quando uma peça precisa de dois comportamentos diferentes em uma peça, como um corpo rígido com um agarre suave, a resposta é muitas vezes um processo em vez de um único material.A superformação com materiais de toque macio combina um substrato rígido com um elastômero, e a moldagem de inserção encapsula componentes metálicos em plástico onde são necessários fios ou caminhos condutores.

O que a decisão material faz ao molde e ao preço da peça

• As dimensões da cavidade são cortadas para uma taxa de encolhimento específica, de modo que a mudança de famílias de resinas após a ferramenta normalmente significa recortar o aço.
• Os materiais que necessitam de altas temperaturas do molde ou de um longo arrefecimento aumentam o custo por peça em cada disparo durante a vida útil da ferramenta.
• O tamanho do portão e do corredor depende da viscosidade do derretimento, de modo que uma mudança de material pode exigir modificação do portão mesmo quando a cavidade não é afetada.
• As resinas preenchidas com abrasivo aceleram o desgaste da ferramenta e influenciam a especificação do aço da ferramenta e o intervalo de manutenção.
• Os materiais de alta contração exigem mais atenção ao layout do canal de resfriamento, que é um custo de projeto de ferramentas em vez de um custo por peça.
• Os requisitos de secagem aumentam o equipamento e o tempo de manuseio na prensa para materiais higroscópicos, como policarbonato e nylon.

Por esta razão, a selecção do material deve ser decidida antes de a ferramenta ser cotada, em vez de depois.e mudanças de ferramentas em aço temperado são as correcções mais caras em todo o processo.

Erros comuns na selecção de materiais

• A selecção baseia-se apenas na resistência à tração, quando a rigidez, o comportamento de impacto ou a resistência à fadiga é o que a aplicação realmente exige.
• Ignorar a absorção de umidade no nylon e depois escrever tolerâncias que não podem ser mantidas em condições normais de umidade.
• Especificar uma resina de alto desempenho onde uma qualidade de engenharia atenda a todos os requisitos, o que aumenta o custo de material e ferramentas sem ganho funcional.
• Olhando para a exposição ultravioleta em partes que vão ficar ao ar livre ou perto de uma janela, e depois descobrindo fragilidade no campo.
• Supondo que um valor da folha de dados se aplique à sua peça, quando os valores publicados provêm de amostras de ensaio padrão em vez da sua geometria, posição do portão e condições de arrefecimento.
• Trocar a resina após o corte da ferramenta sem verificar se a diferença de encolhimento invalida as dimensões da cavidade.

A última é a mais dispendiosa e a mais evitável: a confirmação da resina antes do corte da ferramenta, ou pelo menos o acordo sobre quais alternativas são dimensionalmente compatíveis, elimina completamente o risco.

Introdução da decisão material na produção

O material e a geometria são decididos juntos e não em sequência.e um desenho que funciona num material pode não funcionar noutroO nosso guia para as diretrizes de projeto de costelas e gussets abrange o lado geométrico dessa relação,e muitos dos problemas em nosso artigo sobre defeitos de moldagem relacionados com o material remontam a um desajuste entre a resina e o design da peça em vez da imprensa.

Para componentes muito pequenos, o comportamento do material muda novamente porque os comprimentos de fluxo, as taxas de resfriamento e as proporções das portas não diminuem de forma ordenada.Nossa comparação de aplicações de micro moldes abrange onde essas diferenças importam.

A Elite Mold Tech molda ABS, policarbonato, nylon, polipropileno, POM, PEEK e TPU através dos seus serviços de moldagem por injecção de plástico,e analisa a selecção do material em função da geometria da peça e dos requisitos de tolerância durante a cotação, em vez de depois de a ferramenta ser comprovadaEnvie um modelo de peça e os requisitos de serviço para a Elite Mold Tech para uma recomendação que considere o encolhimento, a tolerância e as implicações da ferramenta juntos.

Perguntas frequentes