Resumo Histórico. O maior desenvolvimento recente é relativo a aplicação de micro processadores a máquinas injetoras.

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1 Resumo Histórico Máquinas de moldagem de injeção para plásticos foram derivadas da moldagem de metais (fundição em moldes). A primeira patente para moldagem por injeção foi concedida nos Estados Unidos, em 1872, a John e Isiah Hyatt que a usaram para moldar celulóide. Em 1878, John Hyatt usou o primeiro molde de múltiplas cavidades. Em 1920, na Alemanha iniciou-se a moldagem por injeção de termoplásticos. Um maior desenvolvimento ocorreu em 1951, quando William H: Willert (United States) desenvolveu a rosca recíproca para máquinas de moldagem por injeção. O maior desenvolvimento recente é relativo a aplicação de micro processadores a máquinas injetoras.

2 Vantagens e desvantagens Vantagens do Processo Peças podem ser produzidas com altas taxas de produtividade Produção de peças de grandes volumes Custo de mão-de-obra é relativamente baixo O processo é altamente suscetível à automação Peças requerem pouco ou nenhum acabamento Desvantagens do Processo Competição acirrada oferece baixa margem de lucro Os moldes são muito caros A qualidade das peças é difícil de ser determinada imediatamente

3 Processos de Transformação de Polímeros SOPRO ROTOMOLDAGEM TERMOFORMAGEM EXTRUSÃO INJEÇÃO

4 Aplicações do Processo de Injeção

5 Moldagem por injeção

6 A prensa injetora

7 A prensa injetora Tipos

8 Horizontal Injetora

9 Vertical Injetora

10 Multi-Componente Injetora

11 Injetora Tamanho

12 Injetora Unid. de Fechamento sem colunas

13 Sistemas construtivos das injetoras Unidade de plastificação Unidade de abertura e fechamento Unidade hidráulica Unidade de comando e controle Unidade de potência

14 Unidade de comando e controle Unidade de plastificação Unidade de abertura e fechamento Unidade de potência Unidade hidráulica

15 Unidade Plastificadora Principais funções: Aquecer e plastificar os pellets vindos do funil de alimentação Avançar (recuar) o canhão na direção da bucha de injeção (no molde) Gerar a pressão de contato entre o bico de injeção e a bucha (no molde) Rotação da rosca durante a etapa de alimentação Injetar o material plastificado na cavidade Elevar a pressão para providenciar uma moldagem completa e manter a pressão de recalque durante o processo de resfriamento

16 Unidade Plastificadora Sistema de limpeza do funil Proteção contra espirramento Funil de alimentação Garganta refrigerada e grade magnética Motor da rosca plastificadora Resistência elétrica Bico de injeção Proteção contra queimaduras Base Colunas de guia

17 Funil de Alimentação Capaz de ser totalmente esvaziado Fácil de operar Fácil montagem Vedado a poeiras Fácil de limpar

18 Aquecimento do canhão A principal vantagem das resistências elétricas de aquecimento é o baixo custo. São extremamente fáceis de instalar. A desvantagem deste sistema reside no tempo de resposta. Em alguns casos são utilizadas ventoinhas para refrigerar o canhão diminuindo a inércia térmica do sistema.

19 Pivotamento do canhão Facilidade de manutenção da rosca plastificadora

20 Rosca Plastificadora Boa capacidade de plastificação Transporte eficiente (baixo tempo de residência) Efetiva capacidade de plastificação e mistura (assegurar homogeneidade de temperatura e aditivos) Boa capacidade de autolimpeza

21 Rosca Plastificadora 1. ZONA DE ALIMENTAÇÃO: o material sólido (pellets, pó ou fragmentos) é transportado. A profundidade do filete é bastante grande para obter adequadas taxas de transporte apesar da baixa densidade aparente. 2. ZONA DE COMPRESSÃO: ocorre uma redução gradual na profundidade do filete ao longo desta zona, fazendo com que o material seja comprimido. A estabilidade do processo de transporte depende do material estar completamente plastificado ao atingir o final desta zona. 3. ZONA DE DOSAGEM: o material plastificado é homogeneizado até a temperatura final de processamento desejada.

22 Relação L/D É a relação entre o diâmetro da rosca plastificadora e o seu comprimento

23 Relação L/D Vantagens da relação L/D pequena: Proporcionam reduzido tempo de residência no cilindro, mantendo materiais termicamente sensíveis sob aquecimento por períodos menores, diminuído assim a chance de degradação. Permitem montagens mais compactas. Requerem torque reduzido para movimentar a rosca (motor menos potente) Menor custo inicial de investimento e para substituição de peças. Vantagens da relação L/D grande: Permite uma maior produção. Produção mais uniforme pela melhora da mistura. Maior pressão. Maior plastificação com menor cisalhamento e maior condutividade térmica do cilindro.

24 Tipos de roscas plastificadoras Rosca Universal para materiais termoplásticos: L/D entre 18:1 e 24:1 Rosca para PVC rígido Rosca para cilindros com ventagem Rosca para termofixos: L/D entre 12:1 a 15:1. Rosca para elastômeros

25 Tipos de roscas plastificadoras

26 Válvula de Não Retorno

27 Pontas para roscas plastificadoras Pontas para roscas para PVC Ponta homogeneizadora de cores

28 Bico de Injeção Têm a função de fazer a vedação entre o canhão e o molde Em relação à Em relação à geometria da região de contato podem ser: ESFÉRICOS, CÔNICOS ou PLANOS

29 Defeitos em roscas plastificadoras Desgaste Quebra Corrosão

30 Funções da Unidade de Abertura e Fechamento Fixar o molde e movimentá-lo durante a abertura e fechamento Manter o molde fechado e travado durante as etapas de injeção e recalque Providenciar a ejeção das peças

31 Altura do Molde e Força de Fechamento

32 Fixação e alinhamento do molde

33 Placa extratora

34 Unidade hidráulica

35 Acionamento elétrico

36 Unidade de comando, controle e potência

37 Unidade de potência

38 Unidade de comando e controle

39 Sensores Transdutor de pressão Potenciômetro linear Termopar Sensor indutivo

40 Ambiente de programação ARBURG - SELOGICA

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42 Pressão hidráulica Pressão hidráulica é a máxima pressão que o sistema hidráulico da máquina é capaz de produzir.

43 Pressão de injeção Pressão de injeção (P fundido ) é a pressão que a rosca exerce sobre o material plastificado. Corresponde a aproximadamente 2 vezes a pressão média na cavidade.

44 Pressão de injeção A pressão de injeção (P fundido ) é uma característica construtiva da máquina. A pressão média na cavidade não deve ultrapassar 50% da pressão máxima de injeção da máquina.

45 Capacidade de Injeção É o volume máximo de injeção, ou seja, o volume de material obtido na ponta do cilindro de aquecimento quando do recuo total da rosca plastificadora. A máquina a ser selecionada deve ter a capacidade de dosar a quantidade de material necessária para preencher todas as cavidades e o sistema de alimentação do molde, considerando a pressurização e o recalque.

46 Capacidade de plastificação É a massa de material que a unidade plastificadora pode processar por unidade de tempo. Para a seleção de uma máquina, deve-se Para a seleção de uma máquina, deve-se considerar um fator de segurança considerando que a mesma terá um emprego máximo de 80% da sua capacidade nominal.

47 Moldes de Injeção DEFINIÇÃO DE MOLDES DE INJEÇÃO DE TERMOPLÁSTICOS É uma unidade completa capaz de reproduzir formas geométricas desejadas através de cavidades que possuem os formatos e dimensões do produto desejado. É dividido basicamente em 2 partes (figura 1 e 2): a) Conjunto Superior, b) Conjunto Inferior. Essa divisão é baseada na linha de fechamento do molde que permite a retirada do produto. O conjunto superior é fixado na parte fixa da máquina e o conjunto inferior na placa móvel da Injetora.

48 Figura 1: Partes superior e inferior do molde de injeção.

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50 SISTEMA DE CÂMARA QUENTE.O Sistema de Câmara Quente é a forma mais eficiente de se otimizar a produção e melhorar a qualidade de um produto injetado. Este sistema é basicamente uma extensão do bico de injeção da máquina, funcionando como distribuidor do fluxo para cada uma das cavidades. Através de canais de distribuição constantemente aquecidos, é possível manter o material na mesma temperatura do cilindro da máquina injetora, livre de variações e sem os inconvenientes canais de alimentação(galhos).

51 PORQUE UTILIZAR SISTEMAS DE CÂMARA QUENTE? A utilização de sistemas de câmara quente pode oferecer diversas vantagens se comparado aos sistemas convencionais de canal frio, tais como:

52 REDUÇÃO DE CUSTO. Economia na utilização de matéria prima. Custo operacional reduzido. Menor ciclo de injeção

53 REDUÇÃO DO TEMPO DE CICLO.Redução do tempo de resfriamento.. Cursos de abertura reduzidos. Ideal para moldes de paredes finas

54 MELHORIA NA QUALIDADE DAS PEÇAS MOLDADAS. Maior uniformidade dimensional no produto acabado. Vestígios de injeção podem ser controlados e em alguns casos tornam-se praticamente imperceptíveis. Menor tensão residual nos componentes moldados. Eliminação de operações secundárias

55 SISTEMA DE CÂMARA QUENTE ANEL DE CENTRAGEM BUCHA ACOPLADORA SUPORTE CENTRAL E CENTRALIZADOR SUPORTE SUPERIOR PINO DE LOCALIZAÇÃO

56 PROCESSO DE INJEÇÃO Quando o parafuso gira, o material sólido proveniente do funil é arrastado contra a parede interna do cilindro de aquecimento. Assim, a força de atrito criada aquece e empurra o material pelo canal, em direção à ponta do parafuso. Com o aquecimento por atrito e o calor proveniente das resistências elétricas que envolvem a parede externa do cilindro, aos poucos o material é plastificado, até que, próximo à ponta do parafuso, não restem mais partículas sólidas. Como o bico de injeção deve estar encostado no molde fechado e preenchido ou então fechado por uma válvula, o material plastificado não consegue sair do cilindro, e acumula-se à frente do parafuso. A pressão do material empurra o parafuso para trás, até que atinja uma posição pré-determinada pelo operador. Nesse ponto, o parafuso pára de girar e termina o processo de plastificação. A massa de material plastificado, que fica dosada entre o bico de injeção e a ponta do parafuso deve ser suficiente para preencher totalmente a cavidade e o canal de alimentação do molde.

57 Uma vez dosado, o material deve ser injetado, ou seja, transportado para a cavidade do molde fechado. O parafuso avança, como se fosse o êmbolo de uma seringa, criando a pressão necessária para que o material consiga passar pelo canal do bico de injeção, canal de alimentação do molde e ponto de entrada da cavidade e preencher a cavidade. Como as paredes do molde possuem canais para circulação de água ou óleo, gradualmente a peça moldada e o material que fica no canal de injeção são resfriados. Após o preenchimento, ocorre o recalque: o parafuso é mantido avançado até que o ponto de entrada do material na cavidade seja solidificado. O resfriamento da peça injetada prossegue, e aos poucos a cavidade e o canal de alimentação solidificam-se por completo. Como durante o resfriamento o parafuso está ocioso e a prensa está fechada, a máquina pode aproveitar esse tempo para plastificar e dosar o material que será injetado no ciclo seguinte. Uma vez solidificada e resfriada até uma temperatura em que não seja mais deformada, a peça está pronta para ser extraída. Realiza-se, então, o ciclo seco, que consiste das etapas de abertura do molde, extração (desgrudar a peça do molde) e fechamento. Terminado o ciclo, o material dosado é injetado, repetindo-se o ciclo até que se atinja a produção desejada.

58 Figura 1 Máquina injetora e etapas do ciclo de injeção