Figura 1.1. Peça contendo marca de chupagem

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1 GUIA DE PROBLEMAS E SOLUÇÕES Defeitos Aparentes em Peças Moldadas em Plásticos Este trabalho é um guia rápido de consulta que tem o objetivo de descrever os mais comuns tipos de defeitos que ocorrem em peças injetadas em termoplásticos, bem como suas possíveis causas físicas e respectivas soluções. Nosso objetivo em divulgá-lo é permitir que as pessoas tomem contato com essas informações e saibam o que fazer de imediato quando ocorrer um desses tipos de defeitos durante a injeção de uma peça plástica 1. Marcas de chupagem 2. Manchas 3. Brilho/diferença de brilho 4. Linhas de Emenda 5. Jateamento 6. Efeito diesel 7. Efeito trilha de LP (casca de laranja) 8. Esbranquiçamento por tensão 9. Peças incompletas 10. Peças com rebarbas 11. Deformação durante a extração 12. Delaminação 13. Gotas frias/linhas de material frio 14. Formação de bolhas 15. Pintas pretas 16. Manchas próximas ao ponto de injeção 1 Marcas de Chupagem As marcas de chupagem geralmente aparecem sob pontos de acúmulo de material (pontos de variação da superfície da peça, próximo à nervuras e castelos de fixação), como uma depressão na superfície da peça moldada se a contração do material não for compensada. Figura 1.1. Peça contendo marca de chupagem

2 Causa física As marca de chupagem ocorrem durante o resfriamento do material se a contração do material não pode ser compensada em certas áreas. Há três principais causas físicas para as marcas de chupagem: - o processo de solidificação do material é muito lento - o tempo de aplicação efetivo da pressão de compactação é muito curto - não há transferência da pressão de recalque para o material devido às altas áreas de resistência ao fluxo no molde. Para uma melhor transferência da pressão de recalque é recomendado que o ponto de injeção tenha a maior área possível. Isto deve ser feito a fim de se evitar a solidificação prematura do material no ponto de injeção e consequente diminuição do tempo real de compactação. Guia para a solução do problema Importante: Após remover as marcas de chupagem, verifique se não há bolhas internas ao ponto onde a chupagem ocorria. O colchão residual deve ter entre 2 e 5 mm.

3 2 manchas Manchas, especialmente manchas de queimado, manchas de umidade e manchas de ar, são muito parecidas, tornando a classificação visual muito difícil senão impossível. O moldador precisa de mais informações sobre a resina, seu processamento e a influência das condições ambientais para poder identificar o tipo de mancha existente. Por este motivo, este item irá fornecer algumas informações sobre os diferentes tipos de manchas. É importante ressaltar que não é imperativo a aparição dos sintomas aqui listados, porém estes sintomas nos fornecem suspeitas acerca do tipo de mancha existente e, portanto, as medidas que devem ser tomadas para sanar o problema. Manchas de queimado Se o fundido é danificado termicamente devido à altas temperaturas ou alto tempo de residência no canhão da máquina, produtos gasosos provenientes da decomposição do material são criados e passam a ser vistos na superfície da peça como manchas marrons ou prateadas. Sintomas de manchas devido à queima de material - as manchas aparecem periodicamente - as manchas aparecem próximas à seções estreitas (alto cisalhamento) ou cantos vivos no molde - a temperatura do fundido está próxima ao limite máximo recomendado pelo fabricante - redução na velocidade de injeção tende a diminuir a extensão do problema - redução na temperatura do fundido tende a diminuir a extensão do problema -o processo utiliza de alto tempo de residência do material na unidade de plastificação ou o colchão é muito grande - alto teor de material moído - o molde é equipado com sistema de canais quentes - o molde é equipado com bico valvulado Figura 2.1: Peça com manchas de queimado

4 Manchas de umidade As manchas de umidade, geralmente prateadas, aparecem na superfície da peça como traços na direção do fluxo do material. A superfície próxima destas manchas é geralmente rugosa e porosa. Manchas de umidade formadas pela presença de umidade na parede do molde, não aparecem na forma de riscos na direção do fluxo, mas sim como manchas extensas e enuveadas. Sintomas de manchas devido à umidade - o material usado tende a absorver umidade ou é sensível à umidade (exemplo: Nylon, ABS, acetato de celulose, PET, PBT, Policarbonato, acrílico, SAN, e suas blendas) - quando se purga o material com reduzida velocidade de injeção, o fundido contém bolhas ou borbulhas - a frente de fluxo solidificada de peças falhadas mostra estruturas parecidas com crateras - o teor de umidade do material antes da injeção é muito alto. O material não foi estufado ou não seguiu-se a recomendação de tempo e temperatura do fornecedor - O teor de umidade do ambiente é muito alto, especialmente em combinação com molde muito frio e pellets sem estufagem Figura 2.2: Exemplo típico de peça com mancha devido à umidade Manchas de cor Manchas de cor são criadas pela distribuição desigual dos componentes ou pela diferente orientação dos pigmentos durante o fluxo. Degradação térmica ou fortes deformações também podem causar alterações na cor ou diferença de coloração. Manchas de ar Na maioria dos casos, as manchas de ar aparecem como manchas brancas ou prateadas e podem aparecer próximas à nervuras, castelos de fixação, furos e transições de espessuras. As manchas também podem aparecer próximas às entradas de injeção, depressões ou rasgos. Sintomas de manchas de ar - o defeito perde extensão quando se reduz a descompressão - o defeito perde extensão quando se reduz a velocidade de injeção

5 - bolhas podem ser observadas na peça moldada - a frente de fluxo solidificada de peças falhadas mostra estruturas parecidas com crateras Figura 2.3: Manchas devido ao ar sugado durante a descompressão Manchas de fibra de vidro Manchas brilhantes e superfícies rugosas podem aparecer quando se usa material reforçado com fibra de vidro. O brilho metálico das fibras de vidro causa o efeito de manchas na superfície da peça. Figura 2.4: Mancha devido à presença de fibra de vidro. Nota-se claramente a linha de emenda.

6 Causa física Manchas de queimado (marrons ou prateadas) Manchas de queimado são causadas pela degradação térmica do fundido. O resultado pode ser a redução no peso molecular do material (manchas prateadas) ou mudanças nas moléculas do material (manchas marrons). As possíveis causas para a degradação térmica são: - temperatura de estufagem muito alta ou demasiado tempo de estufagem - temperatura do fundido muito alta - alto cisalhamento na unidade de plastificação (contrapressão ou rotação da rosca muito alta) - tempo de residência na unidade de plastificação muito alto - cisalhamento muito severo dentro do molde (velocidade de injeção muita alta) A temperatura da massa deve ser medida com um termômetro de contato durante a purga do material. A degradação térmica tem impacto negativo nas propriedades mecânicas do material mesmo se nenhum problema de superfície pode ser visto. Manchas de umidade Durante a composição, estocagem e transporte, a resina absorve umidade. Esta umidade se transforma em vapor d'água no fundido. Devido à velocidade de injeção da frente de injeção, bolhas de gás são empurradas para a superfície do molde. Devido à compressibilidade do gás, estas bolhas se queimam e congelam na parede do molde, formando as manchas visíveis. As possíveis causas para manchas de umidade são: - controle de temperatura do molde ineficiente - condensação de água nas paredes do molde - secagem ineficiente do material antes de ser injetado - estocagem indevida do material

7 Guia para a solução do problema Manchas de queimado Manchas de umidade

8 4 LINHAS DE EMENDA As linhas de emenda nos plásticos representam um ponto de baixa resistência mecânica. Um entalhe ou uma mudança de cor podem aparecer nas linhas de emenda. Os entalhes são articularmente visíveis em cores escuras ou em peças transparentes com superfícies bem polidas. Alterações nas cores são particularmente visíveis em peças com pigmentos de efeito metálico. Causa física Linhas de emenda são formadas quando duas ou mais frentes de fluxo se encontram e se soldam. Este processo requer adesão entre as frentes de fluxo, que a esta altura já se encontram com material com alta viscosidade. Se a pressão e a temperatura não são altas o suficiente, os cantos do encontro das frentes não irão se desenvolver por completo e tem-se a formação de um entalhe. Além disso, por mais que o material esteja quente e a pressão seja alta, exagerando-se, a linha de junção pode ser entendida como a adesão das partes da peça e portanto, a resistência das linhas de emenda jamais se compara a das demais partes da peça, sendo portanto um ponto de fraqueza da peça moldada. Se a resina utilizada na injeção contém aditivos, como pigmentos, é possível haver uma forte orientação destes aditivos próximos à esta linha de emenda e isto pode levar à mudanças de cor próximo à linha de emenda. Melhoria significativa da qualidade da linha de emenda pode ser obtida trabalhando-se com altas temperaturas de molde. Entretanto, sabe-se que um aumento de um grau Celsius causa aumento em torno de 2% no tempo de ciclo. Guia para a solução do problema JATEAMENTO Uma serpentina é formada na superfície da peça moldada. Frequentemente, jateamento causa diferenças na cor e brilho. Em alguns casos, o jateamento assemelha-se ao defeito conhecido como casca de laranja.

9 Figura 5.1: Peça apresentando jateamento a partir do ponto de injeção. Causa física Jateamento é causado por uma frente de fluxo não desenvolvida na cavidade. A serpentina se forma quando o material entra e devido à diferença de pressão, torna-se incontrolável. Ao tocar na superfície do molde, o material congela-se e não é possível fundir homogeneamente este material quando a cavidade é preenchida. Isto acontece frequentemente quando a peça possui aumentos descontínuos de sua seção transversal em combinação com altas velocidade de injeção, ou quando o ponto de injeção está colocado em uma posição direta à linha de enchimento da peça. O jateamento também é facilitado pela posição do molde na máquina. Para evitar este defeito, recomenda-se que as cavidades não devem ser preenchidas de cima para baixo. Guia para a solução do problema

10 EFEITO DIESEL Manchas pretas de queimado são visíveis na superfície das peças moldadas. Frequentemente estas manchas aparecem em partes falhadas da peça. Figura 6.1: Efeito diesel devido ao ar aprisionado no final do enchimento Causa física O efeito Diesel é um problema de falta de ventilação. Isto geralmente ocorre próximo a furos cegos, filetes, fim de preenchimento da peça ou pontos onde várias frentes de fluxo se encontram. Isto ocorre sempre que o ar fica preso ou não tem tempo hábil para sair pelas saídas de gás do molde ou dos extratores. Durante o processo de injeção, o ar é comprimido e por consequência aquecido à altas temperaturas. Estas altas temperaturas atingidas, por sua vez, causam a queima do material plástico. Devido à esta queima do material plástico, produtos agressivos provenientes da degradação do plástico podem ser formados. Tais produtos atacam a superfície do molde causando sérios danos aos mesmos. Guia para a solução do problema

11 EFEITO TRILHA DE LP (CASCA LARANJA) Há o aparecimento de finas ondas na superfície da peça moldada, parecidas com a trilha dos antigos discos LP's, daí seu nome. Anéis concêntricos aparecem próximos à entradas de injeção e crescem paralelamente até o fim do enchimento da peça. Figura 7.1: Marcas de anéis concêntricos (casca de laranja) Causa física - temperatura de massa muito baixa - velocidade de injeção muito baixa - temperatura do molde muito baixa Quando se injeta uma material em uma cavidade, uma camada solidificada periférica é formada atrás da frente de fluxo devido às altas taxas de resfriamento. O resfriamento desta camada periférica, também causa o resfriamento das áreas da frente de fluxo próximas à parede do molde. Se a taxa de resfriamento é muito alta, especialmente nos casos em que a velocidade de injeção é muito baixa, estas frentes de fluxo com viscosidade muito alta ou até mesmo congeladas, podem impedir o fluxo frontal direto do fundido contra a parede do molde. Isto posto, tem-se a interrupção do padrão correto de preenchimento da cavidade e isto irá causar uma elongação da frente de fluxo no centro. Com uma certa pressão, a frente de fluxo irá tocar novamente a parede do molde. As áreas periféricas congeladas da frente de fluxo não têm contato com as paredes do molde e tem-se a formação do defeito.

12 Guia para a solução do problema ESBRANQUIÇAMENTO POR TENSÃO / STRESS CRACKS O esbranquiçamento por tensão é causado por tensões internas ou externas à peça (exemplo: deformação da peça ). As áreas da peça expostas à tensões tornam-se brancas. Stress cracks são microtrincas adjacentes na direção da extração da peça. Frequentemente, estas trincas aparecem dias ou semanas após a injeção da peça. Causa física O esbranquiçamento por tensão e o stress crack ocorrem quando se excede à máxima deformação permissível ao material (devido à tensões externas ou empenamento). A deformação máxima depende do tipo de material usado, do seu peso molecular, da estrutura molecular, do processamento e do ambiente no qual a peça irá trabalhar. As principais causas das tensões internas são as tensões congeladas devido ao fluxo do material e tensões internas devido à expansão do material, este tipo de tensão interna favorece o aparecimento de stress crack nas peças. Tensões externas são criadas quando a peça é extraída do molde com pressões residuais internas. Quando estas peças com pressões residuais são subitamente expostas à pressão atmosférica devido à extração, há a expansão das peças. Então as camadas internas da peça aplicam tensões nas camadas exteriores. Os principais fatores que impactam na extração de peças com pressão residual são moldes dimensionados inadequadamente ou altas pressões de injeção e recalque. Quando estas peças são expostas à substâncias agressivas, como os álcalis e as graxas, o esbranquiçamento sob tensão e stress crack aparecem após algum tempo de uso.

13 Guia para a solução do problema

14 PEÇAS IMCOMPLETAS São peças não quais não se obteve o completo preenchimento da cavidade. Este tipo de defeito geralmente aparece longe do ponto de injeção se há um longo comprimento de fluxo, próximo a partes finas e devido à falta de ventilação adequada no molde. Figura 9.1: Peça falhada ou incompleta Causa física Há várias causas para o aparecimento de peças incompletas: - baixo volume do injetado (baixa dosagem) - fluxo de material impedido devido à falta de saídas de gás - falta de pressão de injeção - congelamento prematuro da seção transversal do canal (baixa velocidade de injeção ou controle de temperatura inadequado no molde) Guia para a solução do problema

15 PEÇAS COM REBARBAS As rebarbas são geralmente criadas próximas às linhas de fechamento, canais de saída de gás e extratores. As rebarbas surgem como o desenvolvimento de um filme de material adjacente às peças e geram a necessidade de se agregar mão de obra para removê-las. Figura 10.1: Peça com rebarbas Causa física As diferentes causas para o aparecimento das rebarbas são: - desgaste excessivo do molde ou existência de folgas entre as partes do molde - máquina com força de fechamento insuficiente ou programada em valor insuficiente - pressão de injeção muito alta - baixa viscosidade da resina utilizada

16 Guia para a solução do problema DEFORMAÇÃO DURANTE A EXTRAÇÃO Dependendo do grau de dano, a deformação pode ser classificada como marcas de extração, trincas, fraturas e marcas profundas de extrator. Causa física As causas para a deformação das peças podem ser classificados como segue: as forças necessárias para extrair as peças não podem ser aplicadas sem danificá-las o movimento de extração sofre pertubações A força de extração aplicada é fator crucial para que este fenômeno ocorra e deve ser mantida no menor nível possível. Entretanto, a contração do material tem impacto direto na força de extração necessária. Tanto a contração do material quanto a força de extração são consistentemente influenciadas pelas condições de processamento do material. A geometria da peça moldada também tem influência marcante na força necessária para a extração das peças. Em geral, baixa contração é desejada em peça do tipo macho e fêmea porque as peças tem a tendência de agarrarem no macho, sendo necessário aumentar a pressão de recalque ou reduzir o tempo de resfriamento para reduzir as forças de extração. Próximo à nervuras, a contração tende a diminuir as forças de extração necessárias porque as nervuras se destacam das paredes do molde à medida em que o material se contrai, sendo necessário reduzir a pressão de recalque e/ou aumentar o tempo de resfriamento para se reduzir a força de extração.

17 Guia para a solução do problema

18 DELAMINAÇÃO Ocorre quando duas camadas de material não estão coladas homogeneamente e começam a descascar. Isto ocorre nos canais de injeção ou peças moldada e pode se estender por regiões pequenas ou grandes, dependendo da intensidade do problema. Figura 12.1: Exemplo de peça com delaminação Causa física A delaminação é causada pela insuficiente adesão existente entre as camadas adjacentes de material. As diferentes camadas de material são formadas por diferentes efeitos de fluxo e condições de resfriamento em função da seção transversal. Altas tensões de cisalhamento, contaminação com materiais incompatíveis e falta de homogeneidade podem reduzir a adesão das camadas adjacentes até que uma das camadas comece a descascar. Altas tensões de cisalhamento e danos térmicos podem ser causados por altas velocidades de injeção e altas temperaturas da massa fundida enquanto a presença de material não homogêneo pode ser causada por contaminações com outros materiais, corantes ou masterbatches incompatíveis, presença de umidade no material ou material sem a devida plastificação. Guia para a solução do problema

19 GOTAS FRIAS / LINHAS DE MATERIAL FRIO Causa Física Guia para solução de problemas Material frio, vindo da bucha de injeção ou do canal quente para o molde causa marcas com aspecto de caudas de cometa. Elas podem aparecer próximas ao ponto de injeção ou espalhadas por toda a peça. O material frio também pode causar linhas de emenda caso o material frio interrompa parte da entrada, forçando o fluxo do material a se dividir. Causa física As gotas de material frio são formados quando o material fundido se solidifica no ponto de injeção ou na bucha de injeção antes do material ser injetado e é então transportado para o molde durante o enchimento da peça. Se a porção fria de material não se funde novamente, irá causar o aparecimento de marcas conhecidas como cauda de cometa. As caudas de cometa podem estar espalhadas por toda a superfície da peça. O material frio também pode entupir o canal ou o ponto de injeção fazendo com que o fundido se divida ao passar por ele. O resultado disto é um defeito na superfície similar a uma linha de emenda. Gotas frias são geralmente causadas por controle inadequado da temperatura do bico ou relacionadas com restrições da unidade de plastificação. Buchas de injeção com diâmetro restrito também tem efeito negativo sobre este defeito. Guia para a solução do problema

20 FORMAÇÃO DE BOLHAS Bolhas sob ou no interior da peça, causadas por ar aprisionado ou gás formado são evidentes. Em contraste com os vazios (vácuo), este gás aprisionado pode também aparecer próximo às paredes. Figura 14.1: Peça com bolha superficial Causa física Durante a injeção, o ar é aprisionado na resina fundida e aparece como bolhas nas partes injetadas. Primariamente, há dois fatores responsáveis por este tipo de defeito: - alta descompressão ou descompressão muito rápida - baixa performance da unidade de plastificação É importante ressaltar que há dois tipos de bolhas: gás aprisionado e vazios. Vazios são bolhas de vácuo dentro do material, formados pela contração do material. A distinção entre os dois tipos de defeitos é difícil pois apresentam o mesmo aspecto visual. As seguintes dicas podem ser úteis para tanto: 1) quando se abre a bolha imerso em fluido, um vazio não mostra o aparecimento de borbulhas de gás 2) o defeito de gás aprisionado pode ser reduzido eliminando-se a descompressão 3) alterações na pressão de recalque ou no tempo de recalque não tem nenhum efeito nas bolhas de ar aprisionado As bolhas são geralmente pontos de fraqueza do material e a detecção das mesmas em peças opacas só é possível através da abertura aleatória das mesmas.

21 Guia para a solução do problema PINTAS PRETAS Pintas pretas ou escuras dispersas no material. Figura 15.1: Peças com pintas pretas

22 Causa física Os diferentes fatores que implicam na formação de pintas pretas são: 1) causas relacionadas ao processamento: temperaturas de processamento muito altas, tempo de residência na unidade de plastificação muito alto, perfil de temperatura inadequado no sistema de canais quentes 2) causas relacionadas ao molde: sujeira no sistema de canais/gates ou presença de desgaste nos mesmos 3) causas relacionadas à máquina: unidade de plastificação suja, desgaste de peças do cilindro/rosca, presença de pontos de difícil acesso no canhão 4) causas relacionadas à resina ou secagem: impureza nos grânulos, alto teor de reciclo, masterbatch ou corante inadequado Guia para a solução do problema

23 MANCHAS PRÓXIMAS AO PONTO DE INJEÇÃO Anéis concêntricos próximos ao ponto de injeção, geralmente tão pequenos que apenas uma mancha é perceptível. Figura 16.1: Mancha próxima ao ponto de injeção. Causa física As manchas próximas às entradas de injeção são geralmente causadas por pontos de injeção restritos ou altas velocidades de injeção. Devido à presença de pontos de injeção muito restritos ou altas velocidades de injeção, há a formação de fortes orientações na cadeia polimérica durante a injeção. Não há tempo de relaxação suficiente na áreas próximas ao ponto de injeção e as camadas exteriores ou periféricas se congelam ainda fortemente orientadas. As camadas exteriores podem sofrer um mínimo estiramento e quebram sob o impacto das altas tensões de cisalhamento. O material quente dentro da parede flui e forma pequenos entalhes (trincas). A mancha é formada pela reflexão dos raios nesta área. Guia para a solução do problema

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