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1 INJEÇÃO DE PLÁSTICOS Descrição do caso: Este Benchmark corresponde numa análise de desempenho do sistema de refrigeração proposto pelo cliente para o cobertor do filtro de admissão de um automóvel. Na seguinte imagem se mostra a geometria analisada, junto com o sistema de injeção modelado. Fig. 1 - Geometria da peça e o sistema de injeção O sistema de alimentação consiste de um canal de colada quente (em vermelho) e a seguir o canal de alimentação frio (em verde). Depois do trabalho de otimização serão verificadas as variações nas cotas dimensionais e geométricas da peça depois do processo de injeção para verificar seu desempenho dimensional e que a mesma fique dentro das tolerâncias especificadas. 1

2 Desenvolvimento: A seguir se pode observar o modelo de elementos finitos realizado para a proposta original de refrigeração (fornecida pelo cliente). Fig. 2 - Modelo de elementos finitos As flechas azuis indicam as entradas de refrigerante, 25 C. 2

3 Os resultados das análises de injeção e térmicos realizados sobre a peça foram os seguintes: 76.2 C 58.4 C 58.4 C 49.5 C 85.2 C 58.4 C 85.2 C 89.6 C 81 C 89.6 C 80.7 C 89.6 C Fig. 3 - Temperatura na superfície do molde / REFRIGERAÇÃO ORIGINAL 3

4 Em função da grande diferença de temperaturas que se pode ver na Fig. 3 entre as superfícies superior e inferior do molde, maiores aos 30 C, se decidiu conveniente realizar uma otimização do sistema de refrigeração original. As modificações foram realizadas na parte inferior da peça, no macho da matriz, onde foi modelado um sistema de refrigeração com tabiques para aumentar o rendimento nessa região. Fig. 4 Novo sistema de refrigeração proposto 4

5 Os resultados obtidos com o novo sistema de refrigeração proposto foram os seguintes: 75 C 53.2 C 57.6 C 48.9 C 57.6 C 57.6 C 53.2 C 61.9 C 70.6 C 66.3 C Fig. 5 Nova distribuição de temperaturas / REFRIGERAÇÃO PROPOSTA 5

6 Pode-se observar uma melhora significativa, levando a diferença de temperaturas entre as superfícies superior e inferior a menos de 7 C no 96% da superfície da peça, obtendo menos empenamento e tensões residuais ao terminar o processo de injeção. Finalmente, as cotas criticas foram relevadas aos fines de verificar que a peça se ajuste às especificações estabelecidas no desenho. A Fig. 6 mostra o ponto de inicio e direção da medição da ovalização da entrada do cobertor. Fig. 6 Origem e direção do relevamento de ovalização La Fig. 7 mostra os resultados obtidos. 6

7 Fig. 7 Ovalização medida, A: refrigeração original y B: refrigeração proposta. Com o novo esquema de refrigeração a ovalização da entrada apresentou importantes melhoras. A Fig. 8 mostra que o empenamento da pista de selagem inferior da peça apresenta a mesma tendência a empenar, mas na Fig. 10 se pode ver que a magnitude da deformação é distinta, sendo menor na proposta de refrigeração analisada. 7

8 Fig. 8 Empenamento no plano da região inferior, ampliada 5 vezes O novo sistema de refrigeração também permitiu melhorar o empenamento total da peça. Foi relevado o deslocamento total da borda inferior, na Fig. 99 se mostra a origem e sentido da medição realizada e na Fig. 100 os resultados obtidos. Fig. 9 - Origem e sentido da medição do empenamento 8

9 Fig. 10 Deslocamento total da borda inferior da peça As melhoras introduzidas com o novo sistema de refrigeração podem ser observadas na figura anterior. O novo empenamento total da borda inferior da peça foi melhorado em até 0.2 mm, permitindo um fechamento de melhor qualidade com os restantes elementos do conjunto. 9

10 Conclusões: Foi analisado o sistema de refrigeração original observando uma deficiência na troca de calor no macho do molde, o que ocasionava um empenamento excessivo da peça devido ao esfriamento desigual das distintas superfícies do molde. Como medida se procedeu a realizar um novo desenho do sistema de refrigeração do macho da matriz, sendo proposto um sistema de tabiques (baffles) para lograr uma troca de calor mais eficiente. Os resultados foram: Obtenção de uma diferença menor aos 7 C entre as superfícies superior e inferior da peça. Ovalização controlada e melhorada do diâmetro de entrada de ar, o que vai permitir um fechamento de qualidade superior com o sistema de admissão de ar. Menor empenamento da pista de selagem inferior, atingindo também um fechamento de melhor qualidade com a peça restante do conjunto. Redução do tempo de ciclo de 7 segundos, um 14% do tempo de ciclo original. Mais uma vez se mostra o poder de otimização dos métodos de simulação aplicados permitindo a melhora dos processos e moldes atuais de nossos clientes, acrescentando a produtividade e elevando a qualidade dos produtos produzidos. 10