Tratamentos de superfície de ferramentas de moldagem por injeção comuns e como escolher o caminho certo

O processo de moldagem por injeção é bastante complexo. Envolve várias partes diferentes trabalhando juntas para produzir um produto plástico. No entanto, uma parte que se destaca é o próprio molde, onde se injeta o plástico fundido para formar a forma fixa e desejada do produto plástico. O molde é obviamente uma das partes funcionais mais importantes da moldagem por injeção, mas também uma das mais caras. Danos ao molde representam uma obrigação financeira significativa. Felizmente, esta é uma obrigação que você pode evitar. Como? Pelo tratamento adequado do molde. Aqui, veremos alguns tratamentos de superfície de ferramentas de moldagem por injeção.

Por que o tratamento com molde de injeção é importante?

Talvez a resposta mais fácil para essa pergunta seja – economizar custos. Isso faz sentido quando você considera quanto custam os moldes. Um único molde pode custar centenas de milhares de dólares, e esse é apenas o custo para comprá-lo. Este custo pode e deve ser evitado, e o tratamento da superfície da ferramenta de moldagem por injeção é uma maneira de conseguir isso.

Os moldes não são fracos, geralmente feitos de aço endurecido. No entanto, o processo de injeção de resinas fundidas em altas temperaturas e pressões acabará afetando os moldes de injeção. Muitos dos materiais termoplásticos usados ​​hoje também são abrasivos e causarão abrasão e atrito nas superfícies do molde após muitos ciclos de injeção. Existe também o risco de corrosão e fadiga após o uso contínuo.

Embora o resultado final seja geralmente danos à ferramenta de moldagem, a qualidade do trabalho produzido pelos moldes afetados pela corrosão, fricção, desgaste e abrasão geralmente é menor do que o necessário. O fluxo do molde também pode sofrer sem o tratamento adequado do molde. Tudo isso pode afastar os clientes, e reconquistá-los geralmente é um desafio, mesmo após a substituição do molde. Isso enfatiza ainda mais porque os moldadores por injeção devem ser instruídos sobre o tratamento do molde e as diferentes ferramentas de acabamento do molde.

Tipos de tratamento de superfície para ferramentas de moldes de injeção de plástico

O aço é duro, sim. Mas é difícil o suficiente para proteger os moldes de injeção do desgaste após exposição prolongada à resina fundida de alta temperatura e pressão? Não, não exatamente. Diferentes tratamentos de superfície podem proporcionar a tão necessária proteção extra. Examinaremos brevemente alguns deles a seguir.

Chapeamento

O chapeamento é uma das soluções mais comuns para o desgaste do molde, rasgos e abrasões. Existem duas formas primárias de galvanização – eletrolítica e eletrolítica. A diferença entre os dois decorre da presença ou não de correntes elétricas. O revestimento eletrolítico requer uma corrente elétrica, enquanto o revestimento eletrolítico não.



A cromagem e a niquelagem eletrolítica são as duas formas mais típicas de chapeamento para moldes. A cromagem envolve a galvanoplastia de uma fina camada de cromo no molde. O produto da cromagem é o cromo. Ao contrário da niquelagem, a cromagem requer o uso de um ânodo conformado que entra na cavidade do molde. Isso significa que a cromagem levará mais tempo, especialmente para moldes detalhados e, por implicação, pode custar mais. Outra desvantagem aqui é que a cromagem por muito tempo pode inibir o revestimento uniforme, especialmente em moldes detalhados. A textura da superfície do molde é mais dura com cromo, tornando-os mais resistentes à ferrugem. A cromagem geralmente é suave e muito funcional.

O revestimento de níquel sem eletrodo é um dos mais versáteis de todos os tratamentos de superfície de moldes de injeção. O revestimento eletrolítico depende de reações químicas em vez de corrente elétrica. Oferece proteção contra corrosão, problemas de lubrificação, abrasão e até mesmo ataque químico. Esta forma de chapeamento não requer um ânodo, o que implica um chapeamento mais uniforme do que o cromado. O níquel preto é um dos revestimentos de níquel eletrolítico mais identificáveis.

Seja cromo ou níquel, uma coisa que o revestimento garante é a durabilidade. O tratamento do molde com chapeamento garantirá que os moldes durem por mais ciclos de injeção sem comprometer a qualidade do produto.

Nitretação

A nitretação é um processo de difusão termoquímica. Juntamente com a cementação, esta forma de tratamento do molde é a prática de tratamento térmico mais comum. Este processo permite a difusão de átomos de nitrogênio na superfície do molde em baixas temperaturas sem qualquer alteração na estrutura de fase da superfície do molde. Nenhuma mudança de fase significa distorção mínima do aço do molde.

Existem várias formas de nitretação, incluindo nitretação iônica, nitretação de pacote, nitretação em banho de sal e nitretação a gás, todas com o mesmo objetivo de aumentar a textura e o desempenho da superfície de moldagem.

Para este processo, as peças do molde são expostas a nitrogênio ativo entre 925 a 985F. O controle adequado da temperatura é fundamental para o processo de nitretação para distorção mínima do aço. Além disso, os componentes do molde de injeção que são tratados com nitretação são normalmente aliviados de tensão antes da usinagem final para garantir alterações de tamanho insignificantes.

Ao longo do tempo, o processo de nitretação foi desenvolvido e melhorado das técnicas tradicionais de nitretação a gás para nitretação mais controlada usando um computador para controlar os parâmetros de nitretação.

A nitretação leva ao desenvolvimento de uma caixa de molde rígida, mas as peças que precisam permanecer macias podem ser mascaradas no processo de nitretação. O estojo rígido do molde o tornará resistente ao desgaste e à abrasão.

Carburização

Outra prática de tratamento de moldes que requer calor é a cementação. Este processo é semelhante à nitretação. A principal diferença é a difusão de átomos de carbono na superfície dos componentes do molde de injeção em processamento, em vez de átomos de nitrogênio na nitretação.

A cementação geralmente leva a moldes resistentes ao desgaste e resistentes. Este processo envolve o aquecimento dos componentes do molde de injeção em um forno de poço. Em seguida, introduzindo os gases de cementação para permitir a difusão na superfície do molde.

Assim como na nitretação, existem várias formas de processos de cementação, incluindo cementação a gás, cementação a vácuo, cementação a plasma pulsado e cementação a alta temperatura.

A cementação é um tratamento de superfície da ferramenta de moldagem por injeção melhor do que a nitretação para componentes de molde mais pesados ​​e mais carregados, como engrenagens e rolamentos grandes. Ao contrário da nitretação, a cementação requer tratamento pós-aquecimento. Isso ocorre por causa da temperatura marcadamente mais alta que ocorre a cementação.

Revestimento PVD

PVD é um acrônimo para Deposição de Vapor Físico. Também conhecido como revestimento de película fina, esse tipo de tratamento de molde é um processo em que um material sólido, conhecido como fonte, é vaporizado no vácuo e depositado na superfície de um componente do molde. A fonte é tipicamente uma haste de cerâmica ou metal.

Os processos de revestimento PVD mais comuns são evaporação e pulverização catódica. Com a evaporação, o processo utiliza um arco catódico ou fonte de feixe de elétrons. Por outro lado, sputtering envolve o uso de fontes magnéticas aprimoradas.

O princípio por trás deste processo é a formação de superfícies de molde de alta densidade devido ao bombardeio do componente do molde com íons energéticos e carregados positivamente. O material de origem é feito para pulverizar no plasma, formando fortes ligações com a superfície do molde, formando uma fina camada adesiva.

Também é possível criar composições de revestimento compostas pela introdução de gases reativos, como oxigênio e nitrogênio, na câmara de vácuo durante o bombardeio.

O revestimento PVD ajudará a melhorar a resistência do molde. Como as camadas formadas também são muito finas, o revestimento tem pouco impacto nas dimensões finais dos componentes do molde. O tratamento de superfície da ferramenta de moldagem por injeção PVD é um dos mais aceitáveis ​​na indústria atualmente; no entanto, seu uso é apenas para materiais que podem suportar a temperatura muito alta que esse processo acarreta. Esse processo também não é ideal para moldes muito detalhados com muitas peças ocultas.

O revestimento PVD pode ser funcional ou decorativo, dependendo se a ênfase é melhorar o desempenho geral ou melhorar a estética, respectivamente. Nitreto de Titânio (TiN) é um exemplo de revestimento PVD funcional, enquanto um filme à base de Zr é um exemplo de revestimento PVD decorativo.

Revestimento CVD

CVD é um acrônimo para Chemical Vapor Deposition. O princípio por trás desse revestimento é semelhante ao do PVD, com a principal diferença sendo o uso de uma reação química para produzir o filme fino que reveste o molde no revestimento CVD.

O processo de revestimento CVD geralmente é realizado em um reator CVD. Um dos problemas do revestimento PVD é a alta temperatura em que é realizado; bem, o revestimento CVD é realizado em temperaturas ainda mais altas (por volta de 1925F). Isso, como você pode imaginar, limita esse tratamento de molde a componentes que podem suportar temperaturas elevadas.

O filme fino formado neste processo de revestimento é devido às reações entre as fases gasosas e a superfície quente do molde nos reatores.

Assim como o PVD, o revestimento CVD garante um molde resistente, resistente ao desgaste e à abrasão. O filme formado também é muito fino, geralmente na faixa nanométrica, garantindo que as dimensões finais do molde não sejam alteradas significativamente.

O revestimento CVD é útil para uma ampla variedade de componentes de moldes, particularmente aqueles que envolvem muitos deslizamentos. No entanto, devido à natureza dependente de gás deste processo, mascarar algumas áreas pode ser difícil ou mesmo impossível.

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Considerações para o tratamento de mofo

Existem vários fatores a serem considerados antes de aplicar as várias ferramentas de acabamento do molde. Aqui estão alguns deles.

1. O tipo de componente ou peça do molde que passa pelo processo de tratamento do molde deve ser bem examinado. Não basta escolher qualquer ferramenta de acabamento de molde. Em vez disso, considere a tolerância ao calor do componente do molde, pois diferentes processos terão diferentes impactos de calor na superfície do molde. Além disso, a margem de manobra que você pode pagar com as mudanças de dimensão final deve entrar em jogo. Alguns componentes do molde precisam de filmes extremamente finos, enquanto outros podem receber revestimentos relativamente espessos.
2. O preço do tratamento do molde é outro fator essencial a considerar. Os melhores processos geralmente custam mais, mas há momentos em que é mais econômico optar por opções mais baratas, principalmente quando o molde de injeção é apenas para uso esporádico.
3. Você também deve garantir a compatibilidade do processo com o seu molde. Por exemplo, alguns processos permitem o mascaramento; outros não. Portanto, se o mascaramento de alguns componentes do molde for essencial para o tratamento do molde, você deve selecionar processos que permitam o mascaramento. O mesmo princípio se aplica à uniformidade do revestimento.

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