Moldagem por injeção mestre:o papel essencial do projeto de núcleo e cavidade

Desvende o segredo da moldagem por injeção perfeita! As pequenas características ao redor do molde que garantem peças com formato mais perfeito são o núcleo e a cavidade . Esses recursos não apenas geram dimensões precisas, mas também melhoram a produtividade. Interessado em saber como funcionam, o que os torna importantes e qual a melhor forma de selecionar os materiais? Entre neste guia e veja como onúcleo e cavidade corretos design pode melhorar seus projetos de moldagem por injeção!

O que são o núcleo e a cavidade na moldagem por injeção?

Você pode distinguir facilmente as seções do núcleo e da cavidade de um molde de injeção; formam as duas metades que criam um molde completo, onde o plástico fundido é injetado durante o processo. A porção central é responsável por fornecer a superfície interna, enquanto a cavidade forma a superfície externa. 

O núcleo é a parte que constitui a metade móvel do molde e também pertence às superfícies internas da peça confeccionada, como furos, reentrâncias e regiões rebaixadas. Na metade que possui sistema de ejeção, a posição do núcleo permite a ejeção suave da peça após o processo de moldagem. Já que a peça fica sobre ela enquanto abre o molde. Apresenta-se nos ângulos para que o desenho não grude.

Além disso, o núcleo de um molde também possui canais de resfriamento que ajudam a manter o nível de temperatura e diminuir o tempo de ciclo.

A outra metade da caverna possui a cavidade do molde em forma de casco. Seu trabalho é criar os contornos e detalhes do produto, incluindo superfícies externas amplas e uniformes. Para moldar a ferramenta de cavidade, desenhos distintos são recortados. É para que as peças plásticas moldadas se encaixem com precisão nas áreas usinadas. Os canais de resfriamento controlam a temperatura durante o processo de moldagem. Além disso, as aberturas de ventilação podem liberar ar ou gás preso, já que a cavidade é o último componente do projeto. Conseqüentemente, muitas vezes é texturizado ou polido para atender às especificações do projeto.

Outra coisa que precisa ser mencionada é o posicionamento da cavidade, núcleo, insertos e componentes auxiliares. Impacta diretamente na sua funcionalidade e precisão nos resultados finais.  Além disso, a colocação do núcleo e da cavidade depende dos raios, contorno, contração térmica do material, posição do sistema de resfriamento, etc. A consideração desses fatores para localizações ideais do núcleo e da cavidade aumenta a facilidade de moldagem, resfriamento e ejeção. 

Além disso, você precisa entender que um molde é um elemento de ferramenta essencial da máquina de moldagem por injeção. Ambos trabalham em conjunto com outros mecanismos funcionais e de controle para criar as peças ou produtos desejados.

Como distinguir núcleo e cavidade em moldagem por injeção?

A terminologia “núcleo” e “cavidade” designam duas partes diferentes de um molde de injeção que podem ser distinguidas pelas suas características mais ou menos óbvias. Por exemplo, a sua aparência, estrutura, forma, posição ou marcações. Veja como eles são identificáveis;

• Aparência geral: O núcleo de um molde é a parte da ferramenta da peça que geralmente é elevada da cavidade e que geralmente corta os furos ou reentrâncias das peças do molde. É visto principalmente como elevado ou imponente em forma sólida. Por outro lado, a cavidade na matriz de moldagem por injeção é o corte ou a parte que produz a aparência externa de um produto, como sua pele ou superfície. A cavidade do molde também é entendida como uma área deprimida ou oca.

• Teste: Quando ocorre o processo de decomposição do mofo, a peça tende a ficar no núcleo.  Vamos explicar isso com um exemplo:o macho quase se encontra no lado móvel do molde e o sistema de ejeção o acompanha. Nos testes, os componentes removidos da matriz terão uma característica de núcleo interno diferente e um formato externo de cavidade.

• Estrutura: O núcleo é bastante forte e espesso, pois sofre pressão de moldagem durante sua construção. Geralmente possui recursos integrados, como pinos de resfriamento e ejeção. O placa de cavidade , que é a outra metade do molde estacionário, pode ser mais bonita e detalhada. Porque ajuda a definir os contornos externos da peça.

• Forma e posição: O núcleo do molde está localizado no lado móvel e é denso, solidamente axial e normalmente se estende em formatos cilíndricos ou cônicos para criar recursos internos para o componente. Quando vista da outra extremidade da metade estacionária, a cavidade de moldagem por injeção é relativamente mais larga e profunda para dar a forma exterior ao componente. O limite entre o núcleo do molde e a cavidade é a linha de partição.

• Marcações e outros: Núcleos e cavidades geralmente são identificados por meio de números ou marcas. Por exemplo, as marcas dos pinos de ejeção identificam o lado do núcleo. Os lados da cavidade, no entanto, são menos detalhados e geralmente são lisos, possuem nomes e números de peça em relevo nas superfícies externas do componente.

Tipos de núcleo e cavidade para moldagem por injeção

O núcleo e a cavidade de moldagem por injeção são de tipos diferentes dependendo da geometria das peças e dos processos de fabricação. Algumas das configurações mais comuns incluem o seguinte:

i) Núcleos e Cavidades Fixas

Núcleos fixos e cavidades são os mais básicos e, inversamente, os mais frequentemente aplicados. São elementos estacionários, que fornecem geometria para a maioria das peças convencionais. Eles são adequados para projetos simples que não incorporam recursos complexos, como recortes ou roscas de parafusos. Como soluções de baixo custo e alta durabilidade, fixas núcleos de moldagem e cavidades são ideais para produção em massa de volumes consideravelmente elevados. Sua única limitação é a incapacidade de acomodar recursos internos ou externos complicados.

ii) Núcleos e cavidades removíveis

Devido à intercambiabilidade núcleos do molde e cavidades, é possível criar peças inteiramente novas de diferentes tamanhos de núcleo e cavidade ou em ângulos diferentes com o mesmo molde. Diversas pastilhas podem fazer adaptações para que os fabricantes necessitem facilmente adaptar um determinado design. Você pode fazer isso apenas com uma modificação em suas dimensões ou com características que você vai alterar. 

Esse tipo é excelente para o processo de confecção de protótipos ou múltiplas versões do produto que não são de produção em massa. Ao diminuir a necessidade de persistência de ferramentas, a flexibilidade de design que vem com núcleos e cavidades intercambiáveis proporciona maior flexibilidade na produção.

iii) Núcleos dobráveis

Núcleos dobráveis são estruturas que proporcionam alívio para rebaixos internos ou outros recursos que, de outra forma, fariam com que a peça fosse empurrada com força para dentro da cavidade. Esses núcleos colapsam para dentro após a moldagem, permitindo que a peça se solte facilmente. Núcleos dobráveis ​​são comumente usados ​​para componentes com roscas, nervuras internas ou outras geometrias internas complexas. Eles tornam os moldes mais complexos e caros. Mas eles são necessários para atingir o propósito das peças que possuem designs complexos em seu interior.

iv)  Desparafusando cavidades e núcleos

O desenroscamento de cavidades e núcleos utiliza inserções roscadas para produzir tampas de garrafas ou peças semelhantes com furos roscados. Esses núcleos giram dentro do projeto do molde para remover a peça durante a ejeção e fornecer às roscas um formato adequado. Os métodos mais comuns envolvem o uso de motores ou outros dispositivos mecânicos. Desparafusar os núcleos é mais complexo e caro, mas é necessário para a fabricação precisa de roscas no processo de moldagem por injeção.                       

Cálculo das dimensões de profundidade do núcleo e da cavidade para moldagem por injeção

Dimensões de profundidade do núcleo e cavidade são vitais para a forma desejada, resistência e facilidade de liberação das peças moldadas por injeção. Essas dimensões dependem do formato da peça, das mudanças no volume do material e da precisão da cavidade na moldagem por injeção.

Determinação da dimensão das peças

O ponto de partida nesta seção é a geometria da peça. Meça a profundidade do núcleo para obter recursos internos. Embora as medições da cavidade sejam importantes para os limites externos. Para evitar erros de fabricação, é fundamental que as medidas de profundidade sejam consistentes com as especificações fornecidas no modelo para o projeto e uso pretendido da peça.

Vértices de ajuste para redução esperada

Os materiais plásticos adotam uma forma rígida após serem aquecidos e moldados em um molde. Esta cavidade e profundidade do núcleo devem incluir as alterações que se espera que surjam como resultado da retração. A percentagem de contração de qualquer material depende do tipo de polímero em questão. Pode estar entre 0,5% – 2% na maioria dos casos. O cálculo é o seguinte:

Profundidade ajustada=Profundidade da peça×(1+Taxa de encolhimento)

Suponhamos que a profundidade da peça seja de 50 mm e a taxa de encolhimento seja de 1,5%, então a profundidade ajustada seria:

50×(1+0,015)=50,75 mm

Incorporando tolerâncias no projeto de peças

Para a correta montagem e funcionamento das peças, adicione as tolerâncias ao núcleo e profundidade da cavidade nos projetos de moldagem por injeção. As tolerâncias padrão são específicas da aplicação, mas permitem a fabricação de peças sem serem muito soltas ou muito apertadas.

Alturas de inclinação e calado

Para facilitar a desmoldagem, as dimensões de profundidade também devem incluir a conicidade da peça a ser fundida. Um ângulo de inclinação de 1 a 3 graus se aplica à peça. Os ângulos de projeto também são verificados no CAD e no protótipo para garantir que o produto final esteja devidamente ajustado e funcional.

A profundidade projetada para as dimensões do núcleo e da cavidade permitirá tolerâncias de dissolução adequadas, tolerâncias normais e ângulos de inclinação na estrutura do molde. Assim, garante peças moldadas de alta qualidade.

Seleção de materiais para núcleo e cavidade

A cavidade e núcleo de um molde tem que suportar o desgaste diário, por isso a escolha do material é muito importante. Os materiais variam de acordo com os requisitos de produção, a complexidade das peças e o núcleo ou cavidade da moldagem.

a) Alumínio

O alumínio é leve, fácil de trabalhar e relativamente barato e, como tal, é melhor aplicado na fabricação de moldes para protótipos ou produção de baixo volume. Possui boas propriedades de condutividade térmica. Assim ajuda a resfriar mais rápido, reduzindo o tempo do ciclo. A sua resistência e resistência ao desgaste são, no entanto, pobres em comparação com o aço. Portanto, você não pode usá-lo para moldar grandes pressões ou plásticos resistentes.

b) Aço Inoxidável

O aço inoxidável também apresenta boa resistência a diversos tipos de corrosão e desgaste. É melhor que os moldes sejam feitos para materiais abrasivos ou corrosivos, como plásticos com enchimento de vidro e PVC. Além disso, também pode fornecer um bom acabamento superficial à cavidade, para que as superfícies das peças sejam elegantes e precisas. No entanto, é caro e mais difícil de usinar do que o alumínio. Mas é bom e dura um longo período de produção.

c) Aço Endurecido

A maioria dos fabricantes produz moldes com múltiplas cavidades usando aço temperado. Este aço possui características operacionais valiosas, como resistência, resistência ao desgaste e alto grau de durabilidade.  Resistindo assim a níveis significativos de pressão e temperatura. No entanto, os moldes de aço endurecido são caros de produzir, mas são duradouros e mantêm um desempenho uniforme. Portanto, é econômico para produção em massa.

d) Ligas de Cobre e Berílio

As ligas de cobre e berílio têm propriedades condutoras térmicas muito boas. Eles fornecem um bom controle do resfriamento durante o ciclo, reduzindo assim os ciclos. Devido às suas boas propriedades térmicas, são frequentemente utilizados como núcleos de moldagem ou inserções para áreas sujeitas a condições quentes. Estas ligas também oferecem boa resistência ao desgaste, mas são relativamente caras. Lembre-se de manuseá-los com medidas de precaução, pois apresentam certos riscos à saúde durante a usinagem.

Importância do núcleo e da cavidade para moldagem por injeção

Moldagem por injeção A cavidade e o núcleo têm impacto direto na qualidade, eficiência e vida útil de todo o processo. No entanto, a sua construção e seleção de materiais são muito importantes.

• Vida útil das ferramentas: Tanto a seção central quanto a cavidade do molde devem suportar alta pressão e temperatura durante o processo de moldagem. Ter um design de formato apropriado e um material resistente garante que eles não sofram desgaste. Faz com que durem muito tempo. Sim! Isso ajuda a reduzir os custos de manutenção e também o tempo de inatividade para produção será menor.

• Extrema Precisão: Esses núcleos auxiliam na minimização de imperfeições nas peças fabricadas. Além disso, mantém sua qualidade uniforme. Esse nível de precisão é ideal para indústrias automotivas, médicas e eletrônicas, onde as especificações devem ser precisas.

• Ejeção e resfriamento: O próprio núcleo do molde geralmente tem como objetivo apoiar a peça durante a abertura e auxiliar na ejeção. Os pinos ejetores e os canais de resfriamento devem ser acomodados ativamente junto com o posicionamento do núcleo e da cavidade nas posições corretas. Facilitará em parte a ejeção e o controle adequado da temperatura. Um melhor controle da temperatura aumenta a velocidade de resfriamento. Em última análise, reduz o tempo de ciclo e as chances de distorção e marcas de afundamento.

• Assistência para recursos sofisticados: Peças complexas como roscas, recortes e reentrâncias internas encontrarão acomodação na cavidade e no núcleo. Recursos mais avançados, como núcleos dobráveis ​​e desenroscáveis, também permitem a moldagem de peças complexas. 

• Custos mais baixos: A presença de núcleos e cavidades bem projetados também ajuda a reduzir as quantidades de materiais desperdiçados. Além disso, minimiza produtos defeituosos e reduz os tempos de produção. Isso resulta em menos custos gerais no processo de fabricação e uma operação mais eficiente.

Palavras finais

Para concluir, o núcleo e a cavidade são os componentes mais críticos que determinam o sucesso do processo rápido de moldagem por injeção. Seu design, os materiais utilizados na produção e sua finalidade são todos bem pensados, fazendo com que as peças produzidas sejam de alta qualidade e econômicas em termos de eficiência e durabilidade. Não importa quão complexas sejam as formas dos elementos ou quão simples sejam, o núcleo e a cavidade garantem que haja bolsas baratas e resilientes. Assim, eles encontram sua aplicação em diversos setores de fabricação contínua.

Tudo bem! Assim, os fabricantes são capazes de melhorar a eficiência, diminuir defeitos e obter melhores resultados globais, apreciando a importância e os parâmetros do núcleo e da cavidade que moldam a sua configuração. Nos ambientes de produção modernos, alcançar um equilíbrio desejável entre resistência, precisão e design eficaz de núcleos e cavidades não é apenas um requisito técnico, mas também uma vantagem de mercado.