Dominando Moldes de Injeção sob Pressão: Guia Completo de Ferramentaria

A injeção sob pressão (die casting) é um processo significativo para aplicações em várias indústrias. Um componente essencial do processo de injeção sob pressão é o molde de injeção. A forma e características do molde afetam as features do produto final.

Portanto, há necessidade de entender o design do molde de injeção sob pressão. Isso ajudará você a projetar e escolher o molde certo para seus projetos de injeção sob pressão. Além disso, você pode ter certeza de que o produto final atenderá aos requisitos únicos de fabricação.

Assim, este artigo dará uma visão detalhada dos diferentes tipos de ferramentaria de injeção sob pressão. Você também aprenderá como projetar um molde e os fatores que precisa considerar ao fazer a ferramentaria de injeção sob pressão.

Por que o Molde é Importante para Injeção sob Pressão?

O design do molde de injeção sob pressão desempenha papel vital na forma da peça. Além disso, afeta a qualidade, uniformidade e configuração dos componentes do processo de injeção sob pressão.

Especificações erradas podem resultar em corrosão de material ou ferramenta. No entanto, um design adequado do molde pode impulsionar o tempo e eficiência do produto. Em última análise, a qualidade da estrutura do molde determinará se a produção prosseguirá suavemente e se as peças fundidas serão da melhor qualidade.

Além disso, o design da ferramenta de injeção sob pressão reflete essencialmente os diferentes fatores que podem ocorrer durante a produção. Assim, você deve analisar a estrutura de uma peça fundida durante o design. Também é essencial dominar condições de enchimento, implementar parâmetros de processo críticos e considerar outros efeitos econômicos. Isso garantirá que as ferramentas de injeção sob pressão possam atender aos requisitos essenciais de produção.

Componentes do Molde de Injeção sob Pressão

Entender o molde de injeção sob pressão começa com o conhecimento da estrutura do molde. Os componentes essenciais do molde de injeção sob pressão incluem:

Sistema de Moldagem

Inclui a cavidade, núcleo, inserts, deslizadores e pinos de insert. A cavidade de injeção sob pressão determina a forma da peça fundida conforme o núcleo móvel fecha.

Sistema de Base do Molde

Os componentes primários do sistema de base do molde de injeção sob pressão são placas e estruturas de aço. Este sistema combina diferentes partes do molde e permite a instalação do molde na máquina de injeção sob pressão.

Sistema de Ejeção

Este sistema funciona para ejetar as peças do molde. Estas partes incluem ejeção, retorno e partes de guiamento.

Sistema de Canal (Runner System)

O sistema de canal conecta-se com a peça de injeção sob pressão e câmara de pressão. Assim, guia o material metálico para a cavidade do molde em uma direção específica. Este sistema impacta diretamente a pressão e velocidade do metal fundido. Os componentes do sistema de canal são canal, canal de alimentação (sprue), portão interno, etc.

Sistema de Transbordo (Overflow System)

Este canal remove ar da câmara de pressão. Geralmente, os componentes primários são slots de transbordo e slots de ventilação. No entanto, fabricantes instalam tampões de ventilação em cavidades profundas para melhorar condições de ventilação.

Outros

Outros componentes do molde de injeção sob pressão incluem partes de posicionamento para colocar peças corretamente no molde. Além disso, existem pinos e parafusos para fins de fixação.

Tipos de Moldes de Injeção sob Pressão

Existem vários tipos de ferramentaria de injeção sob pressão, e eles têm diferentes funções dependendo dos requisitos. Incluem:

Moldes de Prototipagem

Um investimento significativo em injeção sob pressão é um molde personalizado totalmente funcional. Portanto, um molde de protótipo ajuda a fazer um número considerável de peças fundidas para testar as diferentes peças. As estratégias de prototipagem são fundição por gravidade, usinagem de blocos (hog outs) e peças impressas em 3D. No entanto, envolvem trade-offs em propriedades, tolerância e design.

Um protótipo de injeção sob pressão de alta pressão será sua melhor opção sempre que precisar da mesma liga, propriedades, processo e geometria para produção. Moldes de prototipagem podem utilizar aços para ferramentas pré-endurecidos, não revestidos e componentes padronizados. Como resultado, podem ser produzidos em curtos prazos e a custo reduzido.

Diferente de outras técnicas de produção, esses moldes também fazem uso de técnicas de ejeção ou resfriamento menos eficientes. Portanto, você deve notar que a ferramenta não durará muito, e o molde não será tão eficiente quanto um de produção. No entanto, isso não será problema se você precisar apenas de uma pequena quantidade de fundição.

Moldes de Ferramentaria Rápida (Rapid Tooling)

Ferramentaria rápida refere-se a inserts e moldes produzidos usando métodos com prazos de entrega (lead times) menores que métodos convencionais. Em oposição à usinagem bruta e tratamento térmico, os métodos de ferramentaria rápida são sinterização seletiva a laser, deposição direta de metal, modelagem líquida a laser, etc.

Portanto, você esperaria que a criação dessas ferramentas de injeção sob pressão seja muito mais rápida. Fabricantes podem usar esses moldes tanto como moldes de prototipagem quanto como moldes de produção. A escolha mais viável dependerá dos requisitos de volume de produção.

Moldes de Produção

Estes moldes são os tipos mais comuns de matrizes de injeção sob pressão. Moldes de produção são essenciais quando todo o design foi finalizado e está pronto para lançamento em um produto real.

Podemos ter:

• Moldes de cavidade única sem deslizadores
• Moldes de múltiplas cavidades com várias opções de deslizadores

O material da cavidade é aço de alta qualidade, e frequentemente é retido em um bloco suporte. O design de moldes de produção garante que tenham dimensões críticas. Assim, você pode ter certeza de que permitem as especificações de usinagem requeridas.

Moldes Unitários (Unit Dies)

O molde unitário é um tipo especial de molde de injeção sob pressão. Um suporte unitário de injeção mantém os moldes unitários ou cavidade de propriedade do cliente dentro da cavidade intacta. Podemos ter suportes unitários simples ou duplos. Exemplos típicos de tamanhos de blocos de cavidade que os moldes mantêm são 8 x 10, 10 x 12, 12 x 15 e 15 x 18 (todas em polegadas).

Os moldes unitários empregam peças genéricas usadas para componentes menos complexos com baixo volume. Um molde personalizado é mais eficaz para peças de alto volume com geometria complexa. Esses moldes são especificamente projetados para uma peça, fornecendo máximo controle e eficiência.

Moldes de Aparação (Trim Dies)

A CMW usa moldes de aparação para produção de alto volume e moldes de produção. O molde de aparação remove o rebarba, canal e transbordo da peça imediatamente após a fundição estar completa. Alguns moldes de aparação precisam de movimentos operados hidraulicamente ou came, enquanto outros requerem funções de abertura e fechamento para remover a rebarba efetivamente.

A geometria da peça impede a capacidade de remover a rebarba com um molde de aparação totalmente. Então, estratégias de desbaste manual e serviço de aparação personalizado é uma opção ideal nessa situação.

Precisa de peças com aparência moderna, melhor resistência e maior durabilidade? Escolha o processo de injeção sob pressão que requer ferramentaria para produzir suas peças de uso final. E a boa notícia é que os serviços de injeção sob pressão da RapidDirect fornecem solução completa.

Processo de Design do Molde para Injeção sob Pressão

Esta seção descreverá o processo envolvido no design de um molde para projetos de injeção sob pressão de alta pressão. O processo tem cinco categorias amplas:

Fase Preliminar

Antes de projetar o molde, é importante verificar a fabricabilidade da peça com tecnologia de injeção sob pressão. Esta fase envolve julgar a praticabilidade do produto do ponto de vista geométrico e dimensional.

Visão Dimensional: Há necessidade de conhecer a dimensão da peça e o número de cavidades requeridas para cada fundição. Isso ajudará a conhecer a força de abertura e o volume da fundição. O conhecimento desses dados tornará os estudos de viabilidade muito mais fáceis.

Visão Geométrica: A geometria das peças inclui desenhar a linha de separação. A linha de separação divide o molde de injeção sob pressão em dois, permitindo fácil abertura do molde e ejeção da fundição. Além disso, a superfície das peças depende de sua posição em relação às linhas de separação. Consequentemente, as superfícies devem ser projetadas na direção de abertura do molde.

A tolerância geométrica de cotas encontradas no modelo 2D pode ser bastante difícil de produzir devido à contração causada pelo resfriamento do metal. Quanto maior o número de cotas, mais difícil é obter o mesmo valor na fundição. Portanto, você pode prosseguir com o design do molde de injeção sob pressão assim que confirmar a fabricabilidade da peça.

Número de Cavidades

Para saber o número de cavidades, você deve considerar o número de peças a produzir, orientação da cavidade e o tempo de ciclo hipotético. Dessa forma, você pode decidir a melhor opção entre um molde multi-cavidade ou mono-cavidade.

Ao optar por um molde multi-cavidade, lembre-se que, além do fato de que fases de ejeção e complexidade de enchimento aumentam, o processo de produção pode ser afetado pela dimensão da cavidade e disposição do produto.

Área de Projeção

A área de projeção é a superfície obtida da projeção das cavidades no plano. É perpendicular à direção de abertura do molde. A área de projeção é um componente vital da fase de design. Relaciona a força de abertura do metal fundido às paredes do molde. Como resultado, a força da força dependerá da orientação da forma e dimensão. Uma força forte causará transbordo de material, resultando na formação de rebarbas.

Portanto, você precisa estimar as forças produzidas pelo metal fundido para prevenir este defeito de fundição. A força é o produto da pressão específica da máquina, área de projeção e fatores de segurança pré-definidos. O fator oferece uma margem mais ampla para ajudar a contrabalancear a pressão máxima após o enchimento. Muitos se referem a isso como golpe de aríete.

A máquina transfere a força dinâmica e estática no final do processo. Assim, há produção de um pico de pressão que a força de fechamento da máquina deve absorver. Esta força de fechamento depende da dimensão do curso e modelo da prensa.

Volume e Forma do Molde

O volume e forma do molde são essenciais para o design do molde. Além do volume desejado, considere que peças grandes encolherão devido a um tempo de resfriamento mais longo, aumentando a taxa de contração. Portanto, há necessidade de dimensionar as cavidades do molde adequadamente.

Além disso, é aconselhável considerar diferentes variáveis que afetam o tamanho final do molde. Os fatores mais importantes a considerar são:

Canais de Injeção: O tamanho dos canais de injeção varia com o número de cavidades e a posição dos portões e peças. A forma dos canais de injeção deve atender a alguns requisitos de dinâmica de fluidos. Por exemplo, fabricantes diminuem a seção para aderir corretamente à parede do molde ao mover na direção do metal fundido. Devido à contração, há um fluxo acelerado, e eles se desprendem das paredes. Uma camada externa mais suave evitará turbulência, aprisionamento de ar e outros defeitos.

Tipo de Fechamento do Molde: Abertura/fechamento do molde é o fechamento mais simples. É melhor para produtos com formas limpas, simples que podem ser facilmente ejetados. No entanto, não é a melhor opção para peças com geometria complexa. Produtos com geometria complexa seriam difíceis de remover, então o fabricante precisa adicionar ao tamanho total do molde.

Presença de Transbordos: Transbordos são pequenos poços projetados em partes estratégicas do molde de injeção sob pressão. São importantes para coletar os primeiros tiros de metal porque costumam ser mais frios que os seguintes. Como resultado, você pode evitar lapsos a frio e outros defeitos estéticos semelhantes. Além disso, transbordos servem como fonte de calor, aumentando a temperatura do molde em áreas críticas para fundição final.

Simulação através de Modos Semi-Empíricos

Após a fase inicial de design estar completa, a próxima etapa é a simulação do enchimento do molde usando modos semi-empíricos. A simulação ajuda a calcular a modalidade de enchimento do molde. Além disso, a modalidade depende da função da peça fundida e do processo de enchimento. Para peças com estruturas complexas, é melhor induzir compactação e resistência mecânica. Enquanto isso, para peças estéticas, o acabamento de superfície deve ser impecável.

As características podem ser alteradas variando o tempo de enchimento. Quanto mais rápido o enchimento, maior a qualidade da superfície, enquanto enchimento mais longo impactará mais resistência aos componentes. Uma vez completa a análise, é mais fácil notar se haverá problemas de fundição.

O design do molde de injeção sob pressão de alumínio começa analisando a fabricabilidade, depois calculando as forças e verificando os canais de injeção. A otimização e design desses canais são feitos através de simulação para conhecer o modo de enchimento e detectar qualquer problema. Após conclusão bem-sucedida desta etapa, você pode prosseguir para produzir o molde projetado.

Fatores a Considerar para Fazer Ferramentaria de Injeção sob Pressão Perfeita

Antes de fazer a ferramentaria de injeção sob pressão, existem algumas coisas a observar para guiar no design da ferramenta de injeção sob pressão. Incluem:

Desenho de Desmoldagem (Die Draft)

O desenho de desmoldagem é o grau em que você pode afunilar um núcleo do molde. Você precisa de um desenho preciso para remover a fundição do molde com segurança. No entanto, o desenho não é constante, variando de acordo com o ângulo da parede. Assim, características como o tipo de liga fundida usada, a profundidade do molde e a forma do molde podem afetar todo o processo.

Outro fator que pode afetar os desenhos é a geometria do molde. Geralmente, furos sem rosca precisam de rosqueamento devido ao risco de contração. Da mesma forma, paredes internas precisam de mais desmoldagem que paredes externas porque paredes internas tendem a encolher.

Arredondamentos (Fillets)

Um arredondamento (fillet) é uma junção côncava que ajuda a suavizar uma superfície angular. Uma superfície curva perturba o processo de fundição, então dobras têm arredondamentos para produzir uma aresta afiada e limitar o risco de erros de produção. Embora exista exceção para linhas de separação, você pode adicionar arredondamentos a qualquer parte do molde.

O arredondamento aumentará a vida útil da ferramenta. Para permitir continuidade da suavidade, faça um arredondamento de raio constante. Além disso, ferramentas que têm um interior profundo precisarão de arredondamentos maiores.

Linhas de Separação (Parting Lines)

Linhas de separação, também conhecidas como superfícies de separação, unem várias seções do molde. Se a linha de separação é deformada devido a tensão de trabalho ou está mal posicionada, materiais podem passar pelo espaço entre as peças do molde. Isso pode levar a costuras excessivas e não uniformes.

Bosses (Protuberâncias/Bosses)

Bosses são botões de fundição sob pressão que servem como espaçadores ou pontos de montagem na ferramentaria de injeção sob pressão. Indústrias de fabricação geralmente adicionam um furo à estrutura interna do boss para garantir que as paredes tenham espessura uniforme. É desafiador encher bosses com metal, e portanto, nervuras e arredondamentos são essenciais para eliminar este problema.

Nervuras (Ribs)

Nervuras de fundição sob pressão ajudam a melhorar a resistência do material para um produto sem a espessura de parede desejada. Colocação seletiva de nervuras melhora a capacidade de enchimento e diminui o peso do produto. Também reduz a ocorrência de espessura não uniforme e trincas por tensão.

Furos e Janelas

Ter furos e janelas no molde de injeção sob pressão de alumínio permite a criação de desenhos de desmoldagem substanciais e facilidade na remoção de um molde concluído. No entanto, características como transbordos, alimentadores cruzados e overflow são necessários para prevenir fluxo de material e fundição indesejada nos furos. Furos e janelas estão entre as coisas essenciais na geometria de design. Afetam o fluxo do metal fundido e desempenham papel vital na qualidade final do produto.

Símbolos

Fabricantes sempre adicionam logotipos de produtos ou nomes de marcas no design do molde em injeção sob pressão. Algumas fundições têm data para diferenciar um lote de outro. Embora símbolos não tornem o processo de design complexo, podem adicionar ao custo de produção. Um logotipo em relevo requererá metal diferente para cada peça fabricada, enquanto um símbolo entalhado requererá menor quantidade de metal.

Espessura de Parede

Fundições sob pressão têm parede fina que não tem regras rápidas e rígidas para espessura máxima e mínima de parede. É necessário criar espessura de parede uniforme em toda a peça. Uniformidade proporcionará fluxo suave de metal durante o enchimento e reduzirá distorção resultante do resfriamento e contração. O objetivo principal é que o molde de injeção sob pressão encha antes do processo de solidificação para prevenir lapsos a frio (cold shuts).

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Entender o design do molde de injeção sob pressão tornará seu projeto de injeção sob pressão mais fácil. Também ajudará você a economizar tempo e dinheiro. No entanto, você precisa do serviço de especialistas para obter a ferramenta certa para os melhores resultados. A RapidDirect oferece os melhores serviços de injecção sob pressão de precisão para peças metálicas personalizadas, fornecendo ferramentas de qualidade, especialistas e processos fáceis.

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Perguntas Frequentes

A Injeção sob Pressão é Molde Permanente?

Para molde permanente, o metal flui diretamente para a cavidade do reservatório. O metal fundido é forçado para a cavidade sob alta pressão na injeção sob pressão.

O que é o Molde na Injeção sob Pressão?

O molde consiste em duas partes – o ejetor e a parte estacionária. Contém o espaço formando a dimensão e contorno da fundição. O molde também é conhecido como matriz (die), e são feitos de aço endurecido para atender ao requisito de forma da peça de injeção sob pressão.

Como os Moldes são Feitos para Injeção sob Pressão?

A produção de moldes envolve passar um metal fundido sob alta pressão em uma matriz metálica. A criação do molde ocorre em seções para permitir fácil remoção antes de colocá-los em máquinas de forma que um seja removível e o outro fixo. O metal fundido passaria pela cavidade e então solidificaria.