O cálculo de tempo de ciclo de injeção oferece o tempo total necessário para completar todas as etapas do processo de moldagem. Embora não exista uma fórmula exata para calcular o tempo total do ciclo, algumas variáveis ajudam a fazer essa estimativa. Continue a leitura e entenda tudo sobre o assunto.
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O que é ciclo de injeção?
O processo denominado ciclo de injeção consiste no aquecimento do termoplástico, sua injeção no molde, resfriamento e extração da peça injetada.
Etapas do ciclo de injeção
O ciclo de injeção é composto por algumas etapas que devem ser realizadas sequencialmente. A passagem por essas fases pode ser de modo manual — o que é raro, o operador determina o tempo de cada etapa —, semiautomática (o operador extrai manualmente a peça) e automática, na qual o operador acompanha todo o ciclo e só interfere se identificar problemas na realização do processo.
Confira abaixo cada uma das etapas do ciclo de injeção.
1 – Fechamento do molde
O molde é fechado pelo movimento hidráulico ou elétrico das placas da injetora. É importante que o molde esteja bem fechado, pois isso garante a injeção do material nas cavidades sem imperfeições, deformações ou excessos.
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2 – Dosagem
Essa etapa é a responsável pela plastificação da resina termoplástica. Isso significa que é durante esse estágio que os grânulos do plástico são aquecidos, amolecidos e homogeneizados. A quantidade de material depende do produto escolhido. E a temperatura de aquecimento varia de acordo com o ponto de fusão do termoplástico.
De modo geral, os grânulos do plástico são transportados pelo canhão (cilindro que reveste a rosca) até o bico de injeção. Ele chega até o bico já fundido e vai se acumulando na rosca. Só quando existe uma determinada quantidade de material (que é definida pelas características da peça) é que chega o momento da injeção em si.
3 – Injeção (preenchimento)
É o tempo necessário para encher o molde com polímero. A máquina de moldagem por injeção controla a velocidade (vazão) do polímero fundido que entra no molde durante esta fase do ciclo. O tempo de duração desta fase depende muito do sistema de alimentação e volume da peça. Mas de modo geral, dura de um a três segundos para peças pequenas e médias.
4 – Recalque
A pressão é aplicada ao polímero fundido para comprimir e forçar mais material para dentro do molde. Isso compensa o encolhimento que ocorre à medida que o polímero esfria da temperatura de fusão para a temperatura ambiente. De 5% a 25% de material extra pode ser adicionado ao molde durante esta fase do ciclo.
5 – Resfriamento
O tempo de resfriamento é a etapa do ciclo de moldagem por injeção em que não há mais pressão sendo aplicada ao termoplástico. O molde é mantido fechado e o polímero continua a esfriar até que a peça possa ser ejetada. O estágio de resfriamento é normalmente a parte mais longa do ciclo de moldagem e pode representar até 80% do tempo total de todo o processo!
6 – Extração
Finalmente, o molde é aberto para a extração da peça injetada. Esta etapa inclui o seguinte procedimento:
🔹Abertura do molde
🔹Extração da peça
🔹Preparação para o próximo ciclo, como carregar inserções (nem sempre faz parte do ciclo)
🔹Fechamento do molde
Depois, inicia-se um novo ciclo de moldagem.
⚠️É importante lembrar é um processo complexo. Assim, requer pessoas altamente treinadas para supervisionar todo o procedimento.
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Quanto tempo dura o ciclo de moldagem por injeção?
Primeiro, é preciso definir o que significa “tempo do ciclo de injeção”. Esse conceito abrange o intervalo entre o início da injeção da peça atual até o início da injeção da peça seguinte.
Nesse contexto, o ciclo total se caracteriza pelo ciclo da máquina + o tempo que leva — em casos de operação manual — para o operador abrir a porta, retirar a peça e fechar a porta. Assim, o ciclo de moldagem é definido por:
| Ciclo de moldagem t (s) = t1 + t2 + t3 + t4, onde, t1 é o tempo de injeção = tempo de injeção + tempo de permanência, t2 é o tempo de resfriamento, t3 é o tempo necessário para remover o produto moldado e t4 é o tempo necessário para abrir e fechar o molde. |
Todo esse processo requer uma máquina injetora e dura, geralmente, de 15 a 30 segundos.
Para poliestirenos, por exemplo, os valores do ciclo da máquina em relação à espessura da parede da peça são:
| Espessura (mm) | Ciclo de máquina (segundos) |
| 0.5 | 10 |
| 1.0 | 15 |
| 1.52 | 22 |
| 2.00 | 28 |
| 2.54 | 35 |
| 3.00 | 45 |
| 3.55 | 65 |
| 4.00 | 85 |
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Como calcular o tempo de ciclo de injeção?
O tempo do ciclo de injeção varia de acordo com uma série de fatores como a espessura da parede da peça final, por exemplo. Desse modo, não existe uma fórmula exata para o cálculo de tempo de ciclo de injeção!
Veja algumas das muitas variáveis — além da espessura da parede da peça — que influenciam no tempo total do processo:
🔹tipo de injetora;
🔹tipo de termoplástico;
🔹número de cavidades do molde;
🔹geometria da peça;
🔹entre outras.
No entanto, existem algumas fórmulas que ajudam a estimar o tempo total do ciclo de moldagem. Como a fórmula a seguir, que expressa o tempo total de ciclo t para moldagem por injeção.
t = td + ti + tc
Enquanto:
td: tempo intermediário
A soma do tempo necessário para abrir e fechar o molde (referido como ciclo seco na moldagem por injeção), para remover o produto moldado do molde, para colocar inserções no molde e aplicar o agente de separação.
ti: tempo de injeção
A soma do tempo necessário para preencher a cavidade do molde com polímero fundido e para reabastecer o molde com material para evitar vazios e marcas de afundamento.
tc: tempo de resfriamento
O tempo necessário para coagular o polímero fundido na cavidade e resfriar a uma temperatura e solidificar dentro do molde para que os pinos ejetores não causem deformação ou tensão no produto moldado durante a liberação da peça.
Cálculo do tempo de resfriamento de uma peça injetada
Entre os fatores que determinam o ciclo de moldagem, na hora do cálculo, o mais importante é o tempo de resfriamento t2. Pela experiência, sabe-se que o tempo de resfriamento varia de acordo com a capacidade de resfriamento da cavidade do molde. Além disso, também varia dependendo do tipo de material de moldagem e da espessura da parede do produto moldado.
Como esse estágio pode durar até 80% do tempo total do ciclo, prever qual é o tempo de resfriamento ideal durante a fase de projeto do molde é muito importante na estimativa do custo de produção do produto. Enquanto recentemente surgiram no mercado produtos de software que preveem o tempo de resfriamento, em geral, a seguinte equação experimental é usada para prever esse estágio do ciclo:
| tla = s2 / (π2•α) ln(8/π2•(θr – θm) / (θe – θm)) Onde tla é o tempo de resfriamento relacionado à temperatura média da espessura da parede; s é a espessura da parede (mm) do produto moldado; α é a taxa de difusão de calor do plástico na temperatura da superfície da cavidade (mm2/s), α = λ/(c•ρ); λ é o coeficiente de condutividade térmica do plástico (kcal/m•h•°C); c é o calor específico do plástico (kcal/kg•°C); ρ é a densidade do plástico (kg/m3); θr é a temperatura do plástico fundido (°C); θe é a temperatura de retirada do produto moldado (°C); e θm é a temperatura da superfície da cavidade (°C). |
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