DETERMINAÇÃO DA QUANTIDADE DE CAVIDADES

Para fazer o cálculo de quantas cavidades é possível colocar em um molde de injeção é preciso saber qual será a força limitante no sistema: a força de fechamento (peças finas e grande área projetada) ou a capacidade de plastificação ou de injeção (peças espessas e de grande volume). Sabendo disto parte-se para o cálculo para uma peça apenas. Exemplo com o limitante na força de fechamento:

Onde:
Ff.......Força de fechamento para uma peça em kgf ou tf
Ap.....Área projetada de uma peça em cm² ....................... exemplo...80cm²
Pc......Pressão na cavidade em kgf/cm² ............................ exemplo...380kgf/cm²

Ff = 80x380 =~ 37 tf para cada cavidade

Agora basta pegarmos a mesma característica da injetora escolhida. Vamos usar uma injetora de 500tf de capacidade de fechamento.

Onde:
Cav (Ff)......Quantidade de cavidades máxima com relação à capacidade de fechamento
Ff (inj) .......Capacidade de fechamento da injetora
Ff (1peça)..Força de fechamento necessária para uma peça (calculado antes)

No exemplo:

Cav (Ff) = 500 / 37 ......... =~ 13,5 cavidades

Nesta conta não estamos com o fator de segurança, podemos usar um multiplicador, exemplo 0,8. Eu prefiro arredondar para baixo levando em conta os lay outs para balanceamento do molde (4, 8, 16... cavidades).

O mais seguro num primeiro momento é fazer todos os cálculos para ganhar experiência. Para força de fechamento, para capacidade de injeção e de plastificação.

FORÇA DE FECHAMENTO

Como Calcular a Força de Fechamento

Sem dúvida um item muito importante, pois se não houver força suficiente para manter o molde fechado durante a injeção teremos rebarbas.
Força de fechamento é a força que o sistema de fechamento de uma máquina injetora faz para manter o molde fechado durante a injeção. Porque? Por que durante a injeção existe a pressão de injeção forçando o material a entrar no molde e atuando nas paredes das cavidades, o que tende a abrir o molde. Portanto a força de fechamento deve ser maior que a pressão na cavidade.







Onde:
Ff.......Força de fechamento em kgf ou tf
Ap.....Área projetada em cm²
Pc......Pressão na cavidade em kgf/cm²
É prudente adicionar um coeficiente de segurança de 10 a 40% dependendo do tipo de molde e do material.

Como calcular a área projetada ?
Para obter a área projetada do molde é preciso visualizar a planta do molde (de frente para as cavidades) e, a partir desta vista, calcular a área que o produto ocupa descontando os vãos internos, se existirem.

















Como hoje a maioria esmagadora de projetos é feita com um sistema CAD, podemos solicitar este dado ao programa. Neste caso o CAD é o SolidWorks, fiz um corte no produto e pedi a área.

Para o caso do molde acima são duas vezes a área do produto (medida acima) mais a área dos canais de alimentação. Então:

Área projetada = (área da peça x a quantidade de peças) + área dos canais de alimentação
Ap = (37,73cm² x 2) + (0,5cm x 4,5cm x 2)
Ap = 75,46 + 4,5
Ap = 79,96cm² =~ 80cm²

Como calcular a Pressão na cavidade ? Podemos encontrar a Pc por três métodos.
Método A
Pressão na cavidade é a força que o plástico excerce nas paredes do molde. Ela pode ser estimada por meio do gráfico abaixo que relaciona o máximo comprimento de fluxo (no eixo y) com as espessuras descritas pelas curvas.

Ok, mas o produto apresenta várias espessuras, qual devo usar ?
Pense que você está no seu bairro e passa por várias ruas diferentes, umas largas e outras estreitas, quais a ruas serão mais difíceis de passar? As estreitas, correto? Portanto pense em espessura limitante quando for usar este gráfico. Assim:
A menor espessura do produto em questão é 1,5mm e seu máximo comprimento de fluxo é de 195mm, cruzando as informações no gráfico teremos que a pressão esperada na cavidade será de 250bar para materiais de baixa viscosidade, 380bar para materiais de média viscosidade e 500bar para materiais de alta viscosidade.

Vamos supor que nossa peça será de um material de média viscosidade, o POM (poliacetal):

Ff = Ap x Pc
Ff = 80cm² x 380kgf/cm²
Ff = 30400 x 1,2 (coef seg)
Ff = 36480kgf =~ 37tf

Chegamos finalmente à Força de fechamento, à uma primeira vista parece difícil, mas praticando algumas vezes fica moleza.

Método B
A pressão na cavidade tem relação direta com a pressão de injeção, sendo em média 1/3 a 1/2 da pressão de injeção.
Então a título de uma maior aproximação podemos dizer que:

Sabemos que temos que usar sempre o pior caso, portanto:

Tá e como saber a pressão de injeção ?
A pressão de injeção deve ser estimada em função da experiência do projetista. Este é o método mais utilizada quando o processo de injeção é bem conhecido e as peças possuem características muito similares.

Método C
A Pc ainda pode ser melhor avaliada com um sistema CAE (Engenharia Auxiliada por Computador) que executa simulações baseadas nas condições de injeção.

Bibliografia:

RABUSKI, M. C.; Fundamentos de Projetos de Ferramentas. CEFET-RS. 2008.



Abraço !
Jones

CAPACIDADE DE INJEÇÃO E DE PLASTIFICAÇÃO

Capacidade de Injeção

Entende-se por Capacidade de Injeção (Ci) a máxima massa que pode ser injetada por vez considerando seu fator volumétrico. Essa massa deve ser maior que a massa dos canais e das peças, considere a pressurização, o colchão e o recalque.
Como a maioria dos catálogos de máquinas apresenta a capacidade de injeção para o poliestireno (PS) e como nem sempre o material do projeto será o PS, se faz necessário converter este dado para o material em questão com a equação abaixo.

Onde:
Ci..... Capacidade de injeção (em gramas).
Y...... Densidade (g/cm²).
f....... Fator volumétrico (expressa as características do granulado de cada um dos materiais).
b...... Dados do material a ser injetado.
a...... Dados do material de referência (PS).

A boa prática recomenda situar-se entre 30% e 80% da Ci por razões de qualidade.

Capacidade de Plastificação

A Capacidade de Plastificação (Cp) é a quantidade de material que a máquina injetora consegue elevar à temperatura de trabalho por unidade de tempo, geralmente por hora.
Como a Ci a Cp é expressa em kg/h de PS fazendo necessário a conversão para o material do projeto. Note que é preciso levar em conta a quantidade de calor necessária para fundir a mesma massa de diferentes resinas.

Cp..... Capacidade de plastificação (kg/h).

q....... Quantidade de calor necessária para plastificar o polímero (kcal/kg).

b...... Dados do material a ser injetado.
PS.... Dados do material de referência (PS).

Por motivo de segurança é prudente manter-se abaixo de 80% da capacidade máxima da máquina.

Tabela - Características das resinas plásticas.

Bibliografia:

RABUSKI, M. C.; Fundamentos de Projetos de Ferramentas. CEFET-RS. 2008.

Até a próxima!

Jones

Dimensionamento de Moldes de Injeção de Plásticos

E ai galera !
Hoje estava fazendo alguns cálculos de projeto de moldes quando um colega de trabalho, o Marcelo Abreu ferramenteiro da Frontec, chegou para mim falando sobre o molde família que tinha visto aqui no blog. Fiquei contente em saber que este blog tem prestado auxílio para pesquisas dos colegas. Por isso quero falar um pouco sobre Dimensionamento de Moldes de Injeção de Plásticos com uma abordagem prática. Vou mostrar alguns exemplos e como calcular.
Porém, devo salientar que mesmo executando os cálculos corretamente o projetista deve-se guardar atenção para fatores dos mais variados, sejam eles de qualidade de matéria prima empregada, qualidade do serviço executado, máquina e condições de injeção (muito importante), mão de obra com conhecimento, etc; pois todos os fatores, inclusive os que desconhecemos, contam para o sucesso ou não de um try out e para a produtividade de uma ferramenta de injeção.

Após fazer o primeiro post notei que o assunto será extenso, por isso separei os conteúdos para ficar mais fácil de encontrar. Basta procurar pelo navegador "Arquivos do blog" situado à direita e acima de todas as páginas do blog.
O foco deste trabalho estará no dimensionamento dos sistemas de uma ferramenta de injeção.

Faço um breve índice dos assuntos a serem comentados:

1.      Força de fechamento

2.      Capacidade de injeção e de plastificação

3.      Determinação da quantidade de cavidades

4.      Tempo de ciclo

5.      Tempo de resfriamento

6.      Tempo de recalque

7.      Como calcular os canais de alimentação (recomendações para bucha de injeção)

8.      Força de extração (estimativa)

9.      Cálculo de refrigeração

10.  Cálculo de deflexão do lado móvel

11.  Cálculo de deflexão em molde de gavetas

Até !

Jones

Dispositivo para Furação

Este é um dispositivo para furação simples com grampo ema que fixa muito bem para esta tarefa.
Note o ressalto para prender à morsa, você prende o dispositivo na morsa e vai trocando as peças a furar por meio do grampo. O trabalho fica bem prático, rápido e limpo.


Este trabalho elimina uma possível gaveta do molde para o caso de se precisar pouca produção, para peças protótipo, lotes piloto, etc.

Molde Família

Segundo o Professor do CEFET-RS Mauro César Rabuski Garcia (quase um Português) em seu polígrafo Fundamentos de Projetos de Ferramentas "O conceito de moldes família prende-se à idéia de no mesmo molde se poder moldar um conjunto de peças distintas, otimizando-se assim sinergias ligadas à capacidade produtiva do molde. Sendo as vantagens óbvias existe, no entanto, a necessidade de se balancear as distintas cavidades para que o fluxo de matéria plástica chegue ao mesmo tempo a todas elas".

Lay out da peças
Para uma organização correta baseada no preenchimento e nos esforços existentes faz-se necessário o uso de um software de simulação de injeção, como por exemplo o MoldFlow. Para quem não possui este recurso fica a experiência como principal aliado nesta decisão.

Este projeto tem alguns conceitos muito legais, pois, além de se ter várias peças na mesma ferramenta, usa-se os próprios pinos da extração juntamente com buchas como guiamento para o sistema de extração. Tampa lateral para ligar a refrigeração sem uso de mangueiras penduradas.

Molde de Tampa (SW - escolar)

Olá pessoal !

Este é um projeto de molde padrão do solidWorks, foi feito no IFSul durante o sexto semestre de Fabricação Mecânica por Alex Sandro Oliveira e Jonesmar Plates (eu).
Para fazer as cavidades foram usadas as ferramentas de moldagem do SW. O porta molde foi feito manualmente.
Sinto que a Dassault Systèmes não tem, no campo de automação de projeto de moldes, um cuidado maior para com seus usuários. Deixando a cargo de outros softwares, como o iMold, esta automação. Às vezes chego a me perguntar por que não migrar para o Inventor, devido à recente preocupação da Autodesk com o projeto de ferramentas.
Conheci o módulo de projeto de moldes por meio de uma colega de escola, a Daiana Dani Totti de Souza, que fez seu TCC baseado no Uso do Inventor para o Projeto de Moldes. Realmente algumas tarefas ficaram muito facilitadas, como por exemplo o porta molde que é possível buscar pela biblioteca, também canais de alimentação e de refrigeração são fáceis de executar. Mas nem tudo são flores, notei que para se executar alguns tipos de alteração, às vezes é necessário apagar todo o recurso não podendo simplesmente alterá-lo.

Bom, voltando ao projeto que fiz com meu grande colega Alex "Bin", abaixo as imagens:

Produto "tampa"

Cavidade Lado Móvel
Em azul o produto "tampa"
Em laranja a cavidade















Molde com duas cavidades
Extração por pinos
Retorno por pinos
Buchas e colunas simples
Molde básico