Como escolher uma máquina injetora

Método de seleção passo a passo

A seleção de uma máquina injetora funciona melhor quando se parte da peça e do molde, e não de um valor de tonelagem. Cada etapa abaixo restringe a faixa de máquinas adequadas, e a escolha final é a menor máquina que atende a todos os requisitos com uma margem sensata.

Reúna primeiro os dados: desenho da peça ou modelo 3D, grau do material, peso da peça, espessura de parede, comprimento de fluxo, número de cavidades, tipo de canal, dimensões e peso do molde, tempo de ciclo desejado e produção anual. Com esses números, cada etapa pode ser calculada em vez de estimada.

1. Calcule a força de fechamento

Área projetada de todas as cavidades e canais multiplicada pela pressão típica na cavidade para o material e a espessura de parede, mais uma margem.

2. Verifique o volume de injeção

O peso total injetado deve usar aproximadamente 20 a 80 por cento da capacidade de injeção da rosca.

3. Escolha a unidade de injeção

Diâmetro da rosca, relação L/D e pressão de injeção adequados ao material e ao comprimento de fluxo.

4. Confirme a compatibilidade do molde

Distância entre colunas, tamanho das placas, faixa de altura do molde, curso de abertura e extrator.

5. Verifique velocidade e pressão

Peças de parede fina e de fluxo longo exigem alta vazão e alta pressão de injeção.

6. Verifique a capacidade de plastificação

A rosca precisa fundir a próxima dosagem dentro do tempo de resfriamento disponível.

7. Escolha o acionamento e os opcionais

Servo-hidráulica, duas placas ou série especializada; puxadores de macho, bicos valvulados, interface de robô.

8. Planeje automação e utilidades

Robô, IML, desumidificador, chiller, controle de temperatura do molde, energia e água.

Cálculo da força de fechamento com exemplo prático

A força de fechamento deve superar a força que o material fundido exerce sobre o molde durante o preenchimento e o recalque. A estimativa padrão é: força de fechamento = área projetada total x pressão média na cavidade x fator de segurança. A área projetada é a área da peça vista na direção de abertura do molde, para cada cavidade, mais qualquer canal frio no plano de partição. Furos dentro do contorno da peça só são descontados se forem totalmente vedados por aço.

Exemplo prático: uma carcaça eletrônica de ABS com contorno de 150 x 100 mm, moldada em duas cavidades com canal frio. A área projetada por cavidade é 15 x 10 = 150 cm2, portanto duas cavidades somam 300 cm2. O canal acrescenta cerca de 20 cm2, totalizando 320 cm2. Com paredes de 2 mm e comprimento de fluxo moderado, a pressão típica na cavidade para ABS é de cerca de 300 kgf/cm2. Força = 320 x 300 = 96.000 kgf, ou 96 tf, o que equivale a cerca de 940 kN. Com uma margem de 15 por cento, chega-se a aproximadamente 1.080 kN; assim, uma máquina de cerca de 1.100 a 1.300 kN é o ponto de partida, sujeita à verificação de compatibilidade do molde.

Um exemplo de parede fina mostra como a pressão altera rapidamente o resultado. Uma tampa de PP de quatro cavidades com 120 mm de diâmetro tem área projetada de cerca de 113 cm2 por cavidade, ou 452 cm2 no total. Com parede de 0,6 mm, uma pressão na cavidade de cerca de 500 kgf/cm2 é típica, resultando em 226 tf, ou cerca de 2.220 kN antes da margem. A mesma tampa com parede de 1,5 mm exigiria muito menos. A calculadora de tonelagem da HWAMDA aplica o mesmo método.

1 kgf/cm2 equivale a aproximadamente 1 bar; 1 tf equivale a cerca de 9,81 kN. Confirme os valores para graus específicos com o seu fornecedor de material.

Volume de injeção e aproveitamento da rosca

A injeção é o total de material fundido injetado por ciclo: todas as peças mais o canal frio, se houver. Uma injeção que usa muito pouco da rosca deixa o material no cilindro por muitos ciclos, aumentando o tempo de residência e o risco de degradação, e torna o curso de injeção difícil de controlar. Uma injeção que usa demais não deixa colchão e prejudica a homogeneidade do fundido.

A regra usual é usar entre 20 e 80 por cento da capacidade máxima de injeção da rosca, sendo 30 a 65 por cento a faixa confortável para materiais sensíveis ao calor. A capacidade de injeção da máquina normalmente é informada em gramas de PS. Para outros materiais, multiplique pela relação entre as densidades do fundido: PP e PE resultam em aproximadamente 0,85 a 0,9 do valor em PS, enquanto PC, PET e PVC resultam em valor aproximadamente igual ou ligeiramente maior.

No exemplo do ABS, duas peças de 45 g mais um canal de 8 g resultam em uma injeção de 98 g. Para ficar entre 20 e 80 por cento, a capacidade da rosca deve estar entre cerca de 123 g e 490 g, e uma unidade de 150 a 250 g oferece bom controle. A calculadora de volume de injeção deste site converte volume, densidade e diâmetro da rosca para você.

Diâmetro da rosca, relação L/D e opções de unidade de injeção

Em uma mesma unidade de injeção, uma rosca menor proporciona maior pressão de injeção e controle mais fino da dosagem, enquanto uma rosca maior proporciona maior volume de injeção e capacidade de plastificação, mas menor pressão máxima. É por isso que muitas máquinas, incluindo a série M8SII, oferecem várias opções de unidade de injeção (A, B, C, D) sobre o mesmo fechamento: é possível adequar a rosca à peça em vez de passar para uma máquina maior.

A relação L/D é o comprimento útil da rosca dividido pelo seu diâmetro. Roscas de uso geral normalmente ficam em torno de 20:1 a 22:1. Materiais que exigem fusão e mistura completas, como o PET, usam roscas mais longas; as máquinas para pré-formas de PET da HWAMDA utilizam rosca para PET de 25:1. O PVC rígido exige rosca de baixa compressão e cilindro resistente à corrosão para limitar o calor gerado por cisalhamento, motivo pelo qual as máquinas para conexões de PVC usam um conjunto de plastificação dedicado.

Compatibilidade do molde: colunas, placas, altura do molde, curso de abertura e extrator

Uma máquina com força de fechamento suficiente ainda pode ser a máquina errada se o molde não couber. Confira o desenho do molde com estas dimensões antes de confirmar o modelo. Se o molde ainda não estiver projetado, use-as para orientar o ferramenteiro.

Distância entre colunas

A largura ou a altura do molde deve passar entre as colunas, com folga para a montagem. Moldes mais largos que a distância exigem uma máquina maior ou uma opção com colunas mais espaçadas.

Tamanho das placas

A base do molde deve estar apoiada na maior parte de sua área, para que a placa não sofra deflexão sob a força de fechamento.

Faixa de altura do molde

A altura do molde fechado deve ficar entre a altura mínima e a máxima de molde da máquina.

Curso de abertura

Para um molde de duas placas, considere pelo menos o dobro da profundidade da peça, mais a folga para o canal e a retirada; moldes de três placas e moldes sanduíche exigem mais.

Curso e força do extrator

O extrator deve empurrar a peça até liberá-la totalmente do macho; potes fundos e baldes exigem cursos longos ou auxílio de ar.

Peso do molde

Verifique se a placa móvel suporta a metade do molde e se a sua ponte rolante consegue içá-la.

Velocidade de injeção, pressão e capacidade de plastificação

Peças de parede fina solidificam rapidamente e, por isso, precisam ser preenchidas depressa. Como referência, quando a relação entre comprimento de fluxo e espessura de parede passa de cerca de 150:1, ou a espessura de parede fica abaixo de cerca de 0,7 mm, as unidades de injeção padrão têm dificuldade. Potes e copos alimentícios de parede fina normalmente são preenchidos em 0,1 a 0,3 segundo e exigem altas vazões de injeção, alta pressão de injeção e válvulas ou acumuladores de resposta rápida. Esse é o papel da série SP6 de alta velocidade para parede fina.

A capacidade de plastificação precisa acompanhar o ciclo. A rosca dosa a próxima injeção durante o resfriamento, de modo que a taxa necessária é o peso de injeção dividido pelo tempo de dosagem disponível. No exemplo do ABS, uma injeção de 98 g a cada 30 segundos exige cerca de 12 kg/h, o que é fácil. Um pote de parede fina de quatro cavidades, com 40 g por injeção e ciclo de 5 segundos, precisa de cerca de 29 kg/h, com apenas cerca de 3 segundos disponíveis para a dosagem; portanto, a rosca precisa ser capaz de fornecer o fundido nessa janela de tempo.

Tipo de acionamento, automação e utilidades

As máquinas servo-hidráulicas atendem à maioria das aplicações gerais, de embalagens e industriais, porque combinam a força hidráulica com menor consumo de energia. As máquinas de duas placas são indicadas para moldes grandes, em que o comprimento de piso e a abertura do molde são importantes. Máquinas multimaterial com duas ou três unidades de injeção são necessárias para peças bicolores ou de dois materiais.

Planeje a célula completa ao mesmo tempo. Confirme a automação por robô ou IML, a capacidade do desumidificador para materiais higroscópicos, o dimensionamento do chiller e do termorregulador de molde, a alimentação elétrica e o ar comprimido. Esses itens afetam os opcionais da máquina, como interface de robô, válvulas de ar e zonas de câmara quente.

Lista de verificação para seleção da máquina

Correspondência entre tipos de produto e séries de máquinas HWAMDA