Previsão do desempenho de moldes para moldação de plásticos aquando em serviço

Abstract

A moldação por injeção é um dos processos mais utilizados na produção de componentes poliméricos. A grande cadência de produção, a versatilidade e a qualidade das peças são aspetos caracterizantes deste processo versátil. Embora o uso de análises reológicas de peça plásticas seja uma prática cada vez mais corrente, a previsão do desempenho da ferramenta moldante é raramente incluída na fase de projeto. A natureza cíclica do processo de moldação bem como a variabilidade de pressões e temperaturas durante o ciclo e toda a carga estrutural a que a ferramenta está, portanto, sujeita, podem provocar falhas numa ferramenta moldante em serviço. Essas falhas têm custos associados muito para além dos passíveis de contabilização financeira. Este trabalho pretende analisar o comportamento de um molde durante o ciclo de moldação. A metodologia proposta inicia-se com um estudo reológico da peça tendo por objetivo analisar a influência relativa das variáveis e parâmetros do processo na deflexão da bucha. Neste estudo, em particular, foram examinadas as condições recomendadas bem como condições extremas de operabilidade, por forma a estabelecer as relações causais pretendidas. Realizou-se ainda uma análise de arrefecimento em regime transitório, onde se analisou o comportamento da ferramenta durante o ciclo de produção até a mesma atingir estabilidade térmica. Tendo por base a informação obtida, foram posteriormente efetuadas uma análise estrutural e de fadiga. Assim, identificaram-se deformações e pontos de concentração de tensões. Identificaram-se fragilidades da ferramenta moldante, consistentes com opções projetuais típicas das simplificações consideradas, bem como diminuição expectável do tempo de serviço da ferramenta.

Injection molding is one of the most widely used processes for production of polymeric components. The high production rate, versatility and superior quality of the injection molded parts are characteristic features of this versatile process. Although the use of rheological analyzes of plastic parts is becoming an increasingly common practice, the prediction of the molding tool performance is rarely considered at the project stage. The cyclical nature of the molding process as well as the variability of pressures and temperatures during the cycle and the entire structural load to which the tool is subjected can cause failures in a working molding tool. These failures have associated costs far beyond the liable financial accounting. This work intends to analyze the behavior of an injection mold during the molding cycle. The proposed methodology begins with a rheological study of the part in order to analyze the relative influence of the variables and process parameters on the deflection of the core. In this particular study, the recommended conditions as well as extreme operability conditions were examined, in order to establish a causal relationship. In addition, thermal stability of the molding tool during production was accessed by a cooling analysis in a transient regime. Based on the information obtained, the structural and fatigue analysis were carried out allowing for identification of the deformations and the stress concentration points. Fragilities of the molding tool were identified, which were consistent with the simplifications derived from the typical project options, as well as an expected decrease of the service life of the tool.