sexta-feira, 4 de abril de 2014

PROCESSO DE INJEÇÃO “http://www.plasticomoderno.com.br/revista/pm343”

Elevar a produtividade na moldagem por injeção depende de vários fatores, que podem ser otimizados com simples ajustes ou investimentos em melhorias. Por exemplo: qualquer pequeno ganho no tempo de ciclo pode significar muito ao final de um mês de produção de itens de alta escala, como embalagens, onde o molde praticamente não sai da máquina. No caso de artigos de baixa tiragem, pequenos ganhos podem não ter muita repercussão.
            De qualquer maneira, a produção de peças por injeção que ainda não passou por um processo de otimização pode obter um ganho de até 20%, entre aumento de produção, redução do refugo, melhora na qualidade e economia de energia, seguindo as orientações descritas neste artigo.
A otimização deve ser feita passo a passo, um item de cada vez, respeitando intervalo mínimo de cinco ciclos entre as alterações de regulagens, para que o processo se estabilize. Os novos valores devem ser anotados e comparados com os originais, para acompanhar a evolução e servirem de parâmetros para o processo de otimização. Este artigo trata principalmente da máquina injetora já em operação, mas também avalia rapidamente os outros itens que influem na otimização.
            Influências – Os principais itens com relação direta com a produtividade são as resinas, o molde, a geometria da peça e a própria injetora. Uma das principais características da matéria-prima com reflexos na produtividade – e que os fabricantes tem melhorado constantemente –, é a fluidez. Com índices mais elevados, o material flui melhor para dentro do molde, possibilitando injeção mais rápida com menor consumo de energia. Verifique junto ao seu fornecedor a possibilidade de adquirir matéria-prima com as mesmas características da que esta sendo utilizada, porém com maior fluidez.
            No caso dos moldes, das várias melhorias na sua construção, as que mais influem na produtividade são o uso de câmaras quentes e sistemas de refrigeração otimizados. Como o investimento é relativamente alto, a utilização depende do numero de peças a serem produzidas. Existem empresas especializadas, com programas de computador apropriados para avaliar o custo/benefício, e indicar quando o investimento passa a ser vantajoso.
Outro item importante é a geometria da peça, que pode ser otimizada mesmo em moldes existentes. A título de exemplo, as áreas de acúmulo de material sem uma necessidade específica só servem para aumentar o tempo de resfriamento e, por conseqüência, o ciclo, além de consumir mais material. Vale revisar o projeto com o objetivo de diminuir o peso da peça, principalmente levando em conta que novas matérias primas possibilitam as mesmas características mecânicas com paredes mais finas.
Já a injetora constitui o objetivo principal deste artigo. A máquina deve ser escolhida conforme as exigências da peça a ser moldada, levando em conta a força de fechamento, o tamanho do molde e a capacidade de injeção. Moldes de pequeno porteem máquinas grandes é desperdício de energia e de máquina. A seguir indicamos os principais itens na regulagem de uma injetora que podem sem otimizados. Na maioria dos casos, se consegue as melhorias apenas ajustando as regulagens da injetora, sem nenhum custo. Também sugerimos melhorias no equipamento, com investimentos de valor acessível. Tudo vai depender, no entanto, do número de peças a serem produzidas, ou seja a relação custo/benefício.
Temperatura – Um dos itens mais importantes é o ajuste correto da temperatura de processamento da matéria prima: se for baixa, o material não será totalmente plastificado, e se for alta, pode degradar. Ao contrário do que se imagina a maior parte da temperatura para plastificação da matéria-prima não é fornecida pelas resistências do cilindro, e sim pelo calor gerado na fricção da rosca durante a dosagem. As resistências servem para a partida e para manter os valores dentro dos parâmetros desejados. A quantidade de zonas de plastificação de uma injetora esta associada ao tamanho da unidade de injeção: quanto maior, mais zonas. Porém, independente da quantidade de zonas de plastificação que a máquina possua, podemos dividir o aquecimento do cilindro em basicamente três fases: alimentação, plastificação e bico.
A temperatura na zona de alimentação deve ser um pouco mais baixa para que o material não plastifique na entrada do cilindro, impedindo o fluxo. Nesta região existe um anel de circulação de água, para que altas temperaturas não cheguem até o pé do funil. Algumas injetoras possibilitam o controle de temperatura da água neste ponto.
Nas zonas de plastificação, o ideal é seguir a temperatura indicada pelo fabricante da matéria-prima. Problema muito comum, os termopares que medem a temperatura muitas vezes não estão calibrados, indicando temperatura diferente da qual a matéria-prima realmente se encontra. Outro problema consiste na oscilação de temperatura devido a controladores (pirômetros) antigos ou defeituosos. Se o equipamento que você utiliza apresenta problemas no controle e na estabilização da temperatura, é recomendável um orçamento para avaliar a substituição por controladores modernos, com acionamento por relês de estado sólido no lugar dos tradicionais contactores, e termopares mais precisos e confiáveis. Houve uma grande evolução na eletrônica destes equipamentos a custos compensadores.
No bico, o ideal é que a temperatura se mantenha uniforme, temperaturas elevadas podem degradar a matéria prima e fazer com que o bico “babe”. Não é aconselhável o uso de controladores que funcionam por tempo, ou seja, sem uso de termopares. Também se recomenda o uso de termopares com blindagem ou capa para que o mesmo não se danifique caso fique cheio de material. Existem fabricantes de resistências que fornecem o termopar já integrado à resistência do bico.
Se a temperatura do molde for alta e possuir aquecimento, use placas de isolamento térmico entre o molde e as placas da máquina. Esta medida resulta em estabilidade térmica no molde e economia de energia. A temperatura da matéria prima e do molde devem estar estabilizadas e servirem de base para os próximos passos de otimização.
Plastificação – O ajuste ideal para a velocidade de dosagem, é regular de tal maneira que coincidida com o final do tempo de resfriamento. A dosagem não deve comprometer o tempo de ciclo, se for muito maior que o tempo de resfriamento pode ser vantajoso equipar a injetora com bico valvulado e acionamento independente, para que durante a abertura e o fechamento a dosagem continue atuando simultaneamente. 
O valor da contrapressão durante a dosagem depende principalmente do tipo do material a ser utilizado. Um valor para referência é em torno de 3 á 10 bar. Uma contrapressão muito baixa pode causar inconsistência nas peças e um valor muito alto pode aumentar a temperatura da matéria prima devido ao aumento da fricção. 
Também é comum o uso da contrapressão para melhorar a homogeneização do material na plastificação, porém este recurso pode retardar muito o tempo de dosagem, elevar a temperatura e degradar o material. Neste caso pode ser vantagem a substituição da rosca Standard por outra com zona de mistura.
Uma dica: Usar a descompressão 1 (se a injetora possuir este recurso) antes de dosar, no final do recalque. Essa iniciativa permite um alívio da pressão na ponta da rosca e previne eventual quebra da mesma. A descompressão 2 serve para que, ao final da dosagem, a rosca volte alguns milímetros e evite que o bico “babe”. Este recurso deve ser usado com cuidado, pois pode haver entrada de ar no material plastificado.
Injeção – Durante a fase de injeção é muito importante controlar a velocidade na qual o material entra no molde. Nas injetoras modernas existem dispositivos que garantem que a pressão de injeção seja apenas suficiente para manter a velocidade de injeção dentro dos valores solicitados. Porém, em equipamentos mais antigos, sem este recurso, a pressão de injeção deve ser regulada alta o suficiente para que não haja uma limitação da velocidade por falta de pressão.
A velocidade de injeção para termoplásticos, na maioria das aplicações, deve ser ajustada para a maior possível. Com velocidade de injeção alta haverá menos resistência para o material fluir, a cavidade pode ser preenchida mais facilmente, o aspecto superficial da peça é melhor, as linhas de junção ficam mais fortes e o ciclo menor. É importante que o molde tenha saídas suficientes para gases, pois se não houver, a compressão do ar dentro do molde elevará a temperatura, podendo causar queima ou degradação do material. Estas saídas de gases devem ser inspecionadas com freqüência para que não fiquem obstruídas.
Recalque – Como durante o resfriamento a peça sofre uma contração volumétrica, a finalidade do recalque é compensar essa contração, evitando que a peça apresente “rechupes”. O ponto ideal para comutar da injeção para o recalque é após a cavidade estar completa, e pode ser feita por tempo, curso, pressão hidráulica ou pressão interna na cavidade do molde.
A quantidade de material que fica na rosca para o recalque atuar é chamada de almofada. A almofada deve conter material suficiente para compactar bem a peça. Um valor de referência é em torno de 10 mm. Peças mal compactadas pode ser resultado de almofada muito baixa.
Se na injeção o importante é controlar a velocidade, no recalque é controlar a pressão. A pressão do recalque deve ser o suficiente para compensar a contração da peça, e valores altos podem provocar tensões na peça, dificultar a desmoldagem e até danificar o molde. O ideal é que se regule no início do processo, com valores ligeiramente mais baixos, aumentando gradativamente até o valor ideal.
Nas injetoras modernas é possível escalonar os valores de pressão de recalque de tal modo que, conforme a peça solidifica no interior do molde, a pressão de recalque vai diminuindo. Este escalonamento evita que haja uma sobre-injeção e também diminui os efeitos de tensão na peça.
O tempo de recalque esta diretamente relacionada com a espessura da parede da peça, e deve ser suficiente para o canal de injeção ou a peça solidificar (depende do que ocorrer primeiro). Um modo de encontrar o tempo ideal de recalque é através da pesagem de peças acabadas: quando não houver alteração no peso significa que o canal ou a peça solidificou. Um erro bastante comum é continuar recalcando quando o canal de injeção já está solidificado. Neste caso o recalque não está mais atuando e a injetora, desperdiçando energia e prolongando o ciclo.
Recuo do bico – O ideal é que o bico trabalhe encostado no molde, sem movimentos, para reduzir o tempo de ciclo. Porém, conforme o molde ou o produto, isto não é possível, e nesses casos o curso de recuo deve ser regulado com valores entre 5 e 10mm, tomando o cuidado para que o bico não bata com força na bucha do molde durante o avanço.
Resfriamento – O tempo de resfriamento deve ser suficientemente longo para a peça solidificar e ser extraída sem deformações. Esse tempo costuma ser um dos mais longos do ciclo de injeção e é onde a otimização consegue ganhos significativos na redução do ciclo.
É muito importante o controle da temperatura da refrigeração do molde. As conexões das mangueiras de água da refrigeração ligadas erradas ou em série consistem num problema clássico, provocando resfriamento irregular no molde. Outro problema é o posicionamento das mangueiras: se elas não estiverem fixadas corretamente, pode acontecer que durante o movimento de fechar e abrir o molde, elas fiquem parcialmente ou totalmente dobradas, reduzindo o fluxo e até obstruindo temporariamente a passagem da água no molde. O ideal é verificar atentamente as sinalizações do molde quanto à entrada e à saída da água, usar mangueiras de boa qualidade, que não dobrem com facilidade, e rotâmetros que medem a vazão e a temperatura da água. Os dutos de passagem de água interna no molde devem ser limpos periodicamente, para manter o fluxo e a troca térmica. Estas medidas ajudam muito para melhorar a refrigeração e reduzir o ciclo.
Equipamentos de refrigeração velhos e ineficientes também podem prolongar o tempo de resfriamento. Vale analisar a troca por equipamentos modernos, mais eficientes e com menor consumo energético, pois em boa parte dos casos, estes equipamentos se pagam com a redução do tempo de ciclo.
Abertura e extração – O curso de abertura do molde deve ser o mínimo suficiente para a peça ser extraída, qualquer medida superior contribui para o aumento do tempo de ciclo e desperdício de energia. A velocidade de abertura, quando possível, deve ser escalonada de modo que seja lenta no início do curso, depois rápida, e finalmente lenta de novo, para que haja um amortecimento. Nas injetoras de ultima geração as velocidades são calculadas automaticamente em função do curso de abertura e peso do molde.
O molde deve ter um bom sistema de extração, pois se a peça enrosca constantemente e o ciclo tem que ser interrompido para a retirada da peça, além da perda de tempo, pode desestabilizar a regulagem da injetora.
O curso de extração deve ser suficiente para a retirada da peça do molde. Um erro comum consiste na regulagem do curso do extrator traseiro, deixando-o maior que o curso de extração do molde. Assim, o pistão de extração da injetora retorna por completo até o final do curso mecânico, utilizando um curso em que não há sua atuação no molde, aumentando desnecessariamente o tempo de ciclo.
Para ciclos rápidos algumas injetoras podem ser equipadas opcionalmente com extração simultânea com a abertura, ou seja, durante a abertura a extração é acionada e conforme a injetora vai abrindo, a peça é extraída simultaneamente, eliminando o tempo de pausa e diminuindo o ciclo.
Fechamento – Uma vez que o curso de abertura já está regulado, o curso de fechamento passa a ser o mesmo, sendo necessário apenas o escalonamento da velocidade de fechar; lento no inicio, rápido e lento novamente no final. O mais importante no fechamento é a regulagem exata da proteção de molde. O curso deve ser regulado simulando uma falha na extração (peça presa no molde). A pressão de proteção deve ser a mínima possível para evitar danos ao molde, sendo tão sensível quanto o sistema hidráulico permitir. O tempo de alarme da proteção de molde também é muito importante e deve ser regulado com décimos de segundo superior ao tempo que o fechamento utilizar durante o curso de proteção. Supondo-se, por exemplo, que o tempo durante o curso de proteção de molde seja de meio segundo, o tempo de alarme deve ser de aproximadamente 0,6 segundos, pois se durante este tempo a injetora não fechar, significa que algo esta impedindo o fechamento. Após este tempo a injetora abre e acusa alarme. Uma dica para melhorar a eficiência da proteção de molde é manter a injetora bem nivelada, com a altura da sapata da placa móvel regulada de tal maneira que a lubrificação faça um filme uniforme em volta do tirante. A boa lubrificação das guias do molde e dos tirantes da injetora também é importante.
A força de travamento deve ser ajustada de tal maneira que não haja rebarba na peça. Forças de fechamento acima do necessário só servem para desgastar a injetora e desperdiçar energia. Com freqüência, as forças de fechamento são ajustadas acima do necessário para compensar a falta de paralelismo do molde ou da máquina. Aqui também se faz necessária uma inspeção periódica no paralelismo do fechamento em conjunto com o nivelamento da injetora.
Para que a otimização seja um sucesso, é importante também estar atento a outras fontes que podem influenciar e desestabilizar o processo de injeção, como a secagem das resinas. A umidade atua sobre a qualidade superficial e mecânica da peça. A alimentação é outro item importante, a falta de material pode interferir na estabilidade do processo.
Além disso, muitas vezes se procura oscilações de processo na matéria prima ou no funcionamento da injetora, quando o que realmente oscila é o fornecimento de água ou de energia, que é difícil de diagnosticar. Também o fato de a injetora estar instalada próxima a uma porta que é fechada e aberta constantemente pode influenciar no controle de temperatura.
Após a otimização, surge a dúvida de como controlar o processo de injeção para garantir a qualidade e a estabilidade, sendo comum o controle do dimensional ou do peso das peças acabadas por amostragem. Esses controles, além demorados e dispendiosos, geram informações retardatárias: ao recebê-las, o transformador já produziu uma quantidade grande de refugo.
O ideal é efetuar o controle de qualidade na própria máquina O princípio básico é o seguinte: uma vez atingido o nível de qualidade, as condições de fabricação devem permanecer estáveis, sobretudo velocidade de injeção, pressão de recalque, temperatura da massa plástica e do molde. As máquinas modernas dispõem de tabelas de qualidade onde é possível verificar esses dados em tempo real. Caso algum parâmetro saia da tolerância, a máquina pára de produzir e aciona um alarme para verificação imediata do problema, evitando refugos.
Também é possível coletar os dados referentes ao processo por meio de disquete ou com o comando da máquina conectado em rede para fornecer relatórios de comprovação de qualidade e capacidade de produção. Caso o equipamento não disponha desse recurso, existem empresas especializadas na sua instalação.
Independente do modelo ou ano de fabricação da injetora, é de suma importância mantê-la em bom estado de conservação para a estabilidade do processo e aproveitamento máximo do equipamento. Abordaremos a seguir quatro itens para verificação periódica, fundamentais na durabilidade e o bom funcionamento da máquina.
Óleo hidráulico – Estudo recente, realizado na Alemanha pela Battenfeld, demonstrou que 70% dos problemas hidráulicos que causaram paradas de máquinas estavam relacionados com a contaminação do óleo hidráulico, portanto, a filtragem periódica é muito importante. Uma sugestão é o uso de unidades filtrantes móveis, sistema bastante eficiente que pode ser utilizado com a injetora em funcionamento. Não recomendamos o uso de unidades com “filtros prensas”. Também é preciso ter cuidado especial com a qualidade do óleo hidráulico, nos quesitos viscosidade, oxidação e contaminação por água. 
Normalmente os grandes fornecedores fazem analise gratuitamente. Se houver variação nas características, na maioria dos casos, apenas uma aditivação é suficiente para corrigir o problema.
O controle de temperatura do óleo hidráulico é fundamental, pois eventuais variações podem comprometer toda regulagem de velocidade e pressão da injetora. Caso o equipamento não possua dispositivo de controle de temperatura do óleo, a instalação é vantajosa e de baixo custo. Composto de uma válvula de controle do fluxo de água montada na entrada do trocador de calor, termopar e controlador, o recurso garante que o óleo hidráulico mantenha temperaturas em torno de 40 ºC. 
A limpeza periódica no trocador de calor também contribui para a estabilização de temperatura. 
Nivelamento – A durabilidade das buchas das alavancas do fechamento e a sensibilidade da proteção de molde estão diretamente relacionadas com o nivelamento. Uma injetora desnivelada pode ter seu sistema mecânico de fechamento prematuramente desgastado e a sensibilidade da proteção de molde comprometida.
Quando a injetora for nova ou trocada de local, o nivelamento deve ser feito antes de entrar em operação, e novamente após um mês de funcionamento. Depois deve ser verificado a cada seis meses, pois o piso e as sapatas podem ceder com o passar do tempo. No nivelamento devem ser utilizadas barras usinadas e nível de precisão, medida simples, que prolonga muito a durabilidade do sistema mecânico da injetora.
Lubrificação – Assim como o nivelamento, a lubrificação da injetora é de suma importância para o bom funcionamento, sobretudo durabilidade. Os sistemas de lubrificação variam conforme o modelo da máquina e fabricante, podendo ser a óleo, graxa ou mista. Se a injetora que você utiliza possui sistema de fechamento mecânico de joelhos e não tem um sistema de lubrificação automático nas alavancas, pode ser vantajosa a instalação desse sistema, pois com certeza o dano provocado pela falta de lubrificação acarretará um custo superior ao do sistema automático.
Mesmo que a injetora possua um sistema automático que monitora eventual falhas, ainda assim é aconselhável verificar se todos os pontos estão devidamente lubrificados semanalmente. A quantidade do óleo, na maioria dos casos, é determinada pelo operador, ajustando o intervalo e a duração da lubrificação. É preferível um intervalo de lubrificação menor e com uma quantidade menor de óleo, a intervalos longos e quantidades maiores.
De qualquer modo, uma simples inspeção visual na bandeja de apara do óleo pode determinar se a quantidade de óleo está sendo suficiente, óleo com aspecto muito escuro pode significar que a quantidade esta sendo insuficiente.
Quanto ao óleo de lubrificação, existe hoje uma gama de produtos sintéticos que, apesar de mais caros, duram mais e são mais eficientes. Consulte seu fornecedor e faça uma avaliação do custo/benefício, que na maioria dos casos é vantajoso.
Painel elétrico – A limpeza e principalmente a ventilação do armário elétrico é fundamental para o bom funcionamento do sistema eletro eletrônico. É preferível um sistema de circulação de ar no armário elétrico do que ar condicionado que, devido à condensação, pode gerar umidade no interior do painel. O uso de ventiladores com filtros é barato e eficiente. Normalmente são instalados dois ventiladores nas extremidades do painel, com um deles puxando o ar para dentro do painel e o outro retirando o ar, proporcionando um fluxo continuo e circulação interna do ar. Vale destacar a importância de o ventilador que succiona o ar para dentro do painel dispor de um filtro, e que o mesmo seja limpo semanalmente. A limpeza periódica do interior do armário elétrico deve ser feita com um aspirador. Nunca use ar comprimido, pois além de ser úmido pode jogar sujeira dentro dos contatos.
Graças ao desenvolvimento contínuo de novos materiais e novas aplicações, existe um potencial de mercado muito grande para as indústrias de transformação de plásticos por injeção. Porém, a competitividade está forçando as empresas a reduzirem custos e aumentar qualidade. Dentro desse quadro, sem dúvida, a contínua otimização do processo de injeção, aliada a um sistema de contr
ole e manutenção preventiva do equipamento, constituem o melhor caminho para se produzir peças injetadas com melhor qualidade ao menor custo. 
Todo texto acima foi retirado:
“http://www.plasticomoderno.com.br/revista/pm343” .
Para ter um rendimento adequado de produção não basta apenas em pensar somente em velocidade e tempo de ciclo, mas devemos ter o cuidado de pensar no molde, como o molde esta? Esta limpo, lubrificado, com uma proteção de molde bem ajustado, o molde esta travando suave?
          

Matéria prima


Verificar de o material não esta úmido, não possui contaminação, se a temperatura de processamento é a correta, se o pigmento utilizado é o correto para o material.

Molde


            Verificar se o molde esta limpo, lubrificado, se o sistema mecânico esta funcionando corretamente, se o sistema de câmara quente e bico valvulado esta funcionando, se todo sistema de refrigeração esta ligada certo e circulando água.

Máquina


            Se as temperaturas do cilindro estão conforme programado, se não possui relê colado, se não possui vazamento de óleo ou ruídos fora do normal.