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
Todo
texto acima foi retirado:
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.
Deu certo suas dicas na sopradora, muito obrigado. Tenho mais uma duvida, chegou um molde para uma injetora e não sei como iniciar a regulagem, você. pode me orientar?
ResponderExcluirob. o molde ja está na máquina.
Você acerta a velocidade de da rosca ou parison depois você faz o ajuste do sequenciador aumentando ou diminuindo a espessura. Você precisa definir o tempo de resfriamento e de sopragem do ar comprimido.
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