O que é moldagem por injeção assistida por gás

Moldagem por injeção assistida por gás é um processo de fabricação que envolve a injeção de gás nitrogênio junto com o plástico fundido, resultando em uma peça com seções ocas. O objetivo principal é enfrentar os desafios comuns da moldagem por injeção tradicional, como o fluxo e o encolhimento do plástico. Existem várias categorias de aplicações assistidas por gás, mas a aplicação desse processo para produzir peças ocas é uma escolha lógica. Embora possa não ser tão eficaz para grandes diâmetros quanto a moldagem por sopro, que pode alcançar uma notável redução de peso de 75%, a assistência a gás ainda pode oferecer uma redução substancial de peso de 30 a 40% em áreas ocas.

A assistência a gás torna-se particularmente relevante em aplicações em que os detalhes moldados por injeção ultrapassam os recursos da moldagem por sopro. Sua principal vantagem em peças ocas reside na capacidade de integrar um componente oco a uma peça plana ou incorporar detalhes semelhantes aos obtidos por meio da moldagem por injeção.

Vantagens da moldagem por injeção assistida por gás

A moldagem por injeção assistida por gás demonstra seu verdadeiro potencial quando aplicada a peças estruturais de paredes finas, oferecendo aos projetistas a capacidade de criar componentes com a eficiência de custo de paredes finas combinada com a resistência normalmente associada a paredes grossas. O emprego de uma técnica de tiro curto envolve a remoção de nervuras de grandes dimensões usando um fluxo de gás, resultando na formação de tubos ocos dentro do artigo moldado, alcançando assim uma impressionante relação resistência-peso. Em comparação com peças que dependem de nervuras altas para obter rigidez, essa técnica pode gerar um aumento notável de 25 a 40%.

O principal desafio no projeto e no processamento é conter a bolha de gás dentro do padrão de nervuras. Um projeto otimizado deve eliminar qualquer margem de erro que possa permitir que a bolha penetre na seção da parede, um fenômeno conhecido como dedilhado. As peças estruturais de paredes espessas podem ser comparadas a componentes de espuma estrutural, em que a espuma é substituída por uma rede interconectada de seções ocas. O conceito por trás da resistência da espuma estrutural está principalmente nas camadas sólidas. A assistência de gás elimina o agente de sopro e completa o tiro curto com uma explosão de gás, eliminando o redemoinho. Nesse conceito, as tramas de gás atuam como um amortecedor interno, semelhante à espuma.

Conseguir uma redução de densidade maior do que a obtida pela espuma é um desafio e, do ponto de vista estrutural, o projeto da parede deve acomodar o pior cenário possível. A espuma estrutural tende a ter propriedades físicas mais uniformes. Embora as peças de assistência a gás obtenham rigidez de nervuras superdimensionadas, o aumento da espessura da parede diminui o baixo peso inerente e os benefícios de custo associados à assistência a gás de paredes finas. A assistência a gás de parede espessa torna-se uma opção sensata quando a aplicação exige uma parede mais espessa, seja devido a restrições de molde existentes ou a considerações ergonômicas.

A moldagem por injeção full-shot pode se beneficiar da incorporação de uma almofada de gás no lugar da almofada de plástico convencional. Nessa abordagem, o gás é introduzido depois que a resina é totalmente injetada, servindo para compensar qualquer encolhimento posterior da resina. Frequentemente, essa injeção de gás é direcionada precisamente a um ponto espesso designado ou a uma área problemática dentro do artigo moldado.

Ao ser injetado na resina derretida, o gás procura prontamente o caminho de menor resistência. Ele gravita naturalmente em direção à área mais espessa da peça, navegando sem esforço pelos cantos - uma ocorrência conhecida como race tracking. A bolha de gás passa por um perfil, mantendo uma seção consistente pela qual flui. Especificamente, a bolha de gás começa com um diâmetro maior e reduz gradualmente de tamanho à medida que avança em direção ao final do fluxo.

Processo de moldagem por injeção assistida por gás

O processo de moldagem por injeção assistida por gás pode ser elucidado por meio de cinco etapas principais na moldagem por injeção curta. Na Figura 2.16a, o plástico fundido é injetado em um molde selado sob alta pressão. Passando para a Figura 2.16b, o processo de injeção de gás é iniciado, causando o fluxo simultâneo de gás e plástico fundido na cavidade do molde. Passando para a Figura 2.16c, a injeção de plástico é interrompida, permitindo o fluxo contínuo de gás na cavidade. O gás efetivamente impulsiona o plástico para frente, completando o processo de preenchimento da cavidade. Ele gravita naturalmente em direção às áreas com temperatura mais alta e pressão mais baixa.

Prosseguindo para a Figura 2.16d, quando a cavidade é completamente preenchida, o gás mantém sua força, empurrando o plástico contra as superfícies mais frias do molde. Essa ação reduz significativamente a duração do ciclo de resfriamento, atenua a ocorrência de marcas de afundamento e melhora a reprodutibilidade dimensional. Finalmente, na Figura 2.16e, a peça plástica foi resfriada o suficiente para manter sua forma. O bocal de gás é retraído para liberar o gás preso, permitindo a ejeção da peça acabada.

Entre os vários processos de plástico estrutural, a assistência a gás se destaca por ter o maior potencial para aproveitar a percepção do projetista sobre o processo de moldagem. O projetista assume duas funções, a de projetista de moldes e a de engenheiro de processos, controlando o fluxo de plástico e nitrogênio. Essa abordagem integrada aumenta a precisão e a eficiência do processo de moldagem. moldagem por injeção assistida por gás processo.

As nervuras desempenham um papel fundamental na definição da passagem de gás dentro do projeto. O gás, inerentemente seguindo o caminho de menor resistência, tende a navegar em direção às áreas mais espessas da peça devido ao seu maior volume e, consequentemente, às pressões mais baixas. Essa característica atrai a bolha de gás para essas regiões. Estabelecer essas áreas mais espessas envolve considerar efetivamente a relação de aspecto em relação à espessura da parede.

Em essência, essas regiões mais espessas evoluem para coletores ou passagens de gás que se conectam a um ponto centralizado de injeção de gás. É aconselhável que essas passagens de gás mantenham uma relação de aspecto que varia de três a seis vezes a espessura da seção da parede. Relações de aspecto mais baixas são ineficientes e podem levar a fenômenos indesejáveis, como dedilhado, enquanto relações de aspecto mais altas aumentam a suscetibilidade à ruptura de gás. A ruptura de gás ocorre quando o fluxo de gás avança à frente da frente de fluxo da resina durante o processo de enchimento. A obtenção de uma proporção ideal é fundamental para garantir a eficácia e a confiabilidade do processo de moldagem por injeção assistida por gás.

As passagens de gás são acomodadas dentro das nervuras do canal de gás, em que as variações intencionais na espessura da parede, semelhantes às nervuras, são consideradas como projeções. É imperativo que as passagens de gás se estendam até as extremidades da peça. A geometria fundamental para a passagem de gás compreende nervuras de reforço de grandes dimensões. É possível conceber diversos projetos para as nervuras, e as soluções práticas para nervuras mais profundas envolvem o empilhamento de uma nervura convencional em uma nervura de passagem de gás, mantendo as proporções adequadas. Isso resolve o desafio de alcançar a espessura adequada em toda a nervura, evitando problemas de ser muito fina na parte superior e muito grossa na parte inferior, comumente conhecido como o problema de estiramento da nervura profunda.

A figura acima ilustra diversas variações de projetos de nervuras, demonstrando a adaptabilidade da abordagem. Um aspecto fundamental do desenvolvimento bem-sucedido de produtos é a maximização do potencial dos componentes moldados. Particularmente na moldagem por injeção assistida por gás, o design da peça tem prioridade. O padrão das nervuras surge como o caminho de menor resistência, servindo como um canal para o plástico (durante o enchimento) e para o gás. As simulações computadorizadas de preenchimento de moldes aprimoram o posicionamento das nervuras, simplificando o processo.

O restante do projeto da peça segue de perto as práticas estabelecidas, com foco na manutenção de uma seção de parede uniforme, facilitando a criação de um modelo de computador preciso. O sucesso de qualquer programa de assistência a gás está, em última análise, sob o controle do projetista da peça. A adesão aos princípios de projeto estabelecidos elimina variáveis desnecessárias, reforçando a importância de uma abordagem meticulosa e estratégica.

A obtenção do controle ideal sobre a bolha de gás é realizada por meio do uso de cavidades de transbordamento. A remoção do excesso de plástico envolve o deslocamento do volume de gás recebido, representando um estágio avançado na moldagem por injeção assistida por gás. Esse processo aprimorado está disponível para licenciamento em vários fornecedores de equipamentos de assistência a gás. As vantagens dignas de nota incluem a regulagem precisa do volume de gás injetado, levando a um controle meticuloso do perfil de passagem do gás. O preenchimento inicial do molde envolve uma injeção completa de plástico, oferecendo maior facilidade de controle em comparação com uma injeção curta.

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