Na indústria de moldeagem por injeção e sopro, a matriz não é apenas uma ferramenta de formação de núcleos, mas também um fator fundamental que determina diretamente a qualidade do produto, a eficiência da produção e os custos operacionais a longo prazo. Uma matriz adequadamente selecionada pode combinar perfeitamente o desempenho da máquina de moldeagem por injeção e sopro, produzir produtos de alta qualidade com dimensões estáveis e excelente aparência e reduzir significativamente o custo unitário através de uma operação de alta eficiência. Por outro lado, uma matriz inadequada pode levar a uma série de problemas, como uma taxa elevada de defeitos, falhas frequentes de equipamentos, baixa eficiência de produção e até mesmo a incapacidade de cumprir os requisitos básicos do produto, resultando em perdas de investimento indevidas.
Para os fabricantes que utilizam máquinas de moldeagem por injeção com embolamento, a seleção do moldee certo é um projeto sistemático que requer uma consideração abrangente do projeto do produto, das características do material, dos parâmetros do equipamento, da escala de produção, do orçamento de custos e de outros fatores. Muitas empresas focam apenas no preço dos moldees ao fazer as compras, ignorando a combinação com o equipamento e a demanda real de produção, o que, eventualmente, leva à situação em que o moldee não pode ser usado normalmente ou o benefício da produção está muito abaixo do esperado. Como fabricante profissional de máquinas de moldeagem por injeção com anos de experiência, a Apollo tem uma acumulação técnica detalhada na combinação de moldees e otimização de processos. Sua linha completa de equipamentos de moldeagem por injeção com embolamento pode adaptar-se a diversos tipos de moldees por embolamento, e sua equipe de engenharia profissional pode fornecer orientação direcionada sobre a escolha do moldee aos clientes, garantindo a melhor cooperação entre equipamentos e moldees.
Este artigo irá explicar sistematicamente as funções e a classificação dos moldees de estiramento e sopro, distinguir os principais fatores a serem considerados na seleção dos moldees, analisar as características e os cenários aplicáveis de diferentes materiais e projetos estruturais, explicar de forma detalhada os princípios de correspondência entre os moldees e as máquinas de estiramento por sopro Apollo, fornecer uma referência detalhada dos preços dos moldees e uma análise do retorno do investimento, bem como resumir os erros comuns e os métodos de manutenção na aquisição de moldees. Através de uma interpretação abrangente e detalhada, este artigo visa ajudar as empresas de moldeagem por estiramento e sopro a dominar os métodos científicos de seleção de moldees, evitar riscos na aquisição e maximizar a eficiência de produção e o retorno do investimento.
1. O papel crítico dos moldees na produção por injeção a vácuo
1.1 Funções principais dos moldees de sopro de extrusão
A moldeagem por sopro de extrusão é um processo que extrude o plástico fundido em um parison tubular através de um extrusor, coloca o parison em uma cavidade do moldee e insere ar comprimido no parison para que ele se expanda e se adapte à parede interna da cavidade do moldee. Após o resfriamento e a conformação, obtém-se um produto plástico oco. Neste processo inteiro, o moldee desempenha várias funções essenciais e é o portador direto da formação do produto.
Em primeiro lugar, o moldee define a forma e o tamanho do produto. A forma da cavidade do moldee determina completamente o contorno externo do produto final, e a precisão do processamento da cavidade afeta diretamente a tolerância dimensional do produto. Para produtos com requisitos de montagem, como garrafas plásticas e cinzas, a precisão dimensional da boca e do fio são particularmente importantes, o que depende inteiramente da precisão de usinagem das respectivas peças do moldee.
Em segundo lugar, o moldee afeta a distribuição do espessamento da parede do produto. Através do desenho da forma da cavidade, da cooperação com a cabeça do matriz e do processo de sopro, o moldee pode controlar o grau de estiramento do parison em diferentes posições, a fim de obter uma distribuição razoável do espessamento da parede. Para produtos que necessitam suportar a pressão ou o impacto, o espessamento da parede pode ser aumentado na posição de tensão através do desenho do moldee, a fim de melhorar a resistência estrutural do produto.
Em terceiro lugar, o moldee determina a qualidade da superfície do produto. O acabamento da superfície, a textura, o logotipo, o desenho e os outros efeitos do produto são todos diretamente formatados pela superfície da cavidade do moldee. Uma polimento de alta precisão ou gravura de textura na superfície do moldee podem ser transferidos para a superfície do produto para obter o efeito de aparência desejado.
Em quarto lugar, o moldee desempenha a função de refrigeração e formação. A maior parte do processo de refrigeração do produto após a formareamento por sopro é concluída através do canal de água de refrigeração no interior do moldee. O projeto razoável do sistema de refrigeração pode encurtar o ciclo de moldeagem, melhorar a eficiência de produção e reduzir a deformação do produto resultante de uma refrigeração desigual.
1.2 Principais categorias de matrizes de moldeagem por sopro
Os moldees de perfuração por extrusão podem ser divididos em diferentes categorias segundo diferentes padrões de classificação, e diferentes tipos de moldees são adequados a diferentes cenários de produção.
De acordo com a categoria de aplicação do produto, as matrizes podem ser divididas em matrizes de embalagens de garrafa, matrizes de barris industriais, matrizes de peças automobilísticas, matrizes de utensílios domésticos e matrizes de grandes componentes industriais. As matrizes de embalagens de garrafa são geralmente utilizadas para a produção de garrafas de bebidas, garrafas de detergente, garrafas farmacêuticas e outros produtos com formas e tamanhos pequenos e médias, geralmente com volume pequeno e altos requisitos de exatidão dimensional da boca da garrafa. As matrizes de barris industriais são usadas para a produção de barris plásticos de 20 L, 50 L, 200 L e outras especificações, com grande volume e altos requisitos de resistência estrutural. As matrizes de peças autótomas são utilizadas para a produção de tanques de combustível, dutos de ar, para-choques e outras peças com formas complexas, muitas vezes com estruturas especiais, como insere e tração de núcleo.
De acordo com o número de cavidades, os moldees podem ser divididos em moldees de uma cavidade e moldees múltiplos de cavidades. Um moldee de uma cavidade possui apenas uma cavidade de formação em um moldee, o que é geralmente utilizado para produtos de grandes dimensões ou produção em pequenas séries de várias variedades. Um moldee múltiplo de cavidades possui duas ou mais cavidades simultaneamente, o que permite a formação de vários produtos em um ciclo de moldeagem, aprimindo muito a eficiência da produção e sendo usado principalmente para a produção em massa de produtos de tamanho pequeno e médio.
De acordo com a forma estrutural, os moldees podem ser divididos em moldees integrais, moldees combinados e moldees com mecanismos especiais. Os moldees integrais têm estrutura simples, boa rigidez e baixo custo, e são adequados para produtos com formas simples. Os moldees combinados são montados por várias peças, o que é conveniente para a processamento e substituição de peças vulneráveis locais, e é adequado para moldees de média e grande escala. Os moldees com mecanismos especiais, como puxar o centro lateral e desmoldear fios, são usados para produtos com estruturas concávas laterais, fios e outras estruturas que não podem ser desmoldeadas diretamente.
1.3 Diferentes principais da moldeagem por injeção
Muitas pessoas confundem facilmente os moldees de sopro com os de moldeagem por injeção, mas existem diferenças essenciais entre os dois devido aos princípios de formação diferentes. Em primeiro lugar, a pressão na cavidade durante a moldeagem por sopro é muito inferior àquela durante a moldeagem por injeção, normalmente apenas algumas décimas a alguns megapascals, portanto, o requisito de rigidez do moldee de sopro é relativamente inferior ao do moldee de injeção e o espessamento da parede do moldee é mais fino sob o mesmo tamanho de produto.
Em segundo lugar, os moldees de moldeagem por sopro só precisam formar a superfície externa do produto, e a superfície interna do produto é formada por sopro de ar, pelo que não há estrutura de núcleo semelhante aos moldees de injeção. A estrutura é relativamente mais simples. Os moldees de injeção precisam projetar tanto a cavidade quanto o núcleo para formar simultaneamente as superfícies interna e externa do produto, com uma estrutura mais complexa.
Em terceiro lugar, o arranjo do sistema de refrigeração é diferente. Os moldees de blow moldeing são predominantemente refrigereados nas duas laterais da cavidade, enquanto os moldees de injeção precisam dispor de canais de água de refrigeração tanto na cavidade quanto no núcleo. Além disso, o sistema de escapamento dos moldees de blow moldeing é mais importante, porque o ar na cavidade precisa ser descarregado rapidamente durante o processo de sopro, caso contrário pode causar defeitos, tais como formação incompleta do produto e queima superficial.
A compreensão destas diferenças ajuda a evitar a aplicação da experiência na seleção de moldees de injeção na aquisição de moldees por sopro e a tomada de decisões de seleção mais direcionadas.
2. Fatores principais a considerar ao selecionar um moldee de sopro
2.1 Requisitos de Projeto de Produto e Aplicação
A Base principal para a seleção da matriz é os requisitos específicos de design e aplicação do produto. Todos os projetos e configurações da matriz devem servir ao desempenho final do produto. Em primeiro lugar, o tamanho geral e a complexidade da estrutura do produto determinam o tamanho básico e a forma estrutural da matriz. Produtos de tamanho grande precisam de matrizes grandes, e produtos com estruturas complexas, como depressões laterais, alças e vávulas, precisam estar equipados com mecanismos de tração de núcleo, inserção e outros. Terceiro, os requisitos de qualidade superficial do produto determinam o método de tratamento da cavidade da matriz. Produtos que exigem alta transparência e alto brilho precisam de cavidades polidas ao espelho; produtos com efeito matificado ou estriado precisam de tratamento de jateamento ou gravura na superfície da matriz; produtos com logotipos de marcas e linhas de escala devem ser gravados com padrões correspondentes na superfície da matriz. Diferentes processos de tratamento de superfície têm custos e ciclos de processamento diferentes.
Em segundo lugar, os requisitos de tolerância dimensional do produto afetam o nível de precisão e a seleção de materiais do moldee. Produtos com exigências de precisão elevadas precisam utilizar materiais de moldee de alta estabilidade e tecnologia de processamento de alta precisão, o que aumenta custos do moldee. Por exemplo, frascos de embalagem farmacêutica têm exigências extremamente altas quanto à precisão dimensional da boca do frasco para garantir o desempenho de selagem com a tampa, o que significa que os requisitos de precisão do processo do moldee são muito superiores aos dos frascos químicos diários normais.
Em terceiro lugar, o tamanho do pin e a posição do furo de montagem determinam se a matriz pode ser montada firmemente no equipamento. A área inferior da matriz deve ser adaptada ao tamanho do pin. Não deve ser muito pequena para causar instalação instável, nem muito grande para exceder o intervalo do pin. Os furos de montagem na matriz devem corresponder às posições de furo T ou parafuso no placar do equipamento para facilitar a instalação fixa.
Quarta, os requisitos de propriedades mecânicas do produto afetam o projeto estrutural da moldee. Produtos que precisam suportar pressão interna ou impactos necessitam otimizar a distribuição do espessamento da parede através do projeto do moldee e melhorar a resistência estrutural através de transição arredondada razoável e gradiente de espessamento da parede. Esses requisitos serão refeitos ao esquema de projeto do moldee, afetando o projeto da forma da câmera e da distribuição do espessamento da parede.
2.2 Características de compatibilidade de materiais e encolhimento
As diferentes matérias-primas plásticas apresentam propriedades físicas e químicas diferentes, o que tem um impacto importante na escolha do material do moldee e no projeto do tamanho da cavidade. Em primeiro lugar, a taxa de contração de diferentes materiais varia significativamente. Depois que o produto plástico é resfriado da temperatura de moldeagem elevada para a temperatura ambiente, o tamanho se contrai até certo ponto. Ao projetar o moldee, é necessário reservar uma margem de contração correspondente no tamanho da cavidade de acordo com a taxa de contração da matéria-prima, de modo a garantir que o tamanho do produto após a resfriagem atenda aos requisitos de projeto.
Por exemplo, a taxa de contracção do HDPE é geralmente entre 1,5% e 3%, a taxa de contracção do PP é aproximadamente de 1,2% a 2,5% e a taxa de contracção do PETG é apenas de aproximadamente 0,2% a 0,8%. Se a taxa de contracção não for calculada com precisão no desenho do moldee, o tamanho do produto final estará fora do intervalo tolerável e não poderá ser utilizado normalmente. Para materiais com alta taxa de contracção e amplo intervalo de oscilação, é necessário também considerar a reserva de um certo espaço de ajustagem no desenho do moldee para facilitar o depuração subsequente do processo.
Em segundo lugar, a corrosão e abrasão de diferentes materiais ao moldee são diferentes. Por exemplo, os materiais de PVC liberam gás corrosivo durante o processamento, o que corroerá a cavidade do moldee por muito tempo. É necessário escolher aço de moldee resistente à corrosão ou fazer tratamento superficial anticorrosivo. Para materiais preenchidos com fibra de vidro ou preenchements minerais, eles apresentam forte abrasão ao moldee, por isso é necessário escolher materiais de moldee com alta dureza e resistência ao desgaste, ou fazer tratamento de fortificação da superfície.
Além disso, a temperatura de processamento e a viscosidade de diferentes materiais são diferentes, e os requisitos para a estrutura do moldee e o escapamento também são diferentes. Materiais com elevada viscosidade requerem sulcos de escapamento maiores, e materiais com alta temperatura de processamento têm requisitos superiores em termos de estabilidade térmica do moldee.
2.3 Combinação com parâmetros da máquina de moldeagem por sopro por extrusão
O moldee deve ser perfeitamente combinado com a máquina de moldeagem por sopro de extrusão para dar todo o jogo ao desempenho de ambas. Se o moldee não combinar com o equipamento, pode sequer ser instalado ou pode não alcançar o efeito de produção esperado após a instalação. Os parâmetros nucleares que precisam ser combinados incluem a força de fixação, o tamanho da chapa, a folga do gancho, a saída de extrusão, o sistema de sopro e outros.
A força de tensionamento é a força máxima que o equipamento pode fornecer. Durante o processo de sopro, a pressão interna de ar gera uma força para abrir as duas semi-esferas do moldee. A força de tensionamento fornecida pelo equipamento deve ser maior do que esta força, caso contrário, o moldee não será fechado de forma segura, resultando em flaxura e outros defeitos. A força de tensionamento necessária está relacionada à área projetada do produto na superfície de separação do moldee e à pressão de sopro. Quanto maior o tamanho do produto e maior a pressão de sopro, maior será a força de tensionamento necessária. Ao selecionar um moldee, é necessário calcular a força de tensionamento necessária e assegurar que se encontre dentro do intervalo de força de tensionamento nominal do equipamento.
A capacidade de utilização de calor do material da matriz é um fator determinante do processo de evaporação do parafinato. As matrizes feitas em aço inoxidável grau 304 são as mais comuns e têm boa capacidade de evaporação de parafinato.
O espaço livre entre as barras de fixação refere-se à distância entre as quatro barras de fixação da unidade de compactação, o que determina a dimensão externa máxima do moldee que pode ser instalado. A largura e a altura do moldee devem ser menores do que o espaço livre entre as barras de fixação, caso contrário, o moldee não pode ser colocado entre as barras para instalação. Muitas empresas ignoram este parâmetro ao comprar moldees, o que resulta no moldee ser demasiado grande para ser instalado no equipamento existente, causando prejuízos económicos.
Além disso, a saída da extrusão do equipamento deve corresponder ao peso total dos produtos produzidos por cada ciclo do moldee. Se o peso total dos produtos por ciclo for muito grande e a saída da extrusão do equipamento insuficiente, o tempo de extrusão do parison será muito longo, prolongando o ciclo de moldeagem e reduzindo a eficiência de produção. Se o peso total dos produtos for muito pequeno, a velocidade de extrusão será muito rápida, o que não é fácil de controlar a qualidade do parison. O sistema de sopro do equipamento, incluindo a pressão de sopro, a velocidade de fluxo de sopro e o modo de sopro, deve também ser combinado com o projeto do moldee para garantir o efeito de sopro.
2.4 Volume de produção e flexibilidade das bolsas
A escala de produção e as características dos lotes de produto também são fatores importantes a ter em conta ao selecionar os moldees. Para a produção em massa de um único produto, deve-se dar prioridade aos moldees com várias cavidades, que apresentam alta eficiência de produção e materiais de longo prazo, a fim de maximizar a eficiência de produção e reduzir o custo unitário do produto. Apesar de o investimento inicial desses moldees ser relativamente alto, o custo pode ser rapidamente recuperado através da produção em grande escala, e o benefício a longo prazo é maior.
Para o modo de produção de lotes pequenos e de várias variedades, é mais adequado escolher moldees de cavidade única, com estrutura simples e baixo custo. O moldee de cavidade única tem um custo de fabricação baixo, um ciclo de desenvolvimento curto e é conveniente para a substituição do produto, o que pode adaptar-se melhor às necessidades de produção flexíveis de diversas variedades. Quanto à seleção do material, também é possível escolher um material de qualidade ligeiramente mais baixa para reduzir o investimento inicial. Se o produto for atualizado rapidamente e a velocidade de eliminação do moldee for rápida, não há necessidade de escolher um material para moldee com um tempo de vida útil excessivamente longo, o que causará desperdício desnecessário.
Além disso, o plano de produção futuro também deve ser levado em consideração. Se se espera que a demanda de produtos cresça de forma consistente nos próximos anos, é possível deixar uma certa margem ao selecionar o moldee ou escolher diretamente um moldee de múltiplas cavidades para atender à demanda futura de capacidade, evitando o investimento repetido causado pela compra de moldee secundário. Se o produto ainda estiver no estágio de verificação do mercado, é possível primeiro fazer um moldee de teste simples para produção por lotes pequenos e, depois, abrir um moldee de produção em massa formal após o esquema de produto se estabilizar, reduzindo assim o custo de experimentação e erro.
2.5 Orçamento e custo total de propriedade
O orçamento é uma das principais restrições na seleção de moldees. Muitas empresas tendem a prestar apenas atenção ao custo de compra única ao adquirir moldees e escolher o esquema mais barato, mas ignoram o custo de utilização a longo prazo, resultando em um custo total de propriedade maior, pelo ciclo de vida do moldee.
O custo total de propriedade da matriz não inclui apenas o custo de aquisição inicial, mas também o custo de manutenção posterior, o custo de reparação, o custo de substituição e o impacto na eficiência de produção e na produtividade do produto. Uma matriz barata e de baixa qualidade pode apresentar problemas como a curta vida útil, a alta taxa de falha e a alta taxa de defeitos no processo de utilização posterior. O custo de manutenção e a perda causada por produtos defeituosos em alguns anos podem exceder em muito a diferença de preço na compra. Por outro lado, uma matriz de alta qualidade, com um preço ligeiramente mais elevado, possui uma longa vida útil, baixa taxa de falha, qualidade estável do produto e alta eficiência de produção, e seu benefício global a longo prazo é muito maior.
Portanto, ao seleccionar moldees, devemos tomar o custo total de propriedade ao longo de toda a vida útil como padrão de avaliação, e não apenas o preço inicial de compra. Avalie a relação entre o investimento inicial e os benefícios a longo prazo, e escolha o esquema mais eficiente em termos de custo dentro do intervalo orçamental. Para projetos de produção em massa de longo prazo, devemos aumentar adequadamente o investimento inicial e escolher moldees de alta qualidade, o que pode trazer retornos mais substanciais em estágio posterior.
3. Elementos fundamentais do projeto estrutural de moldees de sopro de alta qualidade
3.1 Projeto da cavidade e da linha de separação
A cavidade é a parte formadora do núcleo do moldee e sua qualidade de projeto determina diretamente a forma e a qualidade do produto. Quando se projeta a cavidade, o primeiro passo é selecionar razoavelmente a posição da linha de separação. A linha de separação é a linha de junção das duas metades do moldee e sua posição afetará a aparência do produto, a dificuldade de desmoldeeamento e o custo de processamento do moldee.
O princípio da seleção da linha de separação é colocá-la na posição com o contorno maior do produto, para garantir um desmoldeagem suave. Ao mesmo tempo, tente posicionar a linha de separação em um local menos perceptível do produto, para não afetar a qualidade de aparência. Para produtos com elevadas exigências estéticas, a linha de separação pode ser projetada no canto ou na Base do produto, para reduzir o impacto visual. Além disso, a linha de separação deve ser projetada da maneira mais simples possível, para evitar uma forma curva muito complexa, o que aumentará a dificuldade do processamento e da compatibilidade do moldee e elevará os custos.
O ângulo de inclinação é outro parâmetro importante do projeto de cavas. Devido à contração pela resfriamento, o produto enrosca firmemente na cavidade do moldee após a formação. Um ângulo de inclinação adequado garante que o produto possa ser desemborcado da cavidade de forma uniforme sem arranhar a superfície ou até ficar preso. O tamanho do ângulo de inclinação deve ser determinado de acordo com as características do material, a altura do produto e a rugosidade da superfície. De uma forma geral, o ângulo de inclinação dos produtos de moldeeamento por sopro está entre 0,5 graus e 2 graus. Para materiais com taxa de contração elevada e cavas profundas, o ângulo de inclinação deve ser adequadamente aumentado.
Todos os cantos da cavidade devem adotar contornos de transição lisos, tanto quanto possível, evitando cantos afiados. Os cantos afiados não apenas são fáceis de causar concentração de stress nos produtos, reduzindo a resistência mecânica, mas também são fáceis de causar concentração de stress na própria matriz, afetando a vida útil da matriz. Um projeto razoável de contornos também pode melhorar o estado de fluxo do parison durante a injeção, tornar a distribuição do espessamento das paredes mais uniforme e reduzir o fenómeno de diminuição local excessiva.
A precisão dimensional da cavidade deve ser estritamente controlada de acordo com os requisitos de tolerância do produto. O nível de precisão do processamento deve ser escolhido de maneira razoável de acordo com as especificações de tamanho e requisitos de tolerância do produto. Para as peças de encaixe, como a boca da garrafa e o rosqueamento, exige-se uma maior precisão de processamento para garantir a intercambiabilidade e a performance de vedação do produto. Ao mesmo tempo, o tratamento de superfície da cavidade deve ser determinado de acordo com os requisitos de aparência do produto. Os métodos de tratamento de superfície comuns incluem polimento mecânico, polimento de espelho, jateamento, gravação texturizada, gravação a laser, entre outros. Diferentes processos de tratamento têm custos e períodos de vida diferentes, e devem ser selecionados em combinação com os requisitos do produto e o orçamento.
3.2 Projeto do sistema de refrigeração
O sistema de resfriamento é uma das partes mais importantes do moldee de sopro, que determina diretamente a duração do ciclo de moldeagem e a estabilidade dimensional do produto. O processo de resfriamento representa mais de 60% de todo o ciclo de moldeagem. A otimização do sistema de resfriamento pode reduzir significativamente o tempo de ciclo e melhorar a eficiência da produção.
O princípio de design do canal de água de refrigeração é fazer com que a água de refrigeração flua uniformemente por todas as partes da cavidade, garantir um resfriamento uniforme de todas as partes do produto, evitando o sobreaquecimento local que pode levar à deformação do produto e à contração inconsistente. O diâmetro, a distância entre os canais e a distância da superfície da cavidade do canal de água são parâmetros-chave. Quanto maior for o diâmetro do canal de água, melhor será o efeito de resfriamento, mas isso está limitado pela estrutura do moldee. A distância entre os canais de água deve ser uniforme para evitar resfriamento desigual. A distância entre o canal de água e a superfície da cavidade deve ser adequada. Muito perto levará a uma temperatura irregular na superfície da cavidade, e muito longe reduzirá a eficiência de resfriamento.
Para moldees grandes e complexos, pode ser adotado um projeto de resfriamento de divisão para dividir o moldee em várias zonas de resfriamento independentes, cada uma com entrada e saída de água independentes. Ao ajustar o fluxo de água e a temperatura das diferentes zonas, é possível controlar com precisão a temperatura de cada parte e melhorar ainda mais a uniformidade de resfriamento. Para peças com parede espessa e lenta dissipação de calor, a densidade dos canais de água pode ser aumentada adequadamente para reforçar o resfriamento e equilibrar a velocidade de resfriamento de cada parte.
O projeto do sistema de refrigeração também deve considerar o estado de fluxo da água. O fluxo turbulento tem um melhor efeito de troca de calor do que o fluxo laminar. Um design razoável do diâmetro do canal de água e da taxa de fluxo deve garantir que a água de resfriamento esteja em estado de fluxo turbulento nos canais para melhorar a eficiência de troca de calor. A interface do canal de água deve ser projetada num padrão unificado para facilitar a conexão com o sistema de água de resfriamento externo. Ao mesmo tempo, deve ser assegurada a performance de vedação do canal de água para evitar vazamentos de água.
Os moldees de alta qualidade geralmente são concebidos com simulação de resfriamento por meio de software profissional de análise térmica no estágio de projeto, para prever a distribuição do campo de temperatura e o efeito de resfriamento, otimizar o layout dos canais de água e evitar problemas que só podem ser detectados após a produção experimental, economizando tempo e custos com a modificação do moldee.
3.3 Exhaust Sistema Design
O sistema de exaustão é uma parte muito importante, mas que frequentemente é negligenciada nos moldees de blow moldeing. Durante o processo de sopro, o ar originalmente existente na cavidade do moldee deve ser descarregado rapidamente com a expansão do parison. Se a exaustão não for suave, o ar ficará preso na cavidade, o que resultará em formação incompleta do produto, marcas de ardência na superfície e outros defeitos, afetando seriamente a aparência e a qualidade do produto.
A estrutura de exaustão mais comum é a rilleta de exaustão, disposto ao longo da superfície de separação. A rilleta de exaustão é normalmente processada em um lado da superfície de separação, com uma profundidade geralmente de 0,05 mm a 0,2 mm e uma largura de 5 mm a 65-75 mm,,,. O tamanho específico depende da viscosidade do material plástico. Materiais com baixa viscosidade requerem rilletas de exaustão mais finas para evitar a formação de insetos. Além da superfície de separação, plugs e elementos de exaustão podem ser instalados no ponto mais alto da cavidade e na posição onde o ar é mais fácil de ser aprisionado para reforçar o efeito de exaustão.
Para moldees grandes ou produtos com formas complexas, podem ser utilizados placas de exaustão porosas em posições adequadas, ou aço respirável pode ser utilizado como componentes locais para obter um melhor efeito de exaustão. O aço respirável possui inúmeros poros minúsculos no interior, que permitem a passagem do ar mas não do plástico fundido, e apresenta um excelente efeito de exaustão. No entanto, o custo do aço respirável é alto e é fácil que ele se obstrua após um uso prolongado, por isso necessita de manutenção regular.
Ao projetar o sistema de escape, a posição e o tamanho do escape devem ser determinados de forma razoável de acordo com a forma do produto e as características do material, para garantir que todo o ar na cavidade possa ser liberado de forma suave durante o processo de sopro. Ao mesmo tempo, deve ser garantido que o sulco de escape não deixe traços óbvios na superfície do produto, afetando a qualidade visual.
3.4 Estrutura do moldee e de acabamento rápido
No processo de moldeagem por injecção e sopro, uma certa quantidade de material em excesso é formada na linha de separação, conhecida como "desprendimento", que precisa ser removida no processo subsequente. A estrutura de aterramento do moldee desempenha um papel no ajuste do parison e no controle do espessamento do desprendimento, o que afeta diretamente a qualidade do trimming e a taxa de aproveitamento do material.
O flash land se refere à superfície de pressão na borda da cavidade na superfície de separação, com uma certa largura. Quando o moldee está fechado, o excesso de material do parison é espremido entre os flash lands das duas metades do moldee para formar um flash fino. A largura e a espaçamento do flash land devem ser projetados de forma razoável. Um flash land muito largo aumentará o desperdício de materiais, enquanto um muito estreito levará a uma força de lâminas insuficiente e a graves rebarbas no produto.
Para produtos que exigem um aspecto elevado, a posição do flash pode ser projetada com uma estrutura de borda de corte para cortar o flash durante o fechamento da matriz, para que o produto tenha quase nenhum resíduo de flash após a desmoldeagem, reduzindo a carga de trabalho do corte posterior. No entanto, a estrutura de borda de corte tem altos requisitos de precisão no processamento da matriz e de precisão no fechamento da matriz, e o custo é relativamente alto.
Além disso, a parte inferior do moldee é geralmente projetada com uma estrutura de corte de material de cauda para cortar o excesso de material na parte inferior do produto. A borda de corte deve ter uma adequada dureza e nitidez para garantir uma incisão plana e sem rebarbas. O projeto dessas estruturas de aparafusamento afeta diretamente a eficiência de processamento subsequente e a qualidade do produto acabado e é uma parte importante do projeto do moldee que não pode ser ignorada.
4. Seleção de materiais para moldees e comparação de desempenho
4.1 Grau e características comuns do aço de moldee
A escolha do material do moldee afeta diretamente a vida útil, precisão de processamento, custo de manutenção e preço do moldee. Os principais materiais utilizados para a fabricação de moldees de sopro incluem aço estrutural carbono, aço estrutural de liga, aço inoxidável, ligas de alumínio, etc. Diferentes materiais apresentam grandes diferenças em relação à dureza, resistência ao desgaste, resiste à corrosão, condutividade térmica e preço.
O aço carbono comum, representado pela aço 45#, é o material mais econômico para moldees. Possui resistência moderada, boa usinabilidade e preço baixo, mas sua dureza e resistência ao desgaste são medianas, e é fácil de ferrugem e deformação. É usado principalmente para moldees de testes com exigências baixas, moldees de produção em pequenas dimensões ou grandes peças não-tensoras dos moldees. O tempo de vida útil de moldees em aço 45# geralmente varia entre
Aço plástico pré-temperado P20 é o material mais utilizado para moldees de injeção estampante. Possui um bom desempenho global, uniformidade da dureza após o tratamento de pré-temperatura, boa usabilidade mecânica e desempenho de polimento, bem como certa resistência ao desgaste e à corrosão. A vida útil dos moldees de aço P20 pode chegar a 300.000 a 800.000 golpes, o que satisfaz as necessidades da maioria das operações de produção em massa convencionais. O preço é moderado e o desempenho custo-benefício é muito elevado. É o material preferencial para a maioria dos moldees de garrafas de embalagem e moldees industriais de barricas.
Para maiores exigências, podem ser escolhidos o S136 e outros aços de moldees resistentes à corrosão. Este tipo de aço possui um alto teor de cromo, uma excelente resistência à corrosão e um desempenho de polimento, pode alcançar um alto efeito espelhado e é adequado para a produção de produtos transparentes de elevada brilhância e produtos com altos requisitos de aparência. Ao mesmo tempo, pode resistir à corrosão de gases corrosivos liberados por materiais como o PVC, e o moldee possui uma vida útil mais longa, capaz de chegar a mais de 1 milhão de tiros. No entanto, o preço do aço S136 é muito mais elevado do que o do P20, o que o torna adequado para a produção de produtos de alta qualidade com altos requisitos de qualidade e longa vida útil.
Além disso, existem açoes de formagem, como o Cr12MoV, com maior dureza e melhor resistência ao desgaste, que são usados para peças de moldee que são fáceis de desgastar, como bordas de corte, para ampliar a vida útil de peças vulneráveis.
3.2 Moldes de liga de alumínio: vantagens e limitações
A liga de alumínio é outro material comum para moldees de sopro, que é famosa pelo seu peso leve e alta condutividade térmica. A condutividade térmica da liga de alumínio é várias vezes superior à da aço, portanto, o efeito de refrigeração é muito bom, o que pode reduzir significativamente o ciclo de moldeagem e melhorar a eficiência de produção. Ao mesmo tempo, os moldees de liga de alumínio são leves, fáceis de instalar e debugar e têm baixos requisitos quanto à capacidade de carga do moldee de máquina.
Os moldees em liga de alumínio são fáceis de processar e têm ciclos de produção curtos, o que pode reduzir o ciclo de desenvolvimento do produto. Eles são muito adequados para a produção experimental de novos produtos e para modalidades de produção em pequenas quantidades e de múltiplas variedades. O preço dos moldees em liga de alumínio geralmente é inferior ao dos moldees de aço-níquel da mesma especificação, e o investimento inicial é pequeno.
No entanto, os moldees de liga de alumínio também têm limitações óbvias. Em primeiro lugar, a dureza e a resistência ao desgaste são baixas, e a superfície é fácil de arranhar e desgastar. O tempo de vida útil geralmente é de apenas dezenas de milhares a 200.000 tiros, o que não é adequado para a produção em massa a longo prazo. Em segundo lugar, a liga de alumínio possui baixa resistência e é propensa a colapso e deformação sob uma grande força de fixação, portanto, não é adequada para moldees de injeção de alta pressão de grandes dimensões. Além disso, a superfície do moldee de liga de alumínio não é fácil de fazer gravura de textura e outros tratamentos, e os métodos de tratamento da superfície são limitados.
Portanto, moldees de ligas de alumínio são geralmente usados para a produção experimental de produtos, produção em pequenas quantidades ou produtos com baixas exigências em relação à qualidade da superfície e à vida útil. Para a produção em massa a longo prazo, os moldees de aço ainda são a escolha mais confiável.
4.3 Processo de tratamento de superfície para melhorar o desempenho do moldee
Sobre a Base da seleção do material de Base adequado, o desempenho do moldee pode ser melhorado ainda mais por meio de tratamentos de superfície, incluindo a melhoria da dureza superficial, resistência ao desgaste, resistência à corrosão e desempenho de desmoldeagem. Os processos comuns de tratamento de superfície incluem nitridação, galvanoplastia de cromo, galvanoplastia de níquel, revestimento PVD e outros.
O tratamento de nitruração forma uma camada de nitruração de alta dureza na superfície do moldee, o que pode significativamente melhorar a dureza da superfície e a resistência ao desgaste do moldee, além de melhorar a resistência à fadiga. A camada de nitruração tem uma boa força de ligação com o material de Base e não é fácil de se desprender. É um método de fortalecimento de superfície muito econômico. Após o tratamento de nitruração, a vida útil do moldee P20 pode ser aumentada em mais de 50%.
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O revestimento físico por depósito de vapor PVD é uma tecnologia de tratamento de superfície mais avançada, que pode formar uma camada de revestimento superduro, como TiN e TiCN, na superfície do moldee. O revestimento possui extrema dureza e excelente resistência ao desgaste, e o coeficiente de atrito é baixo, o que tem um bom efeito de desmoldee. O revestimento PVD é fino e não afetará a precisão dimensional do moldee. É adequado para moldees de alta precisão, mas o custo do tratamento é relativamente alto.
Ao selecionar métodos de tratamento de superfícies, é necessário considerar amplamente de acordo com o material do produto, os requisitos de qualidade e a lote de produção, para obter o melhor equilíbrio entre desempenho e custo.
5. Guia de correspondência entre as máquinas de moldeagem por sopro Apollo e os moldees
5.1 Princípios de correspondência para diferentes séries de máquinas
A Apollo produz uma gama completa de máquinas de extrusão e formação por injeção, desde máquinas de uma única estação, de pequeno tamanho, até máquinas multi-estação de alta velocidade, de grande porte, cobrindo uma vasta gama de aplicações. As diferentes séries de máquinas apresentam parâmetros diferentes e exigem correspondências de moldees diferentes.
Para as máquinas de moldeagem por sopro de tamanho pequeno e médio, que são utilizadas principalmente para a produção de garrafas de embalagem de 10ml a 20L e produtos de uso diário, a força de fixação normalmente varia entre 5 toneladas e 50 toneladas. Esse tipo de máquina é adequado para moldees de uma única cavidade ou de várias cavidades. Ao selecionar moldees de várias cavidades, é necessário garantir que a área projetada total de todas as cavidades não exceda o intervalo permitido da força de fixação e que o tamanho total do moldee atenda aos requisitos da espaçamento do dispositivo de amarração. Para as máquinas de duas estações de alta velocidade, a velocidade de abertura e fechamento do moldee é rápida, portanto, o peso do moldee deve ser controlado dentro de um intervalo razoável para evitar uma inércia excessiva que afete a estabilidade da operação.
Para máquinas de moldeagem por impacto de grandes dimensões, que são usadas para a produção de barris industriais de 50L a 200L, barris ton IBC, peças automotivas, etc., a força de fixação pode chegar a centenas de toneladas. Este tipo de máquina normalmente está equipado com moldees grandes de uma cavidade. Ao projetar o moldee, a capacidade de carga do moldee deve ser plenamente considerada e o peso do moldee deve ser distribuído uniformemente. Ao mesmo tempo, o moldee deve possuir rigidez suficiente para evitar a deformação sob uma forte força de fixação, resultando em chaminés e outros problemas. Os moldees de grandes dimensões têm elevadas exigências em relação ao sistema de refrigeração e devem ser combinados com a interface do circuito de água de resfriamento do equipamento para garantir uma quantidade suficiente de água de resfriamento.
Nas máquinas automáticas para moldeagem rotativa de várias estações, o moldee precisa girar junto com a plataforma giratória, portanto, o tamanho e o peso do moldee devem ser estritamente compatíveis com a posição de instalação e a capacidade de carga da plataforma giratória. A precisão de posicionamento da instalação do moldee deve estar garantida para garantir o fecho preciso do moldee em cada estação. Ao mesmo tempo, os modos de conexão do circuito de ar e do circuito de água devem ser unificados para permitir a acoplagem automática.
A equipe técnica da Apollo pode fornecer orientação profissional sobre a correspondência de moldee aos clientes. Antes que os clientes fabricem os moldees, eles podem fornecer dimensões detalhadas de instalação de equipamentos e especificações de parâmetros para orientar o projeto do moldee dos clientes e garantir uma correspondência perfeita entre os moldees e os equipamentos.
5.2 Faixa de preços de moldees com diferentes especificações
O preço dos moldees de blow moldeing varia muito de acordo com o tamanho do produto, a complexidade, o material, o número de cavidades e os requisitos de precisão. A seguir está a gama de preços de tipos comuns de moldees de blow moldeing para referência.
Para moldees de embalagens pequenas com capacidade inferior a 1L, feitos de aço 45# com uma cavidade e precisão normal, o preço gira em torno de
Para moldees de produtos de dimensões médias com capacidade de 5 L a 30 L, como tambores de detergente e tambores químicos, o moldee de aço P20 de uma cavidade custa cerca de
Para formas de produto grandes de 100L a 200L, como formas de barril de dois anéis de 200L, devido ao tamanho grande e aos altos requisitos de resistência estrutural, o preço das formas de aço P20 de uma cavidade gira em torno de US $ 25.000 a US $ 45.000 por conjunto. Se for feita de materiais de maior qualidade e tiver um sistema de refrigeração com uma configuração mais elevada, o preço pode chegar a US $ 50.000 a US $ 70.000. Para formas grandes com estruturas mais complexas, como tanques de combustível de automóveis, o preço é mais alto, normalmente superior a US $ 80.000, dependendo da complexidade estrutural específica.
Deve ter-se em atenção que os preços acima são apenas os preços básicos do corpo do moldee. Caso se adicione processamento especial da superfície, sistema de corredor quente, mecanismo automático de desformatagem e outras configurações, são necessários custos adicionais. Simultaneamente, o nível de preços das diferentes fábricas de moldees também varia bastante. Recomenda-se avaliar integralmente a força técnica, a precisão de processo e o serviço pós-venda do fornecedor, não apenas o preço.
5.3 Análise do retorno do investimento de moldees de alta qualidade
Embora os moldees de alta qualidade exigam um investimento inicial maior, podem gerar maior rentabilidade na produção a longo prazo. A seguir, tomamos como exemplo a produção de garrafas de detergente de 1 l para comparar o retorno do investimento entre moldees comuns e moldees de alta qualidade.
Suponha que uma fábrica utilize uma máquina de moldeagem de alta velocidade Apollo com quatro estações e matriz de quatro cavidades, que produz garrafas de detergente em HDPE de 1L, com uma duração de produção anual de 7.000 horas. O preço de uma matriz de aço 45# comum é de 5.000 dólares americanos, o ciclo de moldeagem é de 12 segundos, a taxa de qualificação do produto é de 90% e a vida útil da matriz é de 200.000 injeções. O preço de uma matriz de nitruração de aço de alta qualidade P20 é de 9.000 dólares americanos, o ciclo de moldeagem é de 10 segundos devido a um melhor projeto de resfriamento, a taxa de qualificação do produto é de 98,5% e a vida útil da matriz é de 800.000 injeções.
Em termos de eficiência de produção, o moldee comum produz 1200 peças por hora, enquanto o moldee de alta qualidade produz 1440 peças por hora. O moldee de alta qualidade produz 240 peças a mais por hora, o que aumenta a produção anual em 1.680.000 peças. Calculando um lucro bruto de 0,01 dólares americanos por peça, o lucro anual aumenta para 16.800 dólares americanos.
Em termos de economia de matérias-primas, o moldee de alta qualidade reduz a taxa de defeito em 8,5%, economiza cerca de 119.000 peças de matérias-primas por ano e economiza cerca de 5.950 dólares em custos de matérias-primas, calculados em 0,05 dólares por peça de custo de matérias-primas.
Em termos de custos de substituição de moldees, o moldee comum precisa ser substituído 4 vezes por ano, com um custo anual de 20.000 dólares americanos. O moldee de alta qualidade é substituído uma vez por ano, com um custo anual de 9.000 dólares americanos, economizando 11.000 dólares em custos de moldees todos os anos.
Em geral, o uso de moldees de alta qualidade pode aumentar os benefícios abrangentes anuais em cerca de
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6.1 Concentrando-se somente no preço e ignorando a qualidade correspondente
000 dólares americanos por conjunto. Se estiver equipado com mecanismo de tração do núcleo hidráulico e outros mecanismos, o preço aumentará em 30% a 50% com Base no moldee básico. Para os moldee de tambor químico padrão de 20 L, com estrutura madura, o preço é relativamente transparente, geralmente cerca de
Muitas empresas apenas calculam o custo de compra única e não consideram as perdas causadas pela parada, produtos com defeito e a frequente substituição de moldees. Na verdade, as perdas provocadas por um conjunto de moldees de baixa qualidade no processo de produção são muitas vezes muito maiores do que o preço economizado na compra. Ao selecionar fornecedores de moldees, devemos inspecionar a sua capacidade de projeto, equipamentos de processamento, sistema de controle de qualidade e casos passados, e escolher fornecedores com boa reputação e tecnologia madura, em vez de simplesmente comparar preços.
6.2 Negligência na correspondência com equipamentos existentes
Outro erro comum é ignorar a correspondência de parâmetros com a máquina de moldeagem por sopro existente ao personalizar os moldees. Muitos clientes apenas fornecem desenhos de produtos à fábrica de moldees e deixam a fábrica de moldees projetar de forma independente, sem fornecer os parâmetros específicos do equipamento. Como resultado, o moldee fabricado não pode ser instalado no equipamento existente ou não consegue alcançar o efeito de produção esperado após a instalação.
As desarmoniais comuns incluem que o tamanho da forma excede a abertura do dispositivo de fixação e não pode ser instalado, a posição do orifício de montagem da forma não corresponde ao modelo, a força de fixação necessária excede a força de fixação nominal do equipamento, a interface do líquido de resfriamento da forma não corresponde ao sistema de tubos do equipamento, a interface de sopro não corresponde, entre outras, estas problemas poderão levar à impossibilidade de usar a forma normalmente, e os custos e o tempo de retrabalho e modificação são muito altos.
Portanto, quando personalizar moldees, certifique-se de fornecer ao fabricante de moldees o manual detalhado dos parâmetros da máquina de moagem por sopro, incluindo o tamanho da placa, o diâmetro do travão, o tamanho e a posição do orifício de montagem, a força de fixação, a interface do circuito de ar de sopro, a interface de água de resfriamento, etc. Se necessário, pode deixar o fabricante do equipamento participar na revisão do esquema do moldee para garantir o correspondente entre o moldee e o equipamento. A Apollo pode fornecer um serviço gratuito de revisão do esquema do moldee para os clientes que adquirem o equipamento da empresa, para ajudar os clientes a evitar riscos de correspondência.
6.3 Ignorando a mantabilidade e o serviço pós-venda
Muitas empresas apenas prestam atenção ao desempenho inicial da matriz ao adquirir-a, ignorando a viabilidade posterior de manutenção e o serviço pós-venda. A matriz inevitavelmente se desgasta e falha no processo de uso, exigindo manutenção e reparação regulares. Se a estrutura da matriz é não razoável e difícil de desmontar e manter, ou se o fornecedor não pode fornecer serviço pós-venda e peças de reposição a tempo, isso pode resultar em paradas prolongadas e causar grande prejuízo à produção.
Ao selecionar os moldees, devemos considerar a conveniência de manutenção posterior, se as peças vulneráveis são fáceis de substituir, se as peças padrão são modelos genéricos e assim por diante. Ao mesmo tempo, deveríamos escolher fornecedores de moldees com um serviço pós-venda perfeito, que sejam capazes de fornecer serviços de manutenção, reparação e modificação em tempo útil. Para os clientes internacionais, é particularmente importante escolher fornecedores com capacidades de serviço no exterior ou sistemas de suporte técnico maduros.
7. Manutenção diária e prolongamento da vida dos moldees de sopro
7.1 Diário Inspeção and Regular Manutenção Sistema
A instalação de um sistema de manutenção de moldees científico é a chave para prolongar a vida útil dos moldees e garantir uma qualidade estável dos produtos. A manutenção diária dos moldees inclui inspeção antes do uso, manutenção durante o uso e manutenção após o desligamento.
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Após o término da produção, limpe a superfície da cavidade do moldee cuidadosamente para remover o plástico residual e a sujeira, e aplicue óleo anti-rugos para evitar que o moldee fique enferrujado durante o armazenamento. Feche a válvula de água de resfriamento e aspire o água residual no canal de água para evitar a oxidação no interior do canal. Para moldees que estão fora de serviço durante um longo período de tempo, devem ser guardados de forma adequada em um ambiente seco e bem ventilado e verificar regularmente por oxidação.
O manutenção regular deve ser realizada de acordo com a quantidade de produção. Geralmente, a manutenção abrangente é realizada após 100.000 a 200.000 tiros, incluindo a desmontagem e limpeza do moldee, a inspeção do desgaste de cada parte, a substituição de peças vulneráveis, o relavamento da cavidade, etc. A manutenção regular pode detectar perigos ocultos a tempo e evitar falhas súbitas durante a produção.
7.2 Tratamento das falhas comuns dos moldees
Durante o uso prolongado de formas de sopro, podem ocorrer algumas falhas comuns. Dominando os métodos de tratamento corretos, é possível reduzir as perdas durante paragens. As falhas mais comuns incluem desgaste da cavidade, aumento dos resíduos, deterioração da superfície do produto, redução do efeito de resfriamento, entre outros.
O desgaste da superfície da cavidade é um fenômeno normal na produção a longo prazo, o que pode levar à queda do brilho da superfície do produto e até mesmo a ocorrência de rachaduras evidentes. Para pequenas formas de desgaste, a superfície pode ser reapolida para restabelecer o acabamento. Para um desgaste mais grave ou danos locais, a solda de reparação pode ser utilizada seguindo-se da polição. Se o tamanho estiver fora da tolerância devido a um desgaste grave, será necessário considerar a destinação do produto para o reciclado e a sua refabricação.
O aumento do flocão geralmente é causado pelo desgaste da superfície de separação ou pela diminuição da força de fixação. Em primeiro lugar, verifique se a força de fixação do equipamento é suficiente. Se o equipamento estiver normal, afie a superfície de separação do moldee para garantir uma boa encaixe. Se a área de flocão estiver seriamente desgastada, pode ser realizado soldagem de reparação ou tratamento de enchimento na área de flocão.
A queda do efeito de resfriamento é geralmente causada pela formação de cálcio e bloqueio dos canais de água de refrigeração. Utilize regularmente um removedor de calcário para limpar os canais de água de refrigeração para manter os canais livres de obstruções, o que pode restaurar o efeito de resfriamento. Se os canais de água apresentam vazamento, identifique o ponto de vazamento a tempo e repare-o pela solda ou pela substituição do anel de vedação.
