Aula 5 - Injeção

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Professor: Lindembergue Pereira Costa Júnior
Processo de Injeção
Foi patenteada em 1872 pelos irmãos Hyatt;
No Brasil, iniciou no final dos anos 30!
Hoje temos injetoras: hidráulicas, híbridas e totalmente elétricas, todas com elevado desempenho.
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Moldagem por Injeção
Principais processos de transformação de plásticos;
Produtos que vão desde simples tubos de canetas até peças de automóveis. Praticamente todos os termoplásticos podem ser processados, com exceção de alguns poliésteres e PTFE.
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Moldagem por Injeção
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Moldagem por Injeção
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Moldagem por Injeção
Método de transformação de plásticos mais usado na indústria;
Cerca de 35% dos artigos plásticos disponíveis no cotidiano das pessoas são por injeção;
Processo caro -> complexidade da peça, quantidade a ser produzida e precisão
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Moldagem por Injeção
Sistema inicia através dos grânulos inseridos;
Aquecimento até torná-los fluidos viscosos;
Injeção do material em um molde fechado, que deve ter sua cavidade em formato da peça que se deseja produzir;
Após injetado, o conjunto do molde e resina é resfriado, solidificando a massa fundida;
A peça é retirada do molde por meio de um sistema ejetor.
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Moldagem por Injeção
A indústria de molde vem apresentando bom desenvolvimento para obtenção de melhores desempenho
Indústria de periféricos vem apresentando bom desenvolvimento: possibilidade de troca de moldes de forma automatizada, peças recém injetadas podem ser extraídas do molde através de robôs, a alimentação da matérias-primas automatizadas.
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Moldagem por Injeção
Taxas de produção elevadas;
Peças com custo relativamente baixo/unidade;
Produção de peças com boa precisão dimensional;
Processo altamente suscetível a automação;
As peças fabricadas não requerem acabamento;
Podem ser produzidas peças com diferentes formas, tamanhos e cores para as mais variadas aplicações;
Características
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Moldagem por Injeção
Características
Processo permite a fabricação de peças muito pequenas que, por outros métodos, seriam quase impossíveis de serem obtidas;
Refugo mínimo: as perdas resultantes da partida da máquina, galhos e rejeitos podem ser reprocessadas;
As peças podem ser moldadas com insertos metálicos e não metálicos.
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Ciclo de Injeção
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Ciclo de Injeção
A injetora é uma máquina composta por sistemas de injeção, fixação, abertura e fechamento do molde. Estes sistemas compõem as unidades de injeção e fechamento do molde, além do sistema de extração da peça moldada
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Ciclo de Injeção
Tempos de ciclo principais:
enchimento: diz respeito à fração de tempo utilizada para deslocar ar e massa fundida (matéria-prima) para as cavidades do molde;
Recalque: considera o tempo em que se mantem a pressão para o enchimento de todas as cavidades até o resfriamento do ponto de injeção;
Resfriamento: é a fração de tempo necessária para que o material plástico resfrie, tornando-se sólido ou rígido o suficiente para sua extração das cavidades do molde;
Morto: geralmente não é mencionado, mas deve ser contabilizado no tempo de ciclo. Molde é aberto e retirada da peça e depois o molde fecha. 
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Definições
Injeção de plásticos: permite a fusão por aquecimento e solidificação por resfriamento
Aquecimento do Polímero granulado fusão (estado fluido ou pastoso) -> forçado por meio de um pistão, sob pressão para dentro de um molde. 
A peça moldada é resfriada abaixo da temp de amolecimento e o molde é aberto e a peça moldada extraída.
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Processo de moldagem
Intermitente;
Dividido em etapas: alimentação, plastificação, enchimento do molde, resfriamento, abertura do molde e extração da peça;
Método mais usado para transformação termoplásticos ;
35% dos artigos plásticos são por esse processo;
Processo simples, rápido, preciso e econômico;
Inúmeros fabricantes e tipos de injetoras disponíveis no mercado.
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Histórico
1 ª máquinas  Indústrias metálicas européias em 1849;
1870 Hyatt usou uma máquina parecida para injetar celulose;
1910 Baekeland  injeção de resinas fenólicas;
1930 máquinas para termoplásticos ( PVC, PS e PEBD);
 A evolução dessas máquinas acompanhou toda a revolução industrial .
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Idéias de máquinas
1926 Eckert e Ziegler Dynamit Nobel (alemanhã) – construção primeiras máquinas de moldagem por injeção. – capacidade 30 g
1932 Hans Gastrow de Ranz Braun AG  produção em série 1000 unidades até 1945
1934 Spencer Palmer e Harry Simpson da Tennessee Eastman Co  projetaram 1ª injetora (230 g)
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Evolução das máquinas injetoras
Pistão de um estágio:pistão hidráulico que empurrava os grânulos do termoplástico, forçando-os a passar por um cilindro com um torpedo central, aquecidos, onde se fundiam.
As peças apresentavam baixa resistência estrutural, pois além de p inj baixa, apresentava pequena compactação no molde. O termoplástico fundia-se de forma heterogênea, devido a sua baixa condutibilidade térmica, dificultando a sua entrada no molde.
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Pistão de 2 estágios
A massa fundida dentro do cilindro com torpedo central, passava por um junção aquecida entre o 1º e 2ºestágios, alojando-se na câmara posterior no 2º estágio, sendo então empurrada pelo 2º pistão para dentro do molde. 
A massa ficava + homogênea  maior facilidade de preenchimento do molde e a peça apresentava melhor desempenho.
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Injetora c/ rosca plastificadora
Hans Beck e patenteado em 1943
1ºprotótipo – feira de Hannover em 1957
Máquinas de 1 estágio  a rosca transportava o plastificado para uma câmara à sua frente, através de sua rotação, e depois funcionava como pistão, empurrando-o para dentro do molde;
Máquinas de 2 estágios  o 1º acondicionava a rosca plastificadora que, alem de plastificar, transportava-o para a câmara posterior do 2ª estágio, que continha um pistão que empurrava-o para dentro do molde.
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Novos desafios
Ciclos de operação longos;
Necessidade de maior quantidade de peças no menor intervalo de tempo;
Injetoras de um único estágio com sistemas automáticos de controle de processo e manuseio;
Atualmente vários tipos de injetoras, diversas capacidades e tipos e cerca de 220 fabricantes de máquinas.
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Partes da máquina injetora - Cilindro
Cilindrotubos de liga de NiCrCo;
Superfície interna do cilindro  lisa e polida;
Cilindro encamisado com elementos de aquecimento, dispostos para manter a uniformidade;
Uso de Resist. Elétricas tipo cinta com isolamento cerâmico;
O nº zonas de aquecimento de um cilindro pode variar de 3 até 9 zonas. Cada zona necessita um controlador individual no PC.
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Partes da máquina injetora - rosca
Roscas de aço inoxidável revestidas com material para aumentar a dureza.
Funções da rosca: transportar e plastificar através de sua rotação. Funcionar como pistão para injetar o plastificado dentro do molde.
Grande variedade de tipos de rosca específicas para cada termoplástico.
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Divisão da Rosca – ZA, ZC e ZD 
ZA: localizada abaixo da entrada do funil; finalidade pré-aquecer e transportar os grânulos sólidos. O núcleo da rosca tem o menor D e se mantém constante; o ângulo de inclinação dos filetes situa-se entre 15° e 20°
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ZC - Zona de Compressão ou plastificação
Local onde se inicia a plastificação devido ao aumento constante D do núcleo da rosca, que irá comprimir e cisalhar a massa fundida e, com a diminuição do volume disponível dentre os filetes, eliminar o ar incluso entre os grânulos, que retorna e sai pelo funil.
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ZD- Zona de Dosagem ou Zona de homogeneização
Neste local os filetespossuem profundidade mínima e o diâmetro do núcleo é cte; nesta Zona a plastificação se completa e a homogeneização é máxima.
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Defeitos de Injeção
Atividade de sala
Realizar resumo do seguinte vídeo:
https://www.youtube.com/watch?v=cFITFyIUdZI
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Ciclos de injeção
Dente as etapas de injeção qual a que demanda mais tempo?
Refrigeração
Estudos envolvendo materiais com maior troca térmica
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Componentes da máquina
Os elementos que compõe o sistema de injeção são:
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Componentes da máquina
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Componentes da máquina
Funil de alimentação – Tem a função de alimentar o sistema com a matéria-prima. Ele posiciona o material, direcionando-o para a zona de alimentação da rosca por meio da gravidade. Atualmente, as máquinas são projetadas com pequenos silos ou funis com sistemas de aquecimento para a secagem do polímero, auxiliando o processo de aquecimento realizado pela injetora. 
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Componentes da máquina
Cilindro ou canhão – É no cilindro que ocorre a fusão dos grânulos. O atrito da rosca com os grânulos somado ao aquecimento fornecido por resistências elétricas acopladas na parte externa do cilindro promovem a plastificação do material. Este elemento pode apresentar ou não válvulas de degasagem, ou seja, válvulas para a saída dos gases que são gerados durante este processo.
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Componentes da máquina
Cilindro ou canhão – É no cilindro que ocorre a fusão dos grânulos. O atrito da rosca com os grânulos somado ao aquecimento fornecido por resistências elétricas acopladas na parte externa do cilindro promovem a plastificação do material. Este elemento pode apresentar ou não válvulas de degasagem, ou seja, válvulas para a saída dos gases que são gerados durante este processo.
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Componentes da máquina
Rosca: A rosca se localiza dentro do cilindro. Ela efetua movimentos para frente e para trás por meio de uma bomba hidráulica. São os movimentos da rosca junto ao aquecimento do cilindro os fatores que determinam a velocidade da plastificação da resina polimérica. 
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Componentes da máquina
Válvula de retenção: Essa válvula tem como função evitar o retorno de material durante o processo de injeção, mantendo a pressão necessária para que a massa fundida preencha todas as cavidades do molde.
Bico de injeção: Conecta o cilindro e a bucha do molde. É comum encontrar bicos de injeção com resistências elétricas, pois com isso, mantém-se o aquecimento do material que passa por ele.
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Componentes da máquina
Sistemas hidráulicos: O sistema hidráulico é composto por bomba, motor, válvulas, tubulações e reservatórios. Esse conjunto apresenta inúmeras funções, dentre as quais podem ser citadas a movimentação do molde, o giro e avanço da rosca, o movimento dos pinos ejetores da peça, entre outras.
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Componentes da máquina
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Componentes da máquina
Placa fixa: Também é conhecida como placa estacionária. Tem sua estrutura fundida e é onde fica alocado o furo de centragem da máquina. Sua função é servir de apoio para uma das partes do molde e, no fechamento, suportar a pressão exercida pela placa móvel.
Este elemento deve ficar fixo ao molde por meio de ranhuras e furações com parafusos, em alguns casos. A placa também possui um furo no seu centro, que aloja o anel de centragem do molde. O anel de centragem permite o correto alinhamento entre bucha de injeção e o conjunto injetor da máquina.
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Componentes da máquina
Placa móvel: Executa o movimento para fechar e abrir o molde. Além dos movimentos, a placa deve suportar a parte do molde, que contém o sistema de extração da peça pronta. A fixação entre o molde e a placa é feita por ranhuras e furos, porém diferente da placa fixa, que não apresenta a furação central.
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Questões de fixação
1) Um processo de transformação de polímeros muito utilizado na região Nordeste do estado do Rio Grande do Sul é a injeção de termoplásticos. Um fenômeno que se observa neste tipo de processamento é a diferença das dimensões da peça injetada, após alcançar o equilíbrio térmico em temperatura ambiente, e o tamanho da cavidade em que a peça foi injetada. Este fenômeno é chamado de encolhimento ou contração. Há algumas recomendações que podem ser levadas em consideração para reduzir as contrações para a maioria dos polímeros. Dentre as recomendações listadas abaixo, identifique com “V” aquelas que são VERDADEIRAS e com um “F” aquelas que são FALSAS assinalando a seguir a alternativa correta, na sequência de cima para baixo:
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Questões de fixação
( ) Aumentar a temperatura do material reduz a contração da peça injetada.
( ) Aumentar a pressão da injeção reduz a contração da peça injetada.
( ) Reduzir a temperatura do molde reduz a contração da peça injetada.
( ) Diminuir a saída de ar da cavidade reduz a contração da peça injetada.
AV-V-F-F.
BF-V-F-V.
CV-F-F-V.
DF-V-V-F.
1)
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Questões de fixação
RESPOSTA
D - F V V F
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Questões de fixação
2) O diagrama abaixo representa a relação pressão versus temperatura (ou tempo) durante um ciclo de injeção. Os intervalos de tempo são representados pela sequência de 1 a 6.
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Questões de fixação
2) I. O tempo 3 corresponde ao tempo de empacotamento, o qual é definido pelo aumento rápido da pressão, provocando o empacotamento molecular. Nesse estágio, o fluxo no interior da cavidade se dá a uma taxa baixa.
II. O tempo 4 corresponde ao tempo de selagem, também conhecido como recalque. É o tempo no qual ocorre o resfriamento do canal de injeção, fazendo com que a pressão interna na cavidade aumente até a pressão remanescente.
III. O tempo 6 corresponde ao tempo de ejeção, que é o tempo necessário para a retirada da peça do interior do molde. Normalmente a pressão na peça não existe, pois a pressão é a mesma que a pressão atmosférica. Caso ocorra o acúmulo de pressão durante o processamento, poderão ocorrer defeitos na peça, tais como empenamento, tricas, etc.
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Questões de fixação
Assinale a alternativa em que toda(s) a(s) afirmativa(s) está(ão) CORRETA(S):
A Apenas a afirmativa III.
B Apenas as afirmativas II e III.
C Afirmativas I, II e III.
D Apenas as afirmativas I e III.
E Apenas a afirmativa II.
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Questões de fixação
2) RESPOSTA
D – I e III
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Questões de fixação
3) A empresa EM Injetados LTDA possui três máquinas iguais, sendo que cada uma delas foi preparada e apresenta os seguintes perfis de aquecimento:
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Questões de fixação
Escolha, dentre os grupos abaixo, qual o mais indicado para ser injetado em cada uma das máquinas mencionadas acima, respectivamente:
A Máquina 1: LDPE; Máquina 2: PC; Máquina 3: PMMA.
B Máquina 1: PVC; Máquina 2: PA 66; Máquina 3: POM.
C Máquina 1: PP; Máquina 2: ABS; Máquina 3: HDPE.
D Máquina 1: PA6; Máquina 2: PS; Máquina 3: HDPE.
E Máquina 1: POM; Máquina 2: ABS; Máquina 3: LLDPE.
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Questões de fixação
3) RESPOSTA
B
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Questões de fixação
4) No processo de injeção, o que deve ser feito quando se deseja aumentar o cisalhamento no cilindro de injeção?
Aumentar a pressão de retorno da rosca.
Diminuir a pressão de retorno da rosca.
Aumentara temperatura das zonas de aquecimento.
Aumentar a pressão de fechamento.
Resfriar o bico de injeção.
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Questões de fixação
4) Resposta
A
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Questões de fixação
5) No processamento de termoplásticos por injeção, com relação ao preenchimento do molde, afirma-se que:  
I. No preenchimento propriamente dito, é recomendável injetar 100% da massa possível para garantir o seu preenchimento completo.
II. A fase de recalque é responsável pelo envio do restante da massa, se necessário, e por manter  sob pressão a massa dentro do molde, para que esta não retorne.
III. A fase de pressurização é responsável pelo controle da rosca após a dosagem e pelo controle dimensional do produto. 
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Questões de fixação
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Questões de fixação
5) Resposta
A
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Questões de fixação
6) A velocidade de injeção é a velocidade com que a massa é enviada para dentro do molde durante a fase de preenchimento. Sendo assim, avalie as afirmações abaixo: 
I. Altas velocidades de injeção favorecem o aumento de tensões internas e a obtenção de ciclos mais curtos.
II. A velocidade de injeção é responsável por controlar as rebarbas da peça, manter a peça com baixo brilho e controlar o rechupe da peça.
III. Peças de espessuras maiores, como cabos de escovas, exigem uma injeção mais lenta para evitar marcas de fluxo.
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Questões de fixação
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Questões de fixação
5) Resposta
C
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6) No processo de injeção, uma rosca típicapossui três zonas principais. Em relação a essaszonas, marque a alternativa INCORRETA:  
a) Na zona de bombeamento, o polímero é dosado de forma intermitente e em quantidades desejadas, sendo que essa dose é acumulada defronte à rosca, onde fica depositado até o momento da injeção.
b) A função da zona de transição é comprimir efundir o material, continuar o bombeamento e, principalmente, misturar bem o material.
c) Na zona de alimentação, o polímero está na forma de grânulos ou pó e, gradativamente, deixa de ter viscosidade coulombiana para adquirir viscosidade newtoniana.
d) A zona de compressão contém sulcos profundo se é responsável por cerca de metade do comprimento total.
e) Na zona de controle de vazão é efetivada a mistura dos elementos e a temperatura é homogeneizada.
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6) Resposta
Letra D
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7) A injeção de produtos de PVC faz uso de equipamentos convencionais de moldagem do tipo rosca-pistão. Esses equipamentos possuem, dentro do cilindro de plastificação, uma rosca sem fim semelhante à utilizada no processo de extrusão com rosca única. A diferença básica entre os processos é que, no caso da injeção, a rosca possui em seu final um anel de bloqueio. Marque a alternativa que indica a função desse anel de bloqueio:
a) Impedir o refluxo do material plástico para a rosca durante a injeção.
b) Permitir o bloqueio da passagem de material plástico durante a dosagem.
c) Comprimir o material desde a sua entrada até a sua saída.
d) Somente deve ser utilizado com PVC rígido e polímeros amorfos.
e) Somente deve ser utilizado com PVC rígido e polímeros semi-cristalinos.
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7) Resposta 
Letra A
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Até a próxima aula!!