A capacidade de injeção define o volume máximo de plástico fundido que uma máquina pode fornecer por ciclo. Um cálculo preciso evita injeções incompletas, excesso de material e desperdício, além de garantir que o volume da cavidade do molde seja compatível com o volume da máquina.
A capacidade de injeção corresponde ao volume máximo de material fundido deslocado pela rosca durante um curso completo para a frente. Existem dois métodos de cálculo: a capacidade volumétrica, baseada na geometria da rosca, e a capacidade ponderal, baseada na densidade do material.
O método volumétrico calcula o volume cilíndrico entre as posições da rosca. O método de peso converte o volume em massa usando a densidade, resultando na especificação de peso da injeção publicada nas fichas técnicas da máquina.
A capacidade volumétrica de injeção é igual ao curso da rosca multiplicado pela área da seção transversal do cano. O curso da rosca representa a distância linear percorrida pela rosca da posição de recuperação até a posição de injeção completa. A área da seção transversal do cano é igual a pi multiplicado pelo quadrado do raio interno do cano.
O diâmetro interno do cilindro deve corresponder ao diâmetro externo da rosca, com uma folga de 0.05 a 0.15 mm. Essa folga permite a rotação da rosca, mantendo a vedação por pressão. O cálculo da área efetiva utiliza o diâmetro interno do cilindro, e não o diâmetro da rosca, porque o material fundido preenche o espaço anular durante a injeção.
A capacidade de dosagem por peso é igual à capacidade volumétrica multiplicada pela densidade do material. Diferentes polímeros têm densidades diferentes, o que significa que a mesma máquina produz pesos de dosagem diferentes para materiais diferentes. O PP, com 0.90 g/cm³, produz doses mais leves do que o PC, com 1.20 g/cm³, mesmo com a mesma capacidade volumétrica.
As fichas técnicas das máquinas publicam o peso da granalha usando a densidade do PS como referência. Os usuários recalculam o peso real da granalha multiplicando a capacidade nominal do PS pela razão entre a densidade do material alvo e a densidade de referência do PS.
Obtenha o diâmetro interno do cano. A partir das especificações da máquina. Esse valor normalmente varia de 30 mm para máquinas pequenas a 120 mm para máquinas grandes. Registre em milímetros.
Calcule a área da seção transversal do barril. Usando a fórmula: área (cm²) é igual a pi multiplicado por (diâmetro/2)² dividido por 100. Converta o diâmetro de mm para cm antes de elevar ao quadrado.
Determine o curso máximo do parafuso Conforme a ficha técnica da máquina. O curso da rosca varia de 60 a 300 mm, dependendo do tamanho da máquina. Cursos mais longos proporcionam maior capacidade volumétrica por ciclo.
Calcular capacidade volumétrica de injeção Utilizando a fórmula: volume (cm³) é igual à área (cm²) multiplicada pelo curso (cm). Converta o curso da rosca de mm para cm antes da multiplicação.
Selecione a densidade do material alvo De acordo com a ficha técnica do material, as densidades comuns incluem PP com 0.90, PE com 0.95, PS com 1.05, ABS com 1.07, PA com 1.14 e PC com 1.20 g/cm³.
Calcule a capacidade de peso do disparo Utilizando: o peso da injeção (g) é igual à capacidade volumétrica (cm³) multiplicada pela densidade do material (g/cm³). Compare esse valor com o volume total da cavidade do molde mais o volume do sistema de canais de alimentação.
Verificar a relação entre capacidade e cavidades A taxa de disparo deve estar entre 40 e 80%. Operar abaixo de 40% desperdiça energia da máquina. Operar acima de 80% acarreta o risco de disparos incompletos devido ao tempo de recuperação insuficiente.
Descasamento de capacidade insuficiente Isso ocorre quando a capacidade de injeção cai abaixo do volume total da cavidade e do canal de alimentação. A máquina não consegue preencher o molde completamente, produzindo injeções incompletas e defeitos dimensionais.
Descasamento de capacidade excessiva Isso ocorre quando a capacidade de injeção excede em muito o volume do molde. O excesso de material fundido permanece no cilindro entre os ciclos, causando degradação do material devido à exposição prolongada ao calor e ao aumento do tempo de resfriamento por ciclo.
Faixa de capacidade ideal O objetivo é atingir de 40 a 80% da capacidade de injeção nominal para o volume real de preenchimento do molde. Essa faixa proporciona uma margem de recuperação adequada sem excesso de material fundido residual no cilindro.
Considerações sobre múltiplas cavidades Adicione o número de cavidades multiplicado pelo volume de uma única cavidade mais o volume total do canal de alimentação para determinar a capacidade de injeção necessária por ciclo.
|
Moldura da Máquina |
Diâmetro do barril |
Curso máximo do parafuso |
Capacidade Volumétrica |
Peso do Chute (PS ref) |
|---|---|---|---|---|
|
50 tonelada |
30 mm |
80 mm |
56.5 cm ³ |
59 g |
|
100 tonelada |
45 mm |
120 mm |
190.9 cm ³ |
200 g |
|
200 tonelada |
60 mm |
180 mm |
508.9 cm ³ |
534 g |
|
400 tonelada |
80 mm |
240 mm |
1206.4 cm ³ |
1267 g |
|
800 tonelada |
100 mm |
280 mm |
2199.1 cm ³ |
2309 g |
|
1500 tonelada |
120 mm |
300 mm |
3392.9 cm ³ |
3563 g |
Multiplique o peso de injeção classificado para PS pela razão entre a densidade do seu material e 1.05 g/cm³. Para PP, multiplique por 0.90/1.05, que é igual a 0.857. Uma máquina com capacidade de injeção de 200 g para PS produz 171 g de PP por ciclo.
A máquina produz injeções incompletas com preenchimento insuficiente das cavidades. O aumento da pressão de injeção não compensa o volume insuficiente de material fundido. A solução requer uma estrutura de máquina maior ou a redução do volume total das cavidades, removendo-as do projeto do molde.
A capacidade de injeção em termos volumétricos permanece constante independentemente da temperatura. A capacidade em peso diminui ligeiramente em temperaturas de fusão mais elevadas, porque a densidade do polímero reduz com a expansão térmica. A diferença prática é inferior a 2% nas faixas normais de temperatura de processamento.
A profundidade da rosca e a taxa de compressão determinam o volume efetivo de material fundido disponível por ciclo. Roscas de uso geral com compressão moderada fornecem a capacidade nominal. Roscas de alta compressão para materiais de engenharia podem fornecer de 5 a 10% menos volume efetivo devido a canais de dosagem mais profundos.
Operar com menos de 20% da capacidade nominal de disparo cria um tempo de residência excessivo para o material fundido no cilindro. A degradação do material devido ao aquecimento prolongado produz descoloração, redução das propriedades mecânicas e potencial geração de gases. A utilização mínima recomendada para fins práticos é de 40% da capacidade nominal.
O cálculo da capacidade de injeção requer o diâmetro do cilindro, o curso da rosca e a densidade do material como dados de entrada, aplicados por meio de uma fórmula volumétrica simples. A correspondência entre a capacidade calculada e o volume do molde, com uma utilização entre 40% e 80%, garante a eficiência da produção sem o risco de injeção incompleta ou degradação do material.
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