A moldagem por inserção é uma técnica de moldagem por injeção com propriedades semelhante à sobremoldagem. Esta técnica é amplamente utilizada em várias indústrias para criar componentes altamente funcionais. Engenheiros e designers de produtos usam o guia de projeto de moldagem por inserção para garantir a combinação eficiente de peças de plástico e inserções de metal com rosca.
Este artigo explora a técnica de moldagem por inserção, examinando os processos envolvidos. Em seguida, forneceremos diretrizes de projeto detalhadas para moldagem por inserção para ajudá-lo a obter os melhores resultados do processo. Vamos direto ao assunto.
Capacidades de Moldagem de Inserção
Geralmente, inserir moldagem envolve o uso de inserções roscadas para reforçar as propriedades mecânicas e a funcionalidade dos componentes plásticos. Ele fornece um método eficaz de fixação desses materiais em vez de usar a montagem repetida. Aqui está uma olhada em como funciona o processo de moldagem por inserção.
Preparar o Maquinário
A técnica de moldagem por inserção requer máquinas de moldagem de ponta para a fabricação do produto. Essas máquinas geralmente são verticais e projetadas explicitamente para moldagem por meio de moldagem por injeção de pastilhas. Além disso, as máquinas vêm com um conjunto de diretrizes de design para moldagem por injeção que a equipe de engenharia precisa seguir.
É imperativo configurar a máquina para as especificações desejadas de acordo com o projeto da peça.
O maquinário usado para moldagem por inserto tem tolerância apertada que garante a precisão das peças fabricadas. Um pequeno erro no tolerâncias de moldagem por injeção pode levar à falha de tal produto.
Carregar inserções no molde
Vários insertos estão disponíveis para uso na engenharia de projeto de peças moldadas. As inserções usadas na moldagem de plástico geralmente são feitas de aço inoxidável, latão ou aço comum. Esses moldes geralmente apresentam superfícies rosqueadas para maior adesão ao produto.
Os moldes são posicionados na máquina verticalmente, seja através usinagem CNC ou à mão. O processo de inserção automatizado envolve o uso de braços robóticos para inserir os componentes no molde. Como resultado, você pode ter certeza de eficiência, consistência e precisão. Além disso, as máquinas automatizadas são mais rápidas e podem suportar níveis de temperatura mais altos durante a moldagem.
Por outro lado, a inserção manual é uma excelente escolha para produção de baixo volume. Esse processo garante a presença de um operador em tempo integral para realizar inspeções detalhadas das peças. No entanto, a inserção manual pode afetar a repetibilidade e a precisão. Além disso, a alta temperatura do processo de moldagem pode ser um problema para os operadores que inserem manualmente.
Após a inserção do molde, o molde manterá sua posição durante o processo de moldagem por inserção com a ajuda da gravidade. Neste ponto, o plástico fundido pode ser injetado no molde e fechado. A injeção é feita sob alta pressão para forçar o resina plástica derretida para preencher todas as partes do molde. Consequentemente, garante que o plástico adira totalmente às inserções.
Molde
Moldar o componente plástico é o próximo passo quando tudo estiver pronto. O plástico fundido entra na cavidade, cobrindo o inserto cuidadosamente posicionado. É essencial manter a temperatura constante durante o processo de moldagem para garantir uma solidificação uniforme.
Manter a pressão de retenção também ajudará a reduzir o efeito de encolhimento e garantir que não haja refluxo nos barris. O tempo do ciclo de moldagem depende da natureza dos materiais e do tamanho do componente pretendido.
Considerações antes Design de Moldagem de Inserção
É crucial ter uma compreensão profunda do guia de projeto de moldagem de inserção. Aqui estão alguns dos fatores críticos a serem considerados no design do produto:
Tamanho e profundidade da peça
O tamanho e a profundidade das peças devem ser considerados ao fazer um projeto de molde de inserção. Esses parâmetros determinarão quanto tempo levará o processo de moldagem. Algumas peças exigirão o projeto e a produção de novos moldes, aumentando o tempo e os custos de fabricação. Seria melhor usar pastilhas com recartilhamento arredondado, pois não deve haver cantos vivos.
Volume de produção
O volume de produção de peças plásticas moldadas determina se o fabricante usará carregamento automatizado ou manual. O carregamento automático é mais rápido e preciso. No entanto, envolve o uso de máquinas CNC altamente avançadas, o que pode aumentar custos de moldagem por injeção. Portanto, escolher o carregamento adequado envolve praticar uma análise de custo-benefício e entender os requisitos de produção.
Aplicação do produto
A aplicação do produto é um dos fatores mais críticos a serem considerados ao planejar um projeto para moldagem por inserção. Este processo é compatível com uma ampla gama de materiais. No entanto, seria melhor identificar o material ideal para cada aplicação.
Orçamento do projeto
Para peças sensíveis ao custo, é essencial considerar o orçamento do projeto. O orçamento inclui o custo dos insertos e o custo da contratação de um parceiro de fabricação. Além disso, outro elemento de custo a ser considerado é o aumento do preço de uma peça moldada causado pela adição de insertos.
Diretrizes de projeto para moldagem por inserção
Aqui estão algumas diretrizes de projeto para moldagem por inserção a serem consideradas ao usar moldagem por injeção com inserções de metal.
Evite Cantos Agudos
Os cantos vivos contribuem para o estresse dos componentes, tornando-os potenciais pontos de falha no processo. Eles aumentam os custos de produção para peças plásticas de moldagem por injeção, pois a criação do molde exige Usinagem EDM. No entanto, os cantos arredondados facilitam o fluxo de material através dos moldes. Cantos arredondados e transições suaves reduzem as tensões nas paredes do molde. Ao mesmo tempo, eles diminuem as diferenças nas taxas de encolhimento à medida que o material esfria.
Mantenha a espessura uniforme ao projetar os cantos. Certifique-se de que o raio interno não tenha menos da metade da espessura da sua parede. O raio externo também deve ser a soma do raio interno e a espessura da parede.
Otimizar ângulos de inclinação
As retrações ocorrem quando a resina plástica fundida esfria, causando o travamento da peça no molde. O ângulo de inclinação permite a fácil remoção de peças de plástico quando ocorre o encolhimento. Adicionar um ângulo de inclinação baixo às peças geralmente leva a anormalidades estéticas nas peças, conhecidas como marcas de arrasto. Esses defeitos de moldagem por injeção ocorrem devido à aderência das peças ao molde.
O sistema CAD pode ajudá-lo a otimizar facilmente seus ângulos de inclinação. No entanto, seria melhor fazer isso no estágio final do projeto para evitar complexidades. Geralmente, os padrões padrão de textura do molde incluem 1 a 2 graus do ângulo de inclinação por lado e 3 a 5 graus do ângulo de inclinação por lado para textura adicional. Além disso, considere usar 5 graus ou mais de ângulo de rascunho por lado para textura mais pesada.
Inserções de design
Uma regra prática padrão a ser considerada ao projetar inserções na moldagem por inserção é garantir que elas permaneçam pequenas em relação aos componentes plásticos nos quais você deseja incorporá-las. Tal como acontece com o guia de design de sobremoldagem, um mínimo de 0.016 polegadas (0.4 mm) da inserção deve se estender para dentro da cavidade do molde para evitar marcas de afundamento na peça de plástico. Da mesma forma, a moldura abaixo do inserto deve ter pelo menos um sexto do diâmetro do inserto.
Diâmetro do ressalto adequado
Uma saliência é um recurso saliente em uma peça moldada, fortalecendo as ranhuras ou orifícios projetados na superfície da peça. Bosses são comuns em peças que requerem montagem, como um receptáculo para um parafuso. Geralmente, o diâmetro do ressalto padrão a ser adicionado deve ser 1.5 vezes o diâmetro da pastilha. No entanto, as inserções pós-moldadas geralmente prensadas a frio no furo precisam de um diâmetro de saliência maior para suportar maior tensão.
Use resinas duráveis
A trinca retardada no plástico que envolve os insertos de metal é um dos defeitos mais comuns associados à moldagem por insertos. Esse defeito geralmente ocorre quando os projetistas não consideram a tensão de aro moldada da inserção. As duas partes do componente podem se separar facilmente quando a resina injetada encolhe e esfria. Consequentemente, eles podem eventualmente ser danificados. Portanto, é aconselhável usar resinas fortes e mais duráveis para melhor alongamento e qualidades de resistência ao desgaste.
Considere a ligação de metal
A ligação de metal é outro fator crucial a ser considerado no guia de projeto de moldagem por inserção. Embora os componentes sobremoldados possam se beneficiar das ligações químicas entre as camadas de várias resinas termoplásticas, os insertos metálicos não estabelecem ligações químicas com os componentes plásticos sobremoldados. Portanto, você deve projetar os componentes de plástico e metal de forma que eles se unam mecanicamente.
Espessura da parede do molde
A espessura da parede influencia os principais recursos, como funcionalidade, estética e custos de fabricação. Considerar cuidadosamente a espessura da parede ajudará a evitar modificações constantes no molde e evitar atrasos dispendiosos. Paredes excessivamente finas podem exigir pressão excessiva ou podem levar ao aprisionamento de ar dentro do plástico. Da mesma forma, paredes excessivamente espessas serão mais caras devido ao maior uso de materiais e ciclos de máquina mais longos.
A espessura de parede padrão para a maioria das peças plásticas moldadas varia de 0.080 a 0.160 polegadas, dependendo do material. No entanto, é essencial manter uma espessura de parede uniforme, pois a espessura desigual da parede resulta em complicações de controle dimensional.
Materiais para moldagem por inserção
O processo de moldagem por inserção é compatível com diversos materiais de moldagem. Engenheiros e projetistas geralmente decidem sobre os materiais mais adequados com base nos requisitos dos produtos finais pretendidos.
Aqui estão os materiais mais comuns:
Termoplásticos
Esses materiais são ecologicamente corretos porque você pode usá-los várias vezes. Eles têm excelente resistência química e são ideais para garantir variação e brilho no método de moldagem por inserção. Aqui estão os tipos comuns de termoplásticos:
- Poliestireno. O poliestireno é um plástico leve e transparente com baixo ponto de fusão. É resistente a bases e ácidos, tornando-o adequado para produtos convencionais diários, como dispositivos médicos e produtos de consumo.
- polietileno. Esta variante do polímero termoplástico é geralmente leve e possui alta tenacidade, além de sua resistência ao produto químico. Possui propriedades dielétricas e de impermeabilidade. Materiais termoplásticos de polietileno comuns incluem LDPE, HDPE e MDPE.
- Nylon. Este polímero termoplástico é naturalmente sólido e resistente. É resistente a produtos químicos e abrasões também. Tem um ponto de fusão relativamente alto, tornando-o um substituto ideal para o metal em diversas aplicações. Como resultado, é popularmente procurado para aplicação em produtos pesados usados na fabricação e extração.
Termofixos
Os termofixos são quase semelhante aos termoplásticos. No entanto, esses polímeros plásticos não podem ser reutilizados ou reciclados. Os fabricantes dificilmente usam termofixos, pois não são muito econômicos ou ecológicos. Alguns dos termofixos comumente usados são:
- Epóxi. Esta é uma variante dos termofixos que endurece/solidifica permanentemente após o processamento sem ponto de fusão. Consequentemente, isso os torna muito adequados para usos desafiadores. Possuem excelente aderência e alta resistência a produtos químicos e ao calor.
- fenólico. Fenólico é um material termofixo com alta resistência a produtos químicos e eletricidade. Ele pode suportar o calor e possuir dureza excepcional e estabilidade dimensional. As resinas fenólicas são adequadas para a fabricação de equipamentos elétricos, placas de circuito, etc.
Elastômeros
Os elastômeros são polímeros naturais e sintéticos com propriedades próximas à borracha. Os engenheiros usam elastômeros em várias aplicações devido à sua excelente elasticidade e reciclabilidade. Sua natureza ecológica os torna principalmente adequados para fazer vários produtos automotivos de plástico e eletrodomésticos. Alguns dos tipos de elastômeros comumente usados são a borracha natural e o poliuretano:
- Borracha natural. Esta resina é muito flexível e durável. É adequado para a fabricação de pneus e diversos eletrodomésticos.
- Poliuretano. Possui excelente resistência à abrasão, bem como maior resistência ao desgaste. O plástico tem alta elasticidade e resistência ao impacto. Além disso, sua resistência a altas temperaturas permite que ele dure mais do que a maioria dos materiais.
Escolha Adequado Inserções Roscadas
A moldagem por inserção é comumente usada para adicionar parafusos roscados em materiais pais. É útil para fabricar componentes como placas de terminais e computadores, caixas de instrumentos, itens automotivos, equipamentos de comunicação, equipamentos eletrônicos e produtos aeroespaciais.
Os fabricantes costumam usar rebaixos para prender o fixador aos materiais originais. Da mesma forma, um padrão de ranhura helicoidal ajuda a adicionar resistência à tração e torção aos produtos. Ele protege os produtos contra defeitos de “torque out” e “pull out”.
A tecnologia de inserção rosqueada é popular e fornece implantes específicos para resultados excepcionais. Geralmente, os fixadores são feitos de latão, embora o alumínio e o aço inoxidável sejam materiais adequados. Essas inserções podem ser inseridas por ultrassom, moldadas (usando moldagem por inserção) ou forçadas com calor.
No entanto, a moldagem por inserção oferece qualidades mecânicas aprimoradas, uma taxa de fabricação mais rápida e mais precisão. É crucial que sua escolha de fixadores roscados e suas instalações possam suportar os requisitos de carga do projeto.
Conduza um programa de teste completo
A realização de um programa completo de teste de uso final é essencial na moldagem por inserção. Ajuda a detectar prováveis falhas ou complicações na fase de protótipo do seu desenvolvimento. Seu programa de teste deve incluir parâmetros semelhantes ao intervalo ao qual o produto pode ser exposto. Por exemplo, você deve usar ciclos de temperatura e pressão que reflitam as aplicações do produto.
Por que você deve escolher a moldagem por inserção?
A moldagem por inserção é uma técnica popular e altamente especializada, adequada para várias aplicações industriais, como componentes elétricos, automóveis, utensílios de cozinha, móveis residenciais, etc. É ideal por diversos motivos, incluindo:
Maior flexibilidade e confiabilidade do projeto
A moldagem por inserção oferece um nível irrestrito de configurações de acordo com a preferência dos projetistas. O processo geralmente permite a incorporação de várias formas e padrões. Por exemplo, você pode incluir recursos em peças plásticas para torná-las mais resistentes do que a maioria dos produtos convencionais.
Além disso, esse processo permite uma transição eficiente e perfeita das peças plásticas para as metálicas. Como o termoplástico pode segurar os insertos com firmeza, ele evita o afrouxamento. Além disso, evita falhas de projeto, como terminações inadequadas e desalinhamento, aumentando a flexibilidade e a confiabilidade do projeto.
Redução no custo de montagem
A moldagem por inserção oferece uma fabricação econômica como resultado de sua natureza de injeção única. Além disso, sua relação custo-benefício se deve à sua capacidade de impedir a montagem pós-moldagem e a instalação de peças separadas. Consequentemente, a eliminação desses processos limita o desperdício de movimento e otimiza o tempo de produção. A moldagem por inserção oferece uma técnica de moldagem econômica e rápida com maior eficiência e máquinas de injeção vertical.
Ambiente amigável
A técnica é um processo de produção ecologicamente correto. Ele usa apenas a quantidade necessária de plástico para criar peças, melhorando assim a sustentabilidade. Além disso, o processo favorece a reciclagem de materiais plásticos, o que ajuda a reduzir o desperdício.
Redução de tamanho e peso
Os fabricantes usam menos material na moldagem de inserção, reduzindo o desperdício e os custos. Além disso, o método evita o uso de fixadores e conectores, tornando os componentes moldados menores em tamanho e leves. Essa técnica é uma excelente opção para melhorar a resistência das peças, pois incorpora a resistência dos insertos metálicos em componentes plásticos.
Crie Protótipos e Peças Fortes Moldadas por Inserção
A moldagem por inserção elimina as complexidades de integração de componentes para produzir peças substanciais sem procedimentos secundários que poderiam aumentar os custos de produção. Essa técnica é compatível com uma gama mais ampla de opções de materiais e aplicações de uso final.
Tendo discutido o guia essencial de design de moldagem por inserção, o processo pode ser bastante complicado. Portanto, você precisa de um parceiro de moldagem por injeção profissional e confiável como a RapidDirect. Oferecemos uma ampla gama de serviços de moldagem por inserção para garantir que suas peças atendam a todos os requisitos sem exceder os prazos de produção.
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