Sistema de Implementação de Vacuum
O que é uma peça bem injetada?
Uma peça:
com boa aparência visual
sem marcas ou chupagem
com estrutura equilibrada
sem rebarbas e linhas de união
com cor uniforme e boa resistência mecânica
e tudo alcançado em um ciclo ótimo de injeção
A forma e tamanho da entrada de material, a localização dos circuitos de refrigeração, a quantidade e distribuição dos ejetores, a seleção dos aços que são utilizados na ferramenta são elementos muito importantes para conseguir um produto excelente. Porém, na maioria dos casos, não é levado em conta um fator vital para conseguir essa ótima qualidade. Esse fator é o AR!
O que é uma peça bem injetada?
Ao fechar o molde, o mesmo ar que nos envolve fica retido na cavidade e no momento da injeção, esse ar é encurralado, aquecido e comprimido pelo próprio plástico, oferecendo resistência importante ao enchimento da cavidade. Essa mesma massa plástica vai impulsionando o ar para retirá-lo do molde através das pequenas folgas dos ejetores, artifícios criados para essa finalidade, inserção de material poroso, ranhuras na periferia da cavidade, etc, dificultando o livre preenchimento.
Em muitos casos, para conseguir preenchimento ótimo da cavidade do molde, é necessário aumentar a fluidez do plástico com o aumento da temperatura de injeção; em outros aumentando a pressão de injeção, às vezes aumentando a entrada de material em outros canais maiores de distribuição, etc…mas em todas essas situações, os parâmetros da injeção estão sendo alterados, o que pode repercutir em menor resistência mecânica do produto, maior consumo de eletricidade, ciclos de injeção mais longos, acabamentos mais trabalhosos, e em muitos casos, danos ao aspecto visual, também zonas queimadas por gases acumulados ou soldas com linhas visíveis de união, e assim fazem com que as peças precisem de segundas operações para chegar a um bom produto industrial.
A alternativa para um produto melhor
A CUMSA desenvolveu um sistema para solucionar esse problema. É a aplicação do sistema venturi em cada molde, que através da pressão de ar de 6 bars, é possível eliminar o ar da cavidade do molde antes de iniciar o ciclo de injeção.
A variação da solução proposta comparada com o sistema tradicional está em, principalmente, conseguir a estanqueidade da cavidade do molde. Contrariamente ao que vem sendo feito atualmente, que é criar uma série de saídas de ar, que na maioria dos casos não alcançam seu objetivo, o que também provocam uma série de inconvenientes que impactam na qualidade do produto final, afetando o aspecto visual, assim como a resistência mecânica, descoloração ou deformação por tensões internas.
A alternativa para um produto melhor
O sistema CUMSA transforma os 6 bares em pressão negativa, já que o ar da cavidade é aspirado ao invés de expulso. O vácuo criado no interior da cavidade permite ao plástico uma distribuição uniforme e enchimento sem esforço, usando apenas a pressão da injeção com a ajuda do vácuo. As melhorias com esse sistema podem ser observadas na qualidade do produto final, também na redução substancial do ciclo de injeção.
Para conseguir ponto “ótimo” de vácuo, é necessário conseguir o fechamento “hermético” da cavidade. Mas a teoria é sempre diferente da prática, e por isso é importante notar o momento real; o fato é que o ajuste em cada molde será diferente.
O molde “perfeito” simplesmente não existe. Os artifícios, peças móveis, ejetores, deslizantes, etc., fazem com que seja impossível conseguir um fechamento “hermético” como um todo. Portanto, há a necessidade de encontrar a maneira de poder combater essas faltas de “estanqueidade”, com alternativas válidas que possam equilibrar as “fugas de vácuo” do molde antes de realizar a injeção.
Como funciona o sistema CUMSA?
O sistema é composto por um “venturi” como unidade de aspiração, um leitor de vácuo, uma válvula para “abrir ” e “fechar” a passagem de aspiração, e ejetores de sucção com tampões de estanqueidade para evitar escapes; dispõe ainda de um perfil de vedação de silicone para evitar entradas de ar pela linha de divisão do molde.
O que é o venturi?
O venturi apenas utiliza ar para aspirar ou succionar, portanto não há mais “força” que o próprio ar. O princípio do venturi confirma que um fluido em movimento dentro de um canal fechado (cavidade) diminui sua pressão ao aumentar a velocidade depois de passar por uma zona de menor seção, produzindo aspiração de todo o fluido deste canal.
Como aplicar o sistema em um molde convencional
Todos os moldes devem estar construídos de forma que não possam gerar rebarbas, portanto quer dizer que o molde, em todo seu perímetro, deve estar “minimamente” ajustado.
Ao fechar o molde, a pressão do ar é conectada à válvula e à unidade de aspiração, o ar da cavidade passa a ser absorvido rapidamente pelo “venturi” através da etapa de aspiração da válvula. Ao chegar ao valor selecionado no leitor de vácuo, este fecha a passagem de ar da válvula e envia um sinal para que seja realizada a injeção, o venturi continua succionando o ar através dos ejetores durante todo o ciclo de injeção, ao finalizar, a passagem de ar deve ser fechada.
Como aplicar o sistema em um molde convencional
O período de tempo mais crítico para manter o nível de vácuo selecionado é o que transcorre desde o fechamento da válvula até o momento da injeção, já que nesse momento somente a aspiração contínua através dos ejetores de sucção. A vazão que pode ser aspirada neste momento está condicionada pelo número deles e diâmetros.
Não há uma fórmula matemática para determinar o número necessário de ejetores de sucção para equilibrar as “fugas” de um molde, mas o que é claro é que quanto maior precisão no ajuste do molde, menor necessidade deles.
Como aplicar o sistema em um molde convencional
Os ejetores de sucção (VP) podem ficar na mesma unidade prevista para os ejetores convencionais e a diferença, quando comparados aos ejetores convencionais, é que são usinados com tolerância maior, e além disso, incluem uma saída de gases de forma helicoidal devidamente dimensionada, que permite a fuga ou absorção do ar ao mesmo tempo que impossibilita a filtração do material injetado.
Cada um dos ejetores é composto por capacidade de sucção conhecida, portanto, para equilibrar as fugas, a sucção deve ser continuada através de um número determinado de ejetores, para manter o nível de vácuo obtido.
Para determinar o volume de ar a “esvaziar” de uma determinada cavidade, é necessário conhecer aproximadamente o volume a injetar, ou simplesmente o peso total da injeção. Conhecendo as densidades habituais que oscilam entre 0,95-1,3 gramas/cm3, pode-se aplicar o equivalente a 1c/l
= cm3, e tomar esses dados como base de informação.
Como aplicar o sistema em um molde convencional
A regra de ouro do sistema é…VAZÃO DE ASPIRAÇÃO…principalmente nos primeiros momentos do enchimento da cavidade, que é quando há ar equivalente ao volume. Quanto maior o volume de ar extraído e menor o volume a ser extraído, mais difícil e lento é o enchimento da cavidade, até chegar ao ponto em que praticamente não se pode extrair mais ar, e é nesse momento que deve-se conseguir manter o nível de vácuo obtido através dos ejetores.
Em todos os casos, é considerada a pressão atmosférica que nos envolve, portanto quanto maior a altitude, menor pressão atmosférica. Por exemplo, ao nível do mar, a pressão atmosférica é 1 bar/cm2, enquanto que a 10.000 metros de altura, essa mesma pressão é 0 bar/cm2. Portanto, no pior dos casos, será necessário succionar o ar com o máximo de 1 bar de pressão atmosférica. Nosso sistema de vacuum retirará o ar desde o ponto pré-selecionado do controlador. É importante levar em conta que a depressão não existe, somente existe um valor negativo de tal ponto 0, que é no máximo de -0.90 mBar.
Como aplicar o sistema em um molde convencional
Devido à pressão máxima a eliminar que é de 1 bar/cm2, e o vácuo máximo que se pode obter tem o valor relativo de 0,9 % dessa pressão, é considerado que o diferencial de pressão ou pressão negativa é mínimo; entretanto existe uma grande diferença entre injeção com ar atmosférico dentro da cavidade ou da pressão negativa mais ou menos acentuada dela.
Em provas empíricas, está demonstrado que a partir de um nível de vácuo relativo, superior a 30% já podem ser apreciadas melhorias visuais no aspecto da peça injetada, portanto quanto maior o nível de vácuo obtido, maior a qualidade do produto final.
Como deixar os moldes “herméticos”
É praticamente impossível criar estanqueidade total, mas para conseguir o maior nível possível, pode-se colocar uma vedação em todo o perímetro exterior. A vedação, por ser elástica, permite um fechamento de estanqueidade que representa grande melhora. Cada molde tem suas próprias particularidades e por isso, as soluções mais apropriadas devem ser aplicadas a cada caso.
Como deixar os moldes “herméticos”
Para ajudar a conseguir boa estanqueidade do sistema ou menor propensão à entrada de ar na cavidade, é a pequena margem que existe para superar o diferencial de 0,9 bar.
Ao falar de “pressão” interior da cavidade, o que deve ser evitado é a pressão externa, que é igual ou inferior a 1 bar, e que pode entrar na cavidade e tentar equilibrar as pressões. Por isso, é necessário tentar ajustar todos os componentes do molde ao máximo.
Como deixar os moldes “herméticos”
Uma forma gráfica de visualizar este problema é comparar a mesma superfície de 2 formas diferentes. Considerando que para aspirar o ar é necessária a máxima vazão de fluxo, quanto mais estreita a abertura por onde o ar pode escapar, maior será a dificuldade para se ter sucesso. Portanto, um molde que não permita uma válvula (VV) ou um sistema de abertura e fechamento por onde possa passar o ar livremente, talvez resultados ótimos não sejam alcançados.
Nesse esquema, pode-se avaliar duas aberturas diferentes, mas com a mesma superfície de fuga equivalente a 25mm2. Entretanto, a olho nu é possível entender que a superfície de 5×5 terá uma fuga mais fácil que a de 250 x 0,1. Isso é o que ocorre na verdade quando a diferença de pressão é mínima; a fuga de ar da abertura 5×5 terá
um escape livre por turbulência, enquanto que o escape de 250 x 0,1 precisará de fuga linear, e esta não tem praticamente nenhuma força para impulsionar através de uma abertura mínima a mesma velocidade de escape pois isso exigiria uma pressão maior de impulso para conseguir o efeito “fuga”, com o mesmo espaço de tempo.
Como deixar os moldes “herméticos”
Na realidade, como mínimo, pode-se conseguir 0,1 bar/cm2 de “pressão“, e máximo de 1 bar/cm2 no interior da cavidade. A pressão atmosférica exerce pressão sobre esse diferencial, por isso é necessário obter um ajuste máximo para evitar que a pressão exterior volte a entrar na cavidade.
Para minimizar as fugas ou escapes de vácuo, é necessário o máximo estrangulamento das zonas mal ajustadas; e assim conseguir atrasar o tempo que esse ar precisa
para voltar a equilibrar as duas pressões. Conseguindo “aumentar” esse espaço de tempo antes de realizar a injeção, a finalidade proposta será alcançada.
Como selecionar o sistema de venturi correto
Há três modelos disponíveis de venturi :
O modelo de 20 l/min tem capacidade de sucção de 20 litros de ar por minuto, o que pode ser adequado para moldes de até, no máximo, injeção de 750 gramas.
O modelo de 40 l/min para moldes de até 2000 gramas.
O modelo de 60 l/min para moldes de até 4000 gramas.
Como selecionar o sistema de venturi correto
O modelo VK, com apenas um sensor de pressão, realiza todas as funções do processo. Ao fechar o molde, o circuito de ar é conectado e ao alcançar o nível de vácuo desejado, a válvula é fechada e o sinal de injeção é emitido. A sucção continua através dos ejetores, e termina com o sinal para fechar a passagem de ar e dar o processo todo como finalizado. O processo é repetido com o novo fechamento do molde, e assim, de forma totalmente automática, os melhores parâmetros do processo de fabricação são obtidos.
Quando o volume de vácuo necessário é alto, e portanto é realizado em muito tempo, ou existem muitas fugas na cavidade do molde, pode ser aplicada uma ajuda extra, adicionando um ou vários Vacuumjet+.
IMPORTANTE: em todos os casos, a melhor maneira de succionar o ar é através da válvula. Com a passagem de sucção limitada, todo o potencial do sistema não é aproveitado.
Como selecionar o sistema de venturi correto
Cada Vacuumjet indica a quantidade de ar que pode absorver em um minuto. Esses dados estão baseados em condições ótimas de umidade e temperatura, e em cavidades fechadas hermeticamente, portanto sua “leitura” deve ser usada unicamente como valor de referência e para melhor compreensão da versatilidade do sistema.
Os ejetores de sucção são hastes ejetoras ou tubulares de expulsão que têm uma ranhura helicoidal usinada em uma extremidade, e com determinadas dimensões que permitem aumentar o fluxo de ar a succionar. Devem estar conectados através do canal de aspiração. O comprimento de cada haste deverá ser cortado, e através de ranhuras de posição, serem acomodadas em aneis de segurança que têm a função de cabeça do ejetor. Também podem ser usadas as bases automáticas, que permitem a mudança dos ejetores pela linha de divisão do molde.
Devido a passagem limitada do valor do ar que pode ser aspirado através dos ejetores de vácuo, não é aconselhável usar ejetores com menos de 6 mm de diâmetro.
Como selecionar o sistema de venturi correto
No quadro anexo, estão indicados os valores máximos de aspiração desses ejetores.
A qualquer momento, pode-se trocar um ejetor tradicional por um de sucção para aumentar a capacidade de aspiração, mas será necessário conectá-lo sempre ao canal de sucção, e também utilizar um tampão de ajuste.
Os ejetores tradicionais nunca devem estar conectados ao canal de vácuo, já que isso produziria fuga.
Ao projetar o molde, é importante definir a posição dos ejetores de sucção, já que têm de estar conectados ao canal de vácuo. É melhor utilizar mais ejetores de sucção para aumentar o poder de aspiração.
Recomendações aplicáveis a todos os modelos de vácuo da CUMSA
Os seguintes gráficos permitem melhor compreensão do exposto. Os dados apresentados são somente valores de referência, podendo existir diferenças entre moldes semelhantes, mas com aplicações diferentes.
O que podemos afirmar, com certeza, é que a aplicação do sistema somente proporciona vantagens, e em nenhum caso, pode representar prejuízo para o molde ou produto final.
Nestes gráficos, são mostrados os canais de aspiração dos diferentes modelos, bem como seus consumos de ar.
Recomendações aplicáveis a todos os modelos de vácuo da CUMSA
O gráfico seguinte mostra que a superfície de fuga de um molde mal ajustado pode repercutir negativamente no nível de vácuo obtido, e como pode ser compensado com o uso do Vacumjet+.
Recomendações aplicáveis a todos os modelos de vácuo da CUMSA
Este último gráfico tem a intenção de dar uma ideia geral sobre os tempos necessários para conseguir determinado nível de vácuo em um molde bem ajustado.
