O funcionamento das máquinas hidráulicas
As máquinas hidráulicas funcionam com base na energia hidráulica. É crucial para os profissionais que atuam na área de moldagem compreender que a energia hidráulica é convertida (multiplicada ou intensificada) em pressão plástica (pressão do material fundido no bico). A lei da física envolvida é F = P × A. Ou seja, força (F) é igual a pressão (P) multiplicada pela área (A). O grande pistão hidráulico empurra o parafuso e a válvula de retenção (ou válvula de verificação) atua como um embolo, empurrando o plástico através do bico para dentro do molde.
O pistão hidráulico possui uma área de superfície relativamente grande, tomemos como exemplo 150 cm². A válvula de retenção, durante a injeção, atua como um pistão menor, com cerca de 15 cm². Essa proporção maior-menor das áreas dos pistões intensifica ou amplifica a pressão hidráulica à medida que é convertida em pressão plástica no bico de injeção. Neste exemplo, a pressão hidráulica é intensificada ou multiplicada por um fator de 10, explicando como algumas centenas de psi de pressão hidráulica podem fornecer milhares de psi de pressão plástica dentro do bico. Ou seja, 800 psi (55 bar) de pressão hidráulica fornecem aproximadamente 8000 psi (551,7 bar) de pressão do material fundido no bico.
Variação da taxa de intensificação
Atualmente, é possível encontrar máquinas com taxas de intensificação entre 6:1 e 43:1. Máquinas personalizadas podem ter taxas ainda mais altas. A maioria das máquinas hoje em dia não possui uma taxa de 10:1. É a pressão plástica que empurra o material para dentro do sprue, canal, ponto de entrada e cavidade do molde, não a pressão hidráulica. Essa pressão plástica deve ser replicada de máquina para máquina com o mesmo molde. Se a sua planta possui diferentes tamanhos ou marcas de máquinas, é provável que tenham diferentes taxas de intensificação.
Por exemplo, 800 psi (55 bar) de pressão de compactação e retenção em uma máquina com intensificação de 10:1 desenvolvem 8000 psi (551,7 bar) de pressão plástica no bico. Já em outra máquina com uma taxa de intensificação de 12,75:1, 800 psi de pressão hidráulica desenvolvem 10.200 psi (703 bar) de pressão de compactação de plástico no bico. Você não obterá a mesma peça. Para produzir a mesma peça usando o mesmo lote ou cor, por exemplo, deve-se obter a mesma pressão no bico de 8000 psi (551,7 bar). Ou seja, utilize apenas 627 psi (cerca de 43 bar) de pressão hidráulica de compactação na segunda máquina.
Como calcular a taxa de intensificação
Idealmente, você deve conhecer o diâmetro do parafuso e o diâmetro funcional do pistão hidráulico para calcular a proporção das áreas. Infelizmente, muitas vezes você passará horas procurando a área do pistão hidráulico e, em alguns casos, ela não pode ser encontrada nos manuais das máquinas. Apesar de ser o método mais preciso, não é o mais prático.
Um método mais simples consiste em encontrar as especificações da máquina, identificar qual parafuso de diâmetro você possui na máquina e, nas especificações da máquina, encontrar a pressão máxima de plástico ou pressão máxima de material fundido. Os fornecedores de máquinas têm diversos nomes para a pressão plástica, como “pressão de injeção” ou “pressão específica”. Em seguida, vá até a máquina e encontre a pressão hidráulica máxima que você pode definir para a unidade de injeção ou primeira etapa. Não a obtenha a partir das especificações da máquina, pois podem listar a pressão da bomba, que é diferente da pressão no cilindro hidráulico.
Exemplo de cálculo da taxa de intensificação
Com essas informações em mãos, você pode calcular a taxa de intensificação da máquina com a seguinte equação:
Ri = Pressão máxima de injeção (plástico) ÷ pressão hidráulica máxima para a unidade de injeção.
Com base nas especificações da máquina, suponha que a pressão máxima possível de injeção (plástico) seja 26.500 psi. No controlador da máquina, encontramos que a pressão hidráulica máxima permitida para o cilindro de injeção é 2250 psi. Sendo assim:
Ri = 26.500 psi / 2250 psi = 11,78:1.
Considerações finais
Ao trabalhar com processamento de plásticos, é importante considerar a pressão plástica utilizando a taxa de intensificação para máquinas hidráulicas. A pressão hidráulica não lhe fornece as informações de que você precisa. A taxa de intensificação é a chave para o sucesso do processo e deve constar na folha de configuração das máquinas. Os fabricantes de máquinas devem incluir esse número crítico em todas as suas especificações. Dessa forma, os profissionais não precisarão perder tempo para calcular esse importante parâmetro.
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Última atualização em 9 de março de 2024
