A optimização do projecto de um molde que incorporará injecção assistida por gás deve focar-se em três objectivos:
- Optimização do layout dos Canais
- Dimensionamento dos Canais
- Balanceamento do Enchimento das Cavidades
O layout de um canal de gás no interior de uma cavidade depende da localização do bico ou agulha de injecção de gás relativamente à entrada de material plástico no molde. A bolha de gás vai tomar o caminho que lhe ofereça menor resistência ao avanço que é, normalmente, o caminho para a zona da peça com menor pressão e maior temperatura. A secção mais espessa de uma peça estará, normalmente, numa zona de maior temperatura devido à maior massa de material enquanto que a região de menor pressão estará na zona da peça menos compactada.
Como resultado, para se garantir que a bolha de gás segue o caminho pretendido é essencial controlar o enchimento da cavidade pelo material plástico por forma a que as pressões mais baixas se verifiquem na extremidade dos canais. É esta diferença de pressão que vai ‘puxar’ a bolha de gás através do canal, empurrando o polímero deslocado para as paredes do molde ou para a parte do molde ainda não preenchida.
Outra consideração importante na definição do layout dos canais de gás é evitar canais em circuito fechado. Esta situação provoca a convergência de duas frentes frias de material motivando perturbações nas paredes da peça na zona em questão.
O dimensionamento dos canais de gás é feito normalmente utilizando uma relação de 2 a 2,5:1 com a espessura da parede onde estes se encontram. Podem ver-se em baixo alguns exemplos de canais de gás típicos:
O dimensionamento incorrecto dos canais de gás resulta nalguns problemas específicos deste método de injecção:
- Congelamento da Frente Fria: este fenómeno ocorre quando a pressão do gás é insuficiente para empurrar o polímero através da secção. Uma vez que a pressão do gás é muito mais baixa que as pressões de compactação utilizadas na injecção convencional, o comprimento de fluxo do material em espessuras finas torna-se demasiado curto.
- Dispersão do Canal: resulta da presença de pressões mais baixas fora do canal provocando o desvio do canal para fora do layout pretendido. Outras causas possíveis para este fenómeno poderão ser uma alta temperatura do material fundido conjugada com a injecção prematura de gás para dentro da cavidade.
- Rebentamento da Bolha de Gás: ocorre quando a bolha de gás percorre o canal, ultrapassando a frente fria de material antes desta preencher totalmente a cavidade. As causas possíveis deste evento são uma injecção demasiado curta de material ou uma injecção prematura de gás.
O balanceamento do enchimento da cavidade torna-se necessário quando existem vários canais ou quando há ramificações de canais a partir de um canal de distribuição principal. Durante a penetração do gás, a bolha faz deslocar o polímero para zonas ainda não preenchidas. Para peças com canais de gás múltiplos será necessário balancear o seu enchimento, se alguns desses canais enchem mais rápido que outros, será portanto necessário reduzir nestes a penetração de gás.
O trajecto da bolha de gás no interior de uma secção circular gera uma parede uniforme ao longo de um troço recto, contudo, em troços curvos com raios reduzidos, a bolha de gás vai tender a seguir o caminho mais curto, fazendo diminuir a espessura de parede na zona interior da curva. Por este motivo, devem prever-se sempre que possível curvas com raios generosos para obviar este problema.
As peças que requerem resistência mecânica e/ou rigidez podem ser melhoradas incorporando nervuras de reforço (ribs) no topo dos canais de gás. A nervura é muito mais eficiente que o canal de gás em termos estruturais e não tem os efeitos indesejáveis provocados por um canal de gás de grandes dimensões. Podem, contudo, ser combinados para tirar partido da presença de ambos, já que as nervuras no topo dos canais de gás são mais eficientes que as nervuras simples.