Câmara Quente Valvulada para Arrefecimento Automotivo: controle e estabilidade com PA66 + 30% de fibra de vidro

Componentes utilizados em sistemas de arrefecimento automotivo operam em uma aplicação de elevada responsabilidade. Além de suportarem variações de temperatura, pressão e vibração durante o funcionamento do veículo, precisam manter estabilidade dimensional, resistência mecânica e precisão nas regiões de montagem e vedação.

Quando a matéria-prima utilizada é PA66 com 30% de fibra de vidro, o projeto do sistema de injeção se torna ainda mais crítico.

Neste estudo de caso, a Nova desenvolveu uma solução de Câmara Quente Valvulada Robust Valve com 02 bicos independentes para a produção simultânea de dois componentes de aproximadamente 300 g cada, totalizando 600 g de material por ciclo.

A solução foi aplicada ao componente Inlet Water Tank, utilizado em sistema de arrefecimento automotivo.

O desafio: uma aplicação de alta exigência estrutural

O projeto precisava produzir simultaneamente dois componentes destinados ao sistema de arrefecimento automotivo.

Por sua função, as peças deveriam apresentar características fundamentais para a aplicação:

• elevada resistência mecânica;

• estabilidade dimensional;

• consistência na região de vedação;

• ausência de rebarbas e rechupes;

• repetibilidade entre as duas cavidades.

  
  

Qualquer variação significativa entre as peças poderia comprometer peso, dimensão, montagem ou desempenho funcional.

O desafio, portanto, não estava apenas em preencher as cavidades, mas em estabelecer condições de processamento suficientemente controladas para produzir dois componentes equivalentes de maneira repetitiva.

PA66 + 30% de fibra de vidro: resistência com maior exigência de processamento

Para atender às necessidades estruturais da aplicação, foi utilizado PA66 reforçado com 30% de fibra de vidro.

A incorporação da fibra aumenta significativamente a rigidez e a resistência estrutural do polímero, características importantes para componentes técnicos automotivos.

Por outro lado, o material impõe condições mais severas ao sistema de injeção.

Sua característica abrasiva exige atenção principalmente ao:

• desgaste de ponteiras e agulhas;

• controle de pressão e temperatura;

• balanceamento do preenchimento;

• contração e possibilidade de empenamento;

• orientação das fibras durante o fluxo.

  
  

Consequentemente, o dimensionamento dos componentes do sistema de câmara quente precisa considerar não somente vazão e temperatura, mas também sua resistência ao desgaste provocado pelo material.

A solução: sistema pneumático Robust Valve

Para a aplicação, foi desenvolvido um Sistema Valvulado Pneumático Robust Valve com 02 bicos, utilizando o conceito de um ponto de injeção dedicado para cada peça.

Cada cavidade recebe o polímero diretamente por seu respectivo bico, reduzindo diferenças de perda de carga entre os pontos e favorecendo condições semelhantes de preenchimento.

O sistema foi desenvolvido com:

• acionamento pneumático individual;

• fechamento mecânico por agulha;

• dois bicos dimensionados para peças de aproximadamente 300 g;

• componentes preparados para maior resistência ao desgaste abrasivo;

• controle térmico entre manifold e bicos;

• ponto de injeção valvulado com vestígio mínimo.

Essa arquitetura oferece maior capacidade de controle justamente em uma aplicação na qual pequenas diferenças de processamento podem refletir em alterações dimensionais ou estruturais no componente.

Um bico dedicado para cada cavidade

A configuração com um bico para cada peça foi adotada para favorecer o equilíbrio entre as duas cavidades.

Com caminhos de alimentação projetados para trabalhar sob condições equivalentes, o objetivo foi manter maior uniformidade de:

fluxo, pressão, velocidade e preenchimento.

Na prática, a solução foi concebida para permitir a injeção simultânea dos 600 g por ciclo, mantendo repetibilidade de peso e dimensão entre os componentes.

Esse balanceamento também contribui para reduzir riscos de preenchimentos desiguais e diferenças de contração que possam gerar empenamentos.

Controle da região de vedação

Em componentes pertencentes ao circuito de arrefecimento, a precisão dimensional possui importância adicional.

As regiões responsáveis pela montagem e vedação precisam manter geometria consistente entre os ciclos de produção.

Variações dimensionais, rebarbas ou defeitos próximos a essas áreas podem dificultar a montagem ou comprometer a interface com os demais componentes do sistema.

Por isso, o controle do preenchimento e o acionamento valvulado assumem papel importante no projeto.

O fechamento mecânico por agulha permite interromper o fluxo de polímero de maneira controlada ao final da injeção, contribuindo para um ponto de injeção mais definido e para a redução do risco de vazamento de material pela ponteira entre os ciclos.

Acabamento do ponto de injeção

Mesmo em uma peça predominantemente técnica e estrutural, o acabamento permanece relevante.

O sistema valvulado foi desenvolvido para entregar um vestígio de injeção mínimo, plano e discreto, reduzindo a necessidade de intervenções posteriores no componente.

O fechamento controlado também auxilia na redução da formação de rebarbas no ponto de injeção, conciliando produtividade com qualidade superficial.

Resistência ao desgaste como parte da engenharia

Um dos aspectos mais importantes deste projeto está diretamente relacionado ao processamento do PA66 reforçado.

A fibra de vidro torna o composto mais abrasivo para as superfícies internas com as quais entra em contato durante a injeção. Em produção contínua, isso pode acelerar o desgaste de componentes submetidos diretamente ao fluxo do material.

A solução Robust Valve considera essa condição por meio da utilização de componentes desenvolvidos para suportar melhor esse ambiente de processamento.

Esse cuidado influencia diretamente a confiabilidade do sistema ao longo de sua operação e contribui para preservar as características do ponto de injeção e do mecanismo valvulado.

Controle térmico e estabilidade de processo

Outro elemento fundamental está no controle da temperatura ao longo do percurso do polímero.

Manifold e bicos precisam trabalhar de forma coordenada para manter condições adequadas de processamento até os dois pontos de injeção.

Variações térmicas excessivas podem alterar o comportamento do material e, consequentemente, interferir no preenchimento das cavidades.

Em uma aplicação com dois componentes produzidos simultaneamente, essa estabilidade é fundamental para manter a repetibilidade entre as peças.

Resultado técnico

O desafio deste projeto reunia três fatores importantes: uma aplicação automotiva de elevada responsabilidade, peças estruturais de 300 g e o processamento de PA66 com 30% de fibra de vidro.

A resposta foi uma solução Robust Valve com 02 bicos independentes, desenvolvida para combinar:

robustez mecânica, controle térmico, preenchimento equilibrado e acabamento controlado.

A configuração possibilita que cada cavidade seja alimentada individualmente, buscando condições semelhantes de processamento e maior repetibilidade entre os dois componentes produzidos a cada ciclo.

Mais do que simplesmente conduzir o polímero até a cavidade, o projeto demonstra como a engenharia de uma Câmara Quente precisa considerar simultaneamente material, geometria da peça, função do componente e condições reais de produção.

Nova Câmara Quente

Aplicações automotivas exigem sistemas capazes de operar com materiais de engenharia e condições severas de produção sem abrir mão da precisão e da confiabilidade.

Na Nova, cada sistema é desenvolvido considerando as características do polímero, as necessidades da aplicação e os objetivos produtivos do projeto.

Precisa desenvolver uma solução de Câmara Quente para uma aplicação técnica ou automotiva? Fale com a equipe da Nova.