Resfriamento desequilibrado

da parede do molde para o seu centro pode causar tensão residual induzida termicamente. Além disso, a tensão residual induzida termicamente assimétrica pode ocorrer se a taxa de resfriamento das duas superfícies for desequilibrada. Esse resfriamento desequilibrado resultará em um padrão assimétrico de tensão-compressão na peça, causando um momento de flexão que tende a causar empenamento da peça. Isso é ilustrado na Figura 3 abaixo. Consequentemente, as peças com espessura não uniforme ou com áreas mal resfriadas são propensas a um resfriamento desequilibrado e, portanto, a tensões térmicas residuais. Para peças moderadamente complexas, a distribuição da tensão residual induzida pelo calor é ainda mais complicada devido à espessura não uniforme da parede, ao resfriamento do molde e às restrições do molde à contração livre.

FIGURA 3. A tensão residual assimétrica induzida termicamente causada pelo resfriamento desequilibrado ao longo da espessura da peça moldada provoca o empenamento da peça

Densidades variáveis de congelamento

A figura abaixo ilustra a variação nas densidades congeladas causada pelo histórico de pressão de empacotamento.

Perfil de temperatura

A figura à esquerda mostra o perfil de temperatura em um local da peça. Para fins de ilustração, a peça é dividida em oito camadas iguais ao longo da espessura da peça. O perfil mostra a temperatura no instante de tempo de solidificação (congelamento) para cada camada (t1 a t8). Observe que o material começa a se solidificar a partir das camadas externas e a interface congelada se move para dentro com o tempo.

Rastreamento de pressão

A figura central traça um histórico típico de pressão, mostrando os níveis de pressão (P1 a P8) à medida que cada camada se solidifica. Em geral, a pressão aumenta gradualmente durante o enchimento, atingindo um máximo no estágio inicial de empacotamento e, em seguida, começa a diminuir devido ao resfriamento e ao congelamento do portão. Dessa forma, o material nas camadas externas e centrais se solidifica quando o nível de pressão é baixo, enquanto as camadas intermediárias congelam sob alta pressão de empacotamento.

Volume específico congelado

A figura à direita mostra o traço do volume específico para a camada 5 em um gráfico pvT e os volumes específicos finais congelados para todas as camadas, marcados pelos círculos sólidos numerados.

FIGURA 4. Fatores que influenciam o desenvolvimento do volume específico "congelado"
Encolhimento diferencial

Considerando os volumes específicos congelados, as várias camadas encolherão de forma diferente, de acordo com as curvas pvT que regem o comportamento de encolhimento do material. Hipoteticamente, se cada camada fosse separada das outras (como mostrado na Figura 5), os elementos do material na figura à esquerda abaixo teriam encolhido como os da figura central. Nesse caso, as camadas intermediárias tendem a encolher menos do que as outras devido ao menor volume específico congelado (ou, de forma equivalente, à maior densidade congelada). Na realidade, todas as camadas estão unidas. Portanto, o resultado final será uma distribuição de encolhimento comprometida, com as camadas intermediárias sendo comprimidas e as camadas externas e centrais sendo esticadas.