Ventilación y Requisitos de Presión en el Moldeo por Inyección
Ventilación del Molde
La ventilación es necesaria debido a que una gran cantidad de aire queda atrapado en el molde cuando este se cierra y se prepara para la fase de inyección. Este aire puede causar defectos en la pieza. Lo más eficiente es que la ventilación se ubique en la línea de partición del molde.
¿Por qué se necesitan altas presiones de inyección?
Hay varios problemas a considerar que justifican la necesidad de altas presiones de inyección:
- Espesor de la pared del producto: Cuanto más delgado sea el espesor de la pared del producto, más difícil será empujar el plástico, lo que requerirá presiones más altas. (Tenga en cuenta que el material plástico generalmente representa el 50-80% del costo total de un producto moldeado).
- Temperatura y viscosidad del plástico: Cuanto más frío es el plástico inyectado, mayor es su viscosidad y más difícil resulta rellenar el molde. Sin embargo, las temperaturas de fusión más altas también requieren aumentar el ciclo de enfriamiento. A menudo es mejor inyectar a las temperaturas más bajas posibles, incluso si se necesita más presión para llenar el molde. Tenga en cuenta que las presiones de inyección más altas requerirán mayores fuerzas de sujeción. Otra solución a este problema podría ser seleccionar un plástico que fluya más fácilmente.
- Definición de la superficie: Se necesitan altas fuerzas de inyección para lograr una buena definición de la superficie.
Diseño de Moldes de Múltiples Cavidades
Antes de diseñar un molde de múltiples cavidades, se debe estudiar la pieza individual para determinar la ubicación óptima de la puerta (punto de inyección).
Moldes de Dos Placas
En un molde de dos placas, los corredores y las puertas deben estar en la línea de partición para que puedan ser expulsados cuando el molde se abre. Es posible usar un molde de dos placas para moldes de cavidades múltiples (moldes familiares), pero solo si la línea de partición se puede alinear con la puerta.
Equilibrio del Flujo en Cavidades Múltiples
Al diseñar un molde de múltiples cavidades, es importante diseñar los canales para que el flujo de polímero sea equilibrado. Con algunos moldes de cavidades múltiples, podría no ser posible equilibrar el flujo de material utilizando un molde convencional de dos placas, por lo que podría ser necesario usar un molde de tres placas o un sistema de canales calientes.
Línea de Partición (Parting Line)
La línea de partición es la superficie de contacto de las mitades estacionarias y móviles del molde que se separan cuando el molde se abre.
Reglas de Diseño para la Expulsión
Para asegurar que la pieza se contraiga en la mitad de expulsión del molde y se aleje de la mitad de inyección:
- Todo el metal protuberante (macho o núcleo) debe estar en la mitad móvil del molde.
- Todo el metal cóncavo (hembra o cavidad) debe estar en la mitad estacionaria del molde.
Múltiples Líneas de Partición
Se producen múltiples líneas de separación cuando el diseño de la pieza requiere un diseño especial del molde, como los moldes que utilizan mecanismos de deslizamiento para crear cortes en una pieza moldeada.
Uno de estos casos es el diseño de un molde de tres placas. El molde de tres placas más común utiliza una placa flotante para albergar el sistema de corredera.
El sistema de guía de un molde de tres placas se asienta en un segundo plano de separación paralelo al plano de separación principal. Este segundo plano de separación permite que los corredores y el bebedero se expulsen cuando el molde se abre.
Ubicación del Corredor fuera del Plano de Partición
El sistema del corredor se puede colocar en un plano diferente de la ubicación de la inyección en las siguientes situaciones:
- El molde contiene múltiples cavidades familiares.
- Un molde complejo de una sola cavidad requiere más de una ubicación de inyección.
- El logro de un flujo equilibrado requiere que el corredor esté fuera del carril de partición.
Molde de Tres Placas (Three-Plate Mold)
Se utiliza un molde de tres placas cuando parte del sistema de guía está en un plano diferente al de la ubicación de inyección.
La primera línea de separación se utiliza para eliminar la parte de la cavidad, y la segunda línea de separación ayuda a la eliminación del sistema de canal. Durante la primera etapa de la apertura del molde, el moldeo tiene que permanecer en la cavidad de la parte móvil del molde. Esto se logra mediante una muesca o un perfil especial de temperatura entre las dos mitades del molde.
Optimización de la Línea de Partición
Por lo tanto, la línea de separación debe ser, si es posible:
- Plano Único: Preferiblemente que se encuentre en un mismo plano (perpendicular a la dirección de apertura de la máquina). De esta forma es fácil de mecanizar por rectificado y el coste de ejecución es bajo.
- Núcleo Sobresaliente: Si el núcleo sobresale de la línea de separación, es más difícil conseguir el cierre en el lado del núcleo, ya que para su mecanizado tenemos que evitar el núcleo. Una solución que se adopta en estos casos es la realización del núcleo por medio de un inserto, dado que de esta forma la ejecución de la línea de separación es igual al caso anterior, aunque lógicamente tendremos un sobrecoste en la ejecución del ajuste del núcleo en la placa donde va alojada.
- Múltiples Planos: Es mucho más difícil cuando la línea de separación requiere conseguir el cierre en dos planos (según la FIG 2.1.4 d). Y todavía es peor si el núcleo o cavidad sobresalen fuera de la L/S (FIG 2.1.4 e).
PÁGINA 12: GRÁFICA DE REFERENCIA
Cálculo de Parámetros de Máquina y Cavidades
Determinación del Número de Cavidades
El número de cavidades se puede determinar en función de varios factores:
- Programación de Producción (Production Schedule): $$N_{cavidades} = \frac{L \cdot K \cdot t_e}{t_m}$$
- Capacidad de Disparo (Shot Capacity): $$N_{cavidades} = \frac{S}{W}$$
- Capacidad de Plastificación (Plasticizing Capacity): $$N_{cavidades} = \frac{P}{X \cdot W}$$
Volumen de Inyección
Se calcula por la relación entre el volumen máximo de material que puede inyectar la máquina y el volumen necesario para inyectar las piezas:
$$N_{cavidades} = \frac{\text{Vol. máx. de inyección de la máquina } (S_v \text{ en } \text{cm}^3)}{\text{Vol. pieza(s) + canales + mazarota } (M_v \text{ en } \text{cm}^3)}$$
Fuerza de Cierre
Durante el proceso de llenado, actúa la fuerza expansiva, que tiende a abrir el molde. Si esta fuerza expansiva es mayor que la presión de cierre que ejerce la máquina, el molde se abrirá.
La fuerza expansiva se calcula multiplicando la presión específica dentro del molde por la suma de las superficies de proyección de las cavidades y canales de llenado:
$$F = S \cdot p$$
La magnitud de la presión específica de inyección se sitúa entre 200 y 1000 kp/cm². Por lo tanto, la fuerza máxima requerida es:
$$F_{max} = S_{max} \cdot p_{inj}$$
Equilibrio de Fuerzas Laterales
En la mayoría de los casos, las fuerzas originadas dentro de la cavidad quedan equilibradas (FIG PÁG 15). Sin embargo, debido al diseño de la pieza, al establecer la Línea de Partición (L/S) podemos tener casos de desequilibrio (FIG PÁG 16).
Dimensiones de la Máquina
El número de cavidades también está limitado por el espacio existente entre las barras de la máquina (FIG PÁG 17).
Flujo de Equilibrio (Balancing Flow)
El equilibrio del flujo consta de dos etapas esenciales:
- Determinar cuántas ubicaciones de inyección se necesitan y dónde deberían estar.
- Diseñar el sistema de corredores para que la pieza se llene de manera uniforme.