INYECCIÓNPOLIMEROS

8/18/2019 INYECCIÓNPOLIMEROS

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ÍNDICE

INTRODUCCIÓN: .................................... ..................................... .................................... ...................... 4

PROCESO DE INYECCION ................................................................ ................................... ................. 6

ESQUEMA DEL PROCESO DE INYECCIÓN: .................................................................................................... 6

TIPOS DE MÁQUINAS INYECTORAS: ............................................................................................................... 7

PARTES DE LA MÁQUINA INYECTORA: ......................................................................................................... 9

VARIANTES DEL PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN ................................................................ 12

MOLDEO TIPO SÁNDWICH: ............................................................................................................................ 12

MOLDEADO POR INYECCIÓN CON GAS (RIM): ...................................................................................... 13

SCORIM: SHEAR CONTROLLED ORIENTATION IN INJECTION MOULDING: ............................ 14

EL MOLDE: ........................................................................................................................................... 15 TIPOS DE MOLDES ................................................................................................................................................. 19

MOLDE ESTÁNDAR (MOLDE DE DOS PLACAS) ..................................................................................... 19

MOLDE DE MORDAZAS (MOLDE DE CORREDERAS): ......................................................................... 19

MOLDE DE EXTRACCIÓN POR SEGMENTOS ........................................................................................... 20

MOLDE DE TRES PLACAS: ............................................................................................................................... 20

MOLDE DE PISOS (MOLDE SANDWICH) .................................................................................................. 21

MOLDE DE CANAL CALIENTE ....................................................................................................................... 21

TIPOS DE DESMOLDEADORES......................................................................................................................... 22

TIPOS DE CONTRASALIDAS: ............................................................................................................................. 24

MOLDES ESPECIALES ........................................................................................................................................... 25

MOLDES CON MACHOS PERDIDOS ............................................................................................................. 25

MOLDES PROTOTIPO DE ALUMINIO ......................................................................................................... 25

MOLDES PROTOTIPOS DE PLÁSTICO ........................................................................................................ 25

NORMAS PARA CONSTRUCCION DE MOLDES ESPECIALES ............................................................ 26

ACEROS PARA MOLDES .......................... ........................... ............................. ........................... ....................... 27

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES DE LOS MOLDES PARA MOLDES ESPECIALES: .............. 27

NITRURACIÓN ...................................................................................................................................................... 28

CEMENTACIÓN .................................................................................................................................................... 29

CROMADO DURO ................................................................................................................................................. 29

NIQUELADO DURO ............................................................................................................................................. 29


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RECUBRIMIENTO CON METAL DURO ....................................................................................................... 30

PARAMETROS QUE AFECTAN A LA CALIDAD DEL PRODUCTO .................................... ........ 30

FUNDAMENTOS DE LA RESPUESTA DEL MATERIAL ........................... ............................ .................. 30

ASPECTO DE DISEÑO ......................... ............................ ............................ ........................... ............................ 30

ORIENTACIÓN ...................................................................................................................................................... 31

CONTRACCIÓN ..................................................................................................................................................... 31

CONTROL DE PRESIONES, TIEMPOS Y TEMPERATURAS: ................................................................. 33

PRESION DE LLENADO..................................................................................................................................... 33

FUERZA DE APRIETE ........................................................................................................................................ 37

TIEMPO DE LLENADO DEL MOLDE ............................................................................................................ 37

TIEMPO DE ENFRIAMIENTO ......................................................................................................................... 37

MATERIALES DE CONSTRUCCIon DEL MOLDE: ..................................................................................... 38

BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................................... 40


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INTRODUCCIÓN:

Una de las técnicas de procesado de plásticos que más se utiliza es el moldeo por inyección,

siendo uno de los procesos más comunes para la obtención de productos plásticos, el moldeo

por inyección requiere temperaturas y presiones más elevadas que cualquier otra técnica de

transformación, pero proporciona piezas y objetos de bastante precisión.

El fundamento del moldeo por inyección es inyectar un polímero fundido en un molde

cerrado y frío, donde solidifica para dar el producto. La pieza moldeada se recupera al abrir

el molde para sacarla.

El ciclo de producción consta de ocho fases:

1.

Cierre del molde

2. Avance del grupo de inyección

3.

Inyección del material en el molde, cerrado y frío

4.

Mantenimiento de la presión

5. Refrigeración y solidificación del objeto (comienza al terminar la inyección

y dura hasta que empieza la apertura del molde)

6. Retroceso del grupo de inyección

7. Plastificación del material para el ciclo siguiente

8.

Apertura del molde y expulsión de la pieza

El molde, para la inyección de plástico, es un elemento diseñado y construido para moldear

piezas de plástico.


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La función básica del molde es la de dar forma al plástico inyectado, es decir conformar la

geometría o formas, dimensiones, tolerancias y acabados requeridos por el diseño. Para esto

el molde debe estar diseñado y adaptado a la máquina de inyección, al plástico, a la geometría

de la pieza, a los volúmenes de fabricación y por consiguiente a los ciclos de producción.


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PROCESO DE INYECCION

La inyección de termoplásticos es un proceso físico, reversible, en el que se funde

termoplásticos por efecto del calor, en una maquina llamada inyectora. Esta máquina con el

termoplástico en estado semilíquido, lo inyecta dentro de las cavidades huecas de un molde,

con una determinada presión, velocidad y temperatura. Transcurrido un tiempo, el plástico

fundido en el molde, va perdiendo su calor y regresa a su estado sólido, tomando la forma de

la parte hueca del molde donde está contenido. Al extraer el termoplástico ya solido se

obtiene una pieza de plástica con las formas y dimensiones similares a las partes huecas del

molde. A este termoplástico solidificado se le llama inyectado.

ESQUEMA DEL PROCESO DE INYECCIÓN:

La máquina utilizada en este proceso se denomina inyectora para materiales plásticos. En el

siguiente esquema se representa la máquina:

Ilustración 1. Esquema simplificado del proceso de inyección


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1. Mecanismo de inyección.

2. Tolva de carga del material.

3. Horno para fundir el granulado plástico

4. Molde montado.

5. Rampa de recogida de piezas.

TIPOS DE MÁQUINAS INYECTORAS:

Los sistemas principales de potencia que se utilizan para realizar los movimientos son dos:

Hidráulicas: utilizan circuitos con aceite hidráulico a presión para realizar los

diferentes movimientos de la máquina de inyectar

Eléctricas: utilizan motores eléctricos para los movimientos tienen grandes

ventajas:

o Al no utilizar aceite, no existen fugas, goteos, vapores

o No llevan ningún tipo de engrase centralizado.

o

Utilizan en los elementos móviles sujetos a rozamiento pastillas ocasquillos autolubricados.

Según el grupo de cierre que presenta, se diferencian dos tipos de máquinas inyectoras:

1. Cierre de rodillera: Utiliza un cilindro hidráulico que mueve unas

articulaciones que actúan como brazos de palanca para crear la fuerza de

cierre. Pueden realizar los movimientos más rápidos que las de cierre

hidráulico, pero presenta una serie de desventajas:

o Un mayor número de elementos en movimiento lo que provoca mayor

desgaste.


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o Un mayor mantenimiento (mayor consumo de aceite de engrase

centralizado).

o Condiciones más sucias en la producción.

2.

Cierre hidráulico: no tienen articulaciones y permiten en general gruesos de

molde mayores, u una disminución de la carrera de apertura. Con este tipo de

cierre, se diferencian dos variantes:

o De dos platos: es realizada para recorte de las medidas de la máquina

(largo) y de su precio, esta suele llevar sistema de enclavamiento

mecánico.

o Sin columnas: tiene mayor ventaja ya que al carecer de columnas

puede utilizar toda la superficie de los platos de la máquina para

poder poner el molde, por lo tanto se pueden utilizar moldes más

grandes.


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PARTES DE LA MÁQUINA INYECTORA:

La máquina de inyección consta de dos partes, el grupo de cierre y el grupo de inyección:

Ilustración 2. Partes de la máquina inyectora

1. Grupo de cierre: El grupo de cierre de la máquina inyectora está formado por:

Ilustración 3. Grupo de cierre de una máquina inyectora

Donde:

1. Plato fijo

2. Expulsores molde3. Expulsor maquina

4. Placa móvil

5. Cilindro hidráulico de expulsión

6. Rodillera


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7. Placa de reacción o regulación de cierre

8. Cilindro de cierre

9. Columna

10. Parte móvil del molde

11. Pieza inyectada

12. Parte fija del molde

2. Grupo de inyección: Cuya función es coger el material solido que hemos depositado

en su tolva, fundirlo de una forma progresiva e inyectarlo dentro del molde. Pararealizar dicha acción consta de una serie de elementos mecánicos, eléctricos e

hidráulicos. A continuación se puede ver un esquema del grupo de inyección de una

máquina inyectora:

Ilustración 4. Esquema grupo de inyección de una inyectora


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Donde:

1. Sistema de accionamiento de carga

2. Circuito de refrigeración

3. Tolva

4. Filete de husillo

5. Husillo

6. Válvula

7. Camisa del cilindro

8. Cabezal

9. Boquilla

10. Apoyo en placa

11. Plástico fundido

12. Puntera

13. Asiento válvula

14. Resistencia

15. Cilindro de avance de carro

16. Cilindro de inyección


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VARIANTES DEL PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN

Actualmente se están desarrollado varios métodos para mejorar la calidad de las piezas

moldeadas. A continuación se expondrán algunos de ellos:

MOLDEO TIPO SÁNDWICH:

Con este métodos se mejora la rigidez estructural de los componentes plásticos es producir,

paneles tipo sándwich. Existen dos posibilidades, bien utilizando un sistema con un solo

polímero para producir una espuma estructural, o bien combinando dos sistemas de

polímeros para formar una capa superficial y un núcleo.

El polímero fundido va a enfriar contra las paredes del molde antes de que el gas se disperse

totalmente con lo que el producto resultante del moldeo va a tener una capa superficial densa

y un corazón poroso. Las ventajas de este método son:

o

Los paneles sándwich son más rígidos que los sólidos.

o

Libres de efectos de orientación y la contracción es uniforme.

o Lograr secciones de espesor elevado sin depresiones superficiales.

Ilustración 5. Moldeo Sandwich


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MOLDEADO POR INYECCIÓN CON GAS (RIM):

Alternativa para realizar el moldeo de materiales huecos ya que si no se tendrían que utilizar

diseños muy complicados en los moldes.

Moldear por inyección química y su modificación que usa refuerzo (RRIM), difieren del

moldeo compacto por inyección común en que se usan resinas líquidas reactivas en vez de un

polímero fundido. No hay extrusor, sino un sistema de almacenamiento y suministro de las

resinas reactivas. Por lo común, hay dos componentes que reaccionan químicamente en

forma espontánea cuando se mezclan. Éstos se dosifican y se mezclan justo antes de

inyectarlos en el molde.

Ilustración 6. Moldeo por inyección con gas


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SCORIM: SHEAR CONTROLLED ORIENTATION IN INJECTION MOULDING:

Solución para evitar las líneas de soldadura al converger los dos frentes de avances del

polímero fundido en el moldeo por inyección convencional.

Este proceso lleva consigo el uso de pulsos de presión a través de numerosas cavidades de

entrada que hacen que se mantenga en circulación el polímero fundido una vez que el molde

está lleno. Esto se consigue con el uso de pistones hidráulicos al comienzo de cada canal de

salida de la máquina, los cuales son accionados alternativamente para conseguir mover el

polímero fundido dentro del molde. Después de transcurrido un tiempo predeterminado, los

dos pistones se usan para proporcionar presión adicional de empuje.

Este proceso proporciona las siguientes ventajas:

Se eliminan las líneas de soldadura y, por tanto, las discontinuidades mecánicas.

Reduce la presencia de depresiones superficiales debido a enfriamiento diferenciales.

Se produce una orientación de la estructura molecular, mejorando las propiedadesmecánicas.

Ilustración 7. SCORIM


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EL MOLDE:

Todo molde es único, está diseñado y fabricado para obtener una pieza determinada,

aunque para moldear una misma pieza se pueden diseñar diferentes tipos de moldes, cuando

se unen dejan un vacío en el que se inyecta el plástico y moldea la pieza. La norma DIN E 16

750 «Moldes de inyección para materiales plásticos» contiene una división de los moldes. El

molde (figura 12) consta de dos partes o placas que componen la forma que se quiere moldear

y se sujeta a las placas de cierre, de la manera más simple, en dos mitades. La parte de la

izquierda es fija y la de la derecha es móvil. La exactitud del mecanizado es fundamental para

prevenir la formación de una fina capa de plástico en las juntas que separan ambas partes del

molde, Las partes del molde son siguientes:

1.

Placas de apoyo: Permiten integrar dentro de la estructura de la máquina el molde.

2.

Canales de enfriamiento: a través de los cuales pasa el agua. La temperatura del

agua varía para los diversos productos. El agua muy fría da los tiempos de circulación

más cortos, pero algunas veces se requieren temperaturas más altas del molde,

especialmente con polímeros cristalinos, con el fin de lograr las propiedades óptimas

del producto terminado. Están calculados para controlar la temperatura del molde

con gran precisión en el rango comprendido entre los 20 y los 100 °C.


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3. Pernos de expulsión: Sirven para separar la parte fija de la parte móvil permitiendo

que quede liberada la pieza moldeada. Se accionan mecánicamente por medio de un

tornillo de resalto. Cuando se llena el molde se debe extraer el aire que se halla en él.

4.

Pernos guía: Aseguran una perfecta alineación de la cavidad del molde con el resto

de la estructura. Es decir, aseguran la exactitud del molde

5.

Anillo de localización: Asegura la correcta alineación con el canal de salida

(boquilla) de la máquina de inyección.

6.

Bebedero: Canal que une la cavidad del molde con la boquilla de la máquina y por el

cual el material entra al molde. Este canal está en la parte fija del molde, y sin

embargo, el plástico que solidifica en su interior ha de salir cuando se desmoldea. Para

que esto se lleve a cabo perfectamente esta cavidad incorpora una clavija de sujeción

en su parte final que corta el plástico para que deslice más fácilmente.

7.

Compuerta: Es un orificio estrecho por el cual el plástico fundido entra en la cavidad

del molde, que permite una fácil separación de la zona de impresión y los canales de

colada. Como suele ser lo que primero enfría, actúa como una válvula que evita que el

material del interior de la zona de impresión sea succionado hacia afuera durante el

movimiento de retorno del tornillo en la máquina. El estrechamiento en la compuerta

tiene tres funciones:


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o Permite solidificación rápida del polímero cuando concluye la inyección. Esto

aísla la cavidad y permite la extracción de la espiga o vena (material sólido

que se forma en el bebedero).

o

La sección sólida, estrecha y delgada permite separar fácilmente la espiga de

la pieza moldeada después de sacarla del molde, eliminando en la mayoría de

los casos la necesidad de desbastar en el acabado.

o Incrementa la velocidad de corte conforme fluye el material fundido y, en

consecuencia, disminuye la viscosidad para llenar mejor y más rápido moldes

con formas complejas.

8.

Canales de colada o alimentación: Son los canales que conectan el bebedero con la

entrada de la cavidad o compuerta con objeto de transferir el plástico fundido a las

cavidades del molde. Usados en los moldes con varias zonas de impresión para

conectar el primer canal de entrada al molde con las diferentes zonas de impresión.

La entrada se ha de situar de forma que sea fácil de separar sin dañar la pieza.

Básicamente se pueden aplicar todos los tipos de entrada conocidos en la inyección

de termoplásticos, y, al igual que en éstos, el tipo y la situación de las entradas influyen

en las propiedades físicas de las piezas inyectadas. A diferencia de las entradas en la

inyección de termoplásticos, que deben ser lo más grandes posible para evitar dañar

el material a causa de efectos de cizallamiento o fricción, en el caso de los

termoestables las entradas tienen la finalidad de elevar la temperatura del material a

causa de la fricción.

En función de la pieza y del volumen de plástico a inyectar se ha de determinar la

entrada y el número de cavidades adecuado. Lo cual permite una adaptación

anticipada durante la fase de planificación de los moldes. En el caso de moldes con


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múltiples cavidades, las longitudes de los canales de la colada han de ser

forzosamente iguales para producir las mismas pérdidas de presión y asegurar así las

mismas condiciones de llenado y la misma calidad de las piezas. Esto significa que se

ha de tener en cuenta el sentido de flujo del material en los canales.

En la ilustración anterior la primera figura muestra una red inadecuada de canales de colada

para un molde con 24 cavidades, en el que las cavidades son llenadas a tiempos diferentes y

por lo tanto no pueden ser iguales. Aquí sólo es posible conseguir un equilibrio modificando

las secciones de los canales. Es más ventajoso conformar el molde con 16 cavidades con un

sistema de distribución según la segunda figura de la ilustración y así obtener una calidad

homogénea de las piezas.

Ilustración 8. Disposición de canales de colada


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TIPOS DE MOLDES

MOLDE ESTÁNDAR (MOLDE DE DOS PLACAS)

Ilustración 9. Molde inyección de polímeros de dos placas

MOLDE DE MORDAZAS (MOLDE DE CORREDERAS):

Ilustración 10.Molde inyección de polímeros de mordazas


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MOLDE DE EXTRACCIÓN POR SEGMENTOS

Ilustración 11.Molde inyección de polímeros de segmentos

MOLDE DE TRES PLACAS:

Ilustración 12.Molde inyección de polímeros de tres placas


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MOLDE DE PISOS (MOLDE SANDWICH)

Ilustración 13.Molde inyección de polímeros de pisos

MOLDE DE CANAL CALIENTE

Ilustración 14.Molde inyección de polímeros de canal caliente


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TIPOS DE DESMOLDEADORES

Como consecuencia de la contracción durante la inyección, las piezas inyectadas se contraen

sobre los machos del molde (esto no es necesariamente válido para materiales

termoestables). Para su desmoldeo se aplican diferentes tipos de expulsores:

Pasadores cilíndricos de expulsión

Casquillos de expulsión

Placas de extracción, regletas de expulsión, anillos

De expulsión

Mordazas correderas

Separadores por aire comprimido

Extractores de plato o de tipo seta

El tipo de extractor está en función de la forma de la pieza a inyectar. La presión superficial

sobre la pieza a expulsar debe ser la más mínima posible para evitar deformaciones. En el

caso de extractores del tipo pasador perfilado se ha de evitar que se “entregiren”.

Normalmente, los machos, y también los dispositivos de extracción, están situados en la parte

móvil de la máquina de inyección. En algunos casos especiales puede ser conveniente situar

los machos (en el lado de inyección) en la parte fija de la máquina.

En este caso se requieren dispositivos especiales de extracción. Para el desmoldeo de

contrasalidas se requieren por lo general correderas. Las contrasalidas o negativas interiores

se pueden realizar por mordazas o correderas interiores o con machos plegables.


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Las roscas se pueden desmoldear con:

Mordazas

Machos intercambiables

Machos plegables

Machos roscados.

Se ha de tener en cuenta que la temperatura de desmoldeo es muy superior a la temperatura

ambiente, y que la rigidez del material es proporcionalmente baja. Ni la aplicación de las

fuerzas de desmoldeo debe producir un alargamiento de la pieza ni el expulsor debe marcarla.

Los alargamientos tolerados en los desmoldeos forzados dependen de la ejecución de las

contrasalidas y de las propiedades mecánicas del plástico a temperatura de desmoldeo. No

se puede generalizar la posibilidad de un desmoldeo forzado. No obstante, el desmoldeo

forzado debería plantearse de forma básica en el diseño del molde correspondiente.

Para evitar daños durante el desmoldeo se puede aplicar un valor orientativo demostrado

empíricamente, por cada 0,001 mm de profundidad del texturizado se requiere

aproximadamente 1º de ángulo de desmoldeo. Los extractores sirven no sólo para el

desmoldeo, sino también para la evacuación de los gases de la cavidad. Una salida defectuosa

de la cavidad puede tener las siguientes consecuencias:

Llenado parcial de la cavidad

Unión defectuosa de frentes de material

El denominado efecto diesel, daños térmicos de la pieza (quemado)


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TIPOS DE CONTRASALIDAS:

El desmoldeo de piezas con contrasalidas requiere generalmente medidas técnicas

constructivas en el molde, como, por ejemplo, una apertura del molde en varios niveles.

Las aperturas adicionales se logran con correderas y mordazas. Los moldes con correderas

pueden desmoldar contrasalidas exteriores con ayuda de:

Columnas inclinadas

Correderas de curva.

Accionamientos neumáticos o hidráulicos.

El desmoldeo de contrasalidas interiores se puede realizar con:

Correderas inclinadas.

Machos divididos, que son fijados o desbloqueados por el efecto cuña.

Machos plegables, que en su estado destensado tienen medidas inferiores a las que

poseen en estado abierto.

Si no es posible un desmoldeo de las rocas por medio de mordazas o correderas, o bien si la

rebaba de partición molesta, se utilizan útiles de extracción por tornillo. Se aplican:

Machos de recambio, que son extraídos del molde,

Machos o casquillos roscados que, por medio de la rotación durante el proceso de

desmoldeo, dejan libres las roscas en la pieza inyectada. Su accionamiento serealiza

por el movimiento de apertura del molde (husillos de rosca, cremalleras) o pormedio

de unidades de desenroscado especiales.


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MOLDES ESPECIALES

MOLDES CON MACHOS PERDIDOS

La técnica de machos perdidos se utiliza para la fabricación de piezas con interiores y contra

salidas no desmoldeables. Aquí se usan aleaciones de reutilización con un punto muy bajo de

fusión basada en cinc, plomo bismuto, cadmio, indio y antimonio, que, según su composición,

se funden a temperaturas muy diferentes (el punto de fusión más bajo es aproximadamente,

50ºC). Mediante aplicación de calor (por ejemplo calentamiento por inducción) el macho

metálico se puede extraer de la pieza inyectada con muy pocos restos de impurezas y residuos

de la inyección.

MOLDES PROTOTIPO DE ALUMINIO

La aleación de aluminio-cinc-magnesio-cobre (nº de material 3.4365) es un material idóneo

termoendurecible para la fabricación de prototipos, pero también para la fabricación de

series pequeñas y medianas. Las ventajas de utilizar este material son la reducción del peso,

la fácil mecanización y la buena conducción térmica respecto al acero, en cuanto a las

desventajas hay que señalar la baja resistencia mecánica, la baja resistencia al desgaste, la

poca rigidez como consecuencia del bajo módulo de elasticidad y el relativamente elevado

coeficiente de dilatación térmica. Cabe la posibilidad de combinar ventajosamente las

propiedades del aluminio con el acero.

MOLDES PROTOTIPOS DE PLÁSTICO

Para reducir los elevados costos de mecanización en la fabricación de moldes, se pueden

aplicar resinas endurecibles con moldes sencillos. Reforzando estos moldes con elementos

metálicos o con fibras de vidrio, estas resinas pueden cumplir también con exigencias más

elevadas. Se ha de tener en cuenta la baja resistencia al desgaste de las resinas. Los moldes


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fabricados de esta forma solo sirven para la fabricación de prototipos o para la fabricación de

series muy cortas con inyección.

NORMAS PARA CONSTRUCCION DE MOLDES ESPECIALES

Para fabricar moldes de inyección de plástico se pueden aplicar una larga serie de elementos

normalizados con un elevado grado de prefabricación. A ellos pertenecen elementos

intercambiables como:

Placas del molde, placas de fijación.

Insertos.

Elementos de guía y de centrado.

Casquillos y extractores cilíndricos.

Sistemas de fijación rápida.

Bloque de canal caliente.

Boquillas de canal caliente.

Elementos de calentamiento.

Cilindros de accionamiento.

Según las necesidades, estos elementos se pueden suministrar en diferentes materiales.

Accesorios normalizados: El desarrollo progresivo de moldes para la fabricación de piezas

de inyección de plástico ha de reflejar también en la normalización. Según la norma DIN E16

750, julio 1988, están normalizados los siguientes accesorios para moldes:


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Tabla 1. Elementos normalizados según norma DIN E16 750

ACEROS PARA MOLDES

La rigidez de una herramienta está en función de la selección del acero, ya que el módulo deelasticidad es prácticamente igual en todos aceros comunes para herramientas. Pero, según

las exigencias específicas, los diferentes materiales pueden cumplirlas de forma más o menos

óptima:

Aceros de cementación.

Aceros bonificados.

Aceros para temple integral.

Aceros resistentes a la oxidación.

Materiales especiales.

TRATAMIENTOS SUPERFICIALES DE LOS MOLDES PARA MOLDES ESPECIALES:

El estado o el tipo de tratamiento superficial de una pieza en un molde estará determinado

por su función. En la construcción de moldes, los tratamientos de superficies han de obtener

o mejorar las siguientes propiedades:


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Aumento de la dureza superficial.

Aumento de la presión superficial permitida.

Aumento de la resistencia al desgaste.

Mejora del comportamiento de deslizamiento.

Mejora de la resistencia a la corrosión.

Los siguientes tratamientos superficiales son de amplia aplicación en la construcción de

moldes:

1.

Nitruración.

2.

Cementación.

3. Niquelado duro.

4. Recubrimiento con metal duro.

5. Cromado duro.

1.

NITRURACIÓN

A través del nitrurado se consiguen durezas superficiales extremas con amplia estabilidad de

medidas a causa de una modificación química de la superficie, además de una mejora

considerable de la resistencia al desgaste y a la fatiga. Debido a que la temperatura del

nitrurado es de 570ºC, según el diagrama de calentamiento del acero correspondiente, se

obtiene generalmente una reducción mecánica del núcleo.

Casi todos los aceros comunes en la construcción de moldes pueden nitrurarse. No se

aconseja la nitruración de aceros resistentes contra la corrosión pues disminuye

precisamente esta propiedad.


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2.

CEMENTACIÓN

El proceso de cement ación se usa en aceros de bajo contenido de carbono (C≤0,3%).

Durante el tratamiento. El carbono se difunde por la superficie del material. Los aceros

tratados de esta forma experimentan un gran aumento de la dureza de su superficie, mientras

que el núcleo permanece dúctil.

3.

CROMADO DURO

Los recubrimientos de cromado duro tienen el objetivo de conseguir superficies duras y

resistentes al desgaste, para la inyección de piezas de plástico con efectos abrasivos.

Además, el cromado duro se utiliza para reducir gripajes y aumentar la protección contra la

corrosión. Igualmente, el cromado duro se aplica para la reparación de superficies

desgastadas.

4. NIQUELADO DURO

En el procedimiento químico del niquelado duro, las capas del níquel son aportadas sin

aplicación de corriente externa. Al contrario que en los procesos electrolíticos, en esteno se

da el desagradable efecto de la formación de espesores diferentes (puntos gruesos), sobre

todo en las maquinas. Esto significa que es posible niquelar taladros, perforaciones,

superficies perfiladas, etc., sin ningún problema.

Sobresale sobre todo por su capacidad de resistencia a la corrosión y el desgaste, y también

es aplicable a materiales no ferrosos, tales como el cobre. Pero se ha de tener en cuenta que,

debido a la dureza extremadamente superior respecto al material base, aquella puede ser

dañada y desprenderse en caso de aplicación de presiones.


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4.

RECUBRIMIENTO CON METAL DURO

Para la obtención de elevadas resistencias contra el desgaste junto con una buena resistencia

contra la corrosión, se han aplicado con gran éxito los recubrimientos basados en nitruros de

titanio y otros metales duros.

PARAMETROS QUE AFECTAN A LA CALIDAD DEL PRODUCTO

FUNDAMENTOS DE LA RESPUESTA DEL MATERIAL

Se trata de estudiar el comportamiento del material durante su tratamiento y sus efectos

sobre la calidad del producto. Los principales parámetros de control del proceso son:

o La temperatura del material fundido

o La temperatura del molde

o La presión de inyección y la presión de retención

o

La velocidad de inyección

o

La distribución del tiempo para las diversas partes del ciclo del proceso

ASPECTO DE DISEÑO

Entre los problemas de calidad que pueden reducirse con frecuencia por medio del diseño se

pueden enumerar los siguientes:

o Líneas de soldadura

o

Marcas de hundimiento y huecos


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o Estado tensional en esquinas que conducen a la falla del producto en

servicio

o Diseño del molde de la computadora

o

Selección del polímero

ORIENTACIÓN

Uno de los aspectos más importantes en el moldeo por inyección es la orientación del

polímero al entrar en la cavidad del molde y después, cuando solidifica. En los productos

obtenidos por extrusión, por lo común se desea esta orientación que intensifica las

propiedades, pero en el moldeo por inyección es un problema. Entonces, lo normal es

minimizar la orientación, pero esto tiene que balancearse contra el factor económico de

utilizar ciclos rápidos de moldeo, lo cual a su vez representa un enfriamiento rápido de las

piezas moldeadas y la consiguiente congelación de las distribuciones orientadas.

CONTRACCIÓN

La contracción es la diferencia de tamaño entre el molde y la pieza moldeada fría. La causa

principal es el cambio en densidad que se produce cuando solidifica el polímero (contracción

térmica). Los polímeros cristalinos, por ejemplo, el acetal, el nylon, el polietileno de alta

densidad, y el polipropileno causan los problemas más serios con contracciones desde el 1

hasta el 4%.

Uno de los efectos inmediatos de la orientación es que también contribuye, de manera

importante, a la contracción tanto en materiales amorfos como cristalinos.


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Esta contracción afecta sobre las siguientes variables de inyección en las piezas moldeadas:

o

Efecto de presión

o

Efecto de temperatura

o Espesor de la pieza

o Tamaño de la entrada

Ilustración 15.Efecto de las variables de inyección sobre la contracción


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CONTROL DE PRESIONES, TIEMPOS Y TEMPERATURAS:

La calidad de los productos obtenidos en el moldeo por inyección incluye propiedades

mecánicas, calidad de la superficie, dimensiones y densidad. Para obtener una calidad

aceptable y reproducible, es esencial mantener el proceso de moldeo bajo un control preciso

y así las máquinas modernas están controladas por medio de microprocesadores. Las

entradas al sistema de control son:

o Temperaturas en la camisa, boquilla y molde medidas mediante termopares.

o

Presión del líquido hidráulico que actúa sobre el brazo del émbolo.

o

Presión del polímero en el molde

o

Posición y velocidad del brazo del émbolo mediante un sensor tipo potenciómetro

Durante el proceso productivo de piezas por inyección, los parámetros óptimos

determinados deben de repetirse de ciclo en ciclo de la forma más precisa que sea posible.

PRESION DE LLENADO

Se encuentra conveniente controlar durante la inyección, el llenado del molde y

compactación de dos maneras:

1.

Moviendo el brazo hacia delante a una secuencia de velocidades, altas al principio

y bajas al final cuando la etapa de llenado del molde está próxima al final y

cambiando al control de la presión del brazo para la etapa de compactación. Una

vez que el molde está lleno, el brazo detiene su movimiento y es de menor

importancia para el control del empaquetamiento. Otra razón para controlar la


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velocidad durante el llenado del molde se basa en que la velocidad influye sobre

el acabado superficial, la contracción y la anisotropía.

Ilustración 16.Presión que actúa sobre el brazo en función del tiempo durante el llenado delmolde y la compactación

La presión de compactación constante se aplica durante un determinado tiempo y

luego su valor se disminuye hasta el valor de la presión de mantenimiento hasta que

la compuerta solidifica.

Después del tiempo de permanencia a la presión de mantenimiento, el tornillo giraen sentido contrario. Durante esta fase, y con el fin de lograr una viscosidad

consistente del fundido, la presión de retroceso se mantiene en un valor bajo y

constante. Cuando el tornillo gira a una velocidad fija, la presión de retroceso afecta

al par torsor y, por tanto, al trabajo realizado y a la temperatura del fundido, que

aumenta si lo hace la presión de retroceso.

2. La presión sobre el brazo gobierna la presión en la cavidad, pero debido al

estrechamiento del tornillo en la camisa, etc., la medida de la presión en la cavidad

debería de ser un parámetro del control más directo. Esto proporciona un modo

alternativo a. El brazo se mueve hacia delante a una velocidad controlada hasta que


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se completa el llenado del molde y entonces para la compactación: Moviendo el

brazo hacia delante a una secuencia de velocidades, altas al principio y bajas al final

cuando la etapa de llenado del molde está próxima al final. El microprocesador

cambia al sensor de la presión en la cavidad. Un control aparte se ejerce sobre el

volumen de fundido que permanece en el frente del tornillo después de la inyección,

el cual afecta a la presión transmitida desde el sistema (brazo hidráulico y brazo) a

la cavidad durante la compactación. Dicho volumen lo mide el sensor de posición del

brazo y si, por ejemplo, es bajo el tornillo, se retira más adelantado durante la fase

de rotación del ciclo siguiente.

La temperatura del molde controla el grado de tensiones residuales en la pieza y en

los polímeros cristalinos el grado de cristalinidad. Ambos parámetros afectan a las

propiedades mecánicas y, en particular, a la resistencia. La temperatura óptima en

el molde es un compromiso entre la exigencia de bajar el tiempo total del ciclo, que

implica bajar la temperatura del molde y la exigencia de mejorar las propiedades

mecánicas, que implica aumentar la temperatura del molde

Ilustración 17. Posición del brazo y presión en el molde en función del tiempo durante elllenado del molde y la compactación


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Según el tipo de plástico a inyectar, el molde se ha de calentar o enfriar. Esta finalidad la

cumple el control de temperatura del molde. Para la transmisión térmica se utiliza

normalmente agua o aceite, mientras que en el caso de termoestables se utiliza también un

calentamiento del molde con resistencias eléctricas. Un control de temperatura óptimo es de

máxima importancia. Tiene influencia directa sobre la calidad y el aprovechamiento de las

piezas inyectadas. El tipo y la ejecución del ajuste de la temperatura influye en:

o

La deformación de las piezas. Válido sobre todo para materiales parcialmente

cristalinos,

o

El nivel de tensiones propias en la pieza inyectada y su fragilidad. En caso de

termoplásticos amorfos puede aumentar la formación de grietas por tensión,

o El tiempo de enfriamiento y el tiempo del ciclo.

Una mayor contracción durante el proceso, tal como sucede con los materiales parcialmente

cristalinos, se ha de compensar, en la mayoría de los casos, con una distribución de

temperatura más homogénea y más intensiva. Esto exige una regulación separada, por

ejemplo, en cantos o esquinas. La distribución de temperatura no debe ser alterada por la

situación de extractores, correderas, etc. Además la máxima diferencia entre la temperatura

de salida y la de entrada del medio refrigerante no debería sobrepasar los 5 K.

En la mayoría de los casos la mejor alternativa es la conexión en paralelo de estos circuitos o

la aplicación de circuitos individuales con dispositivos de regulación separados. La medida

de contracción durante la elaboración es una función directa de la temperatura de la pared

del molde. Diferencias de temperatura en el molde o/y diferentes velocidades de

enfriamiento son responsables de la deformación, etc. Si se utiliza agua como medio de


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refrigeración, se ha de evitar la corrosión y la depositación calcárea en los canales de

distribución, ya que de esta forma se reduce la intensidad de la transmisión térmica en el

molde.

FUERZA DE APRIETE

Para prevenir la abertura del molde durante la inyección y mantenerlo cerrado debe aplicarse

la suficiente fuerza de apriete, la cual puede calcularse si se conoce la distribución de presión

dentro de la cavidad. Así, se previene el escape del molde de una película de plástico a través

de la superficie de unión de las placas del molde.

TIEMPO DE LLENADO DEL MOLDE

El tiempo de llenado del molde puede calcularse mediante el cociente del volumen total entre

el caudal volumétrico.

TIEMPO DE ENFRIAMIENTO

El tiempo de duración de un ciclo, que suele estar comprendido entre 10 y 30 segundos, es

igual a:

= − + + ó


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MATERIALES DE CONSTRUCCION DEL MOLDE:

Con el objetivo de conseguir la máxima calidad del producto moldeado es necesario que los

materiales usados en la fabricación de moldes tengan las siguientes propiedades:

Alta resistencia al desgaste: Para aumentar la rigidez de las piezas inyectadas, estas

se refuerzan con fibras de vidrio, materiales minerales, etc., a gran escala. Estos, así

como los pigmentos de color, son altamente abrasivos. Por lo tanto, es de gran

importancia la elección del material y/o del recubrimiento de las superficies.

Alta resistencia a la corrosión: Los componentes agresivos como, por ejemplo, los

equipamientos protectores contra el fuego, o el mismo material pueden originar

agresiones químicas a las superficies del molde. Junto con los materiales de relleno y

de refuerzo con efectos abrasivos pueden surgir daños acumulativos del molde. Es

aconsejable utilizar aceros de alta resistencia a la corrosión o con recubrimientos de

las superficies (por ejemplo, cromado múltiple).

Alta estabilidad de medidas: La inyección, por ejemplo, de plásticos de elevada

resistencia térmica exige temperaturas internas de la pared del molde de hasta 250ºC.

Esto presupone una cierta aplicación de aceros con una elevada temperatura de

revenido. Si no se tiene en cuenta esta exigencia, se puede producir, en función de la

temperatura, un cambio de la estructura del molde, y con ello un cambio de las

medidas del mismo.


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Buena conductividad térmica: En el caso de inyectar termoplásticos parcialmente

cristalinos, la conductividad térmica en el molde adquiere gran importancia. Para

influenciar adecuadamente la conducción del calor, se pueden utilizar aceros de

diferente aleación.


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BIBLIOGRAFÍA

M.A.Ramos & M.R.De María "INGENIERIA DE LOS MATERIALES PLASTICOS"Diaz deSantos., 1988.

Issa a. Katime Amashta. “ Introduccion a la Ciencia de los Materiales Polimeros:

Sintesis y Caracterizacion “ , Universidad del Pais Vasco, 2010.

Michaeli/Greif/Kaufmann/Vossebürger. "INTRODUCCIÓN A LA TECNOLOGÍA DE LOS

PLÁSTICOS". Hanser Editorial, 1992.

Hellerich/Harsch/Haenle. GUÍA DE MATERIALES PLÁSTICOS Propiedades ensayos parámetros. Hanser Editorial, 1989.

Osswald/Menges. "MATERIALS SCIENCE OF POLYMERS FOR ENGINEERS". HanserPublishers, Munich, 1995.

Brent Strong. "PLASTICS MATERIALS AND PROCESSING". Prentice-Hall, Inc., 1996

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