Aspectos Fund Amen Tales en La Const de Moldes

ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES

ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDESASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDESASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDESASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES

11FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICFUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICMO CON ASP DES Aspectes fonamentals / aspectes

Si se observa críticamente un gran número de moldes de inyección, resultan determinados grupos yclases que se diferencian entre sí por su construcción completamente diferente. Tal clasificación, si es quequiere ser comprensible, no puede contener todas las posibilidades de combinación entre los diferentesgrupos y clases. Es posible que nuevas experiencias y resultados obliguen a una ampliación de la misma.

Forma de ejecución del molde

Molde de dos placas Molde de tres placas

Canal caliente Canal frío Colada normal Canal caliente (Canal frío)

Situación de las cavidades

Distribución simétrica Distribución en serie Distribución en serie

Normal

Sistema de colada

Punto Laminar (Película) Rectángulo Disco, paraguas

Aceites

Sistema de regulación de la temperatura

Superficies Figuras

Resistencias eléctricas Agua AguaAceite Aire

Sistemas de extracción

Extractores Segme. (anillo o marco) Aire Mordazas, correderas

Sistemas de salida de gases (o ventilación)

Nivel de partición Extractores Láminas Espigas sinteri.

Canales Canales

Postizos interpuestos

Materiales de construcción

Base del molde Postizos o placas Figuras

Aceros de temple integral,de cementación,de bonificación,sin alear

Aceros de temple integral,de cementación,de bonificación

Aceros de temple integral,de cementación,(nitruración)

Determinación de la contracción

Forma de la pieza Sistema de colada Condiciones de elaboración

Construcción

Selección de la máquinade inyección

Número de cavidades

Forma de la pieza, requerimientosvolumen del pedido, cantidad/tiempo

Datos:

1

2

3

4

5

6

7

8

9

Figura 1.1 Esquema para la construcción metódica y planificada de moldes de inyección de plástico




Esta clasificación ya cumple con su objetivo si transmite de forma clara y detallada las experienciasadquiridas hasta ahora en la construcción de moldes de inyección. Al tratar un nuevo problema, el proyec-tista puede ver cómo se ha construido o se ha de construir un molde en casos similares.

Sin embargo, el proyectista siempre tratará de evaluar las experiencias y construir algo mejor, en lugar decopiar la anterior ejecución. Una exigencia elemental de cada molde que ha de utilizarse en una máquinaautomática es que las piezas se desmoldeen automáticamente sin necesidad de una operación adicional(separación de la colada, operación para determinadas realizaciones, etc.).

La clasificación de moldes de inyección se rige lógicamente por las características principales de cons-trucción y función. Estas son:

El tipo de colada y su separación,El tipo de expulsión de las piezas inyectadas,La existencia o no de contrasalidas exteriores en la pieza a inyectar,El tipo de desmoldeo.

La figura 1.1 representa un procedimiento para el desarrollo metódico y planificado de moldes de inyec-ción.

Para la construcción y dimensionado de piezas de inyección y sus correspondientes moldes se utilizacada vez con mayor frecuencia el método de elementos finitos (FEM), así como procedimientos de cálculocomo Cadform, Cadmould, Moldflow, etc. Con estos métodos se puede reducir el tiempo de desarrollo ylos costos, así como optimizar la funcionalidad de las piezas.

Sólo cuando se han determinado la pieza a inyectar y todas las exigencias que influyen en el diseño de unmolde, se puede ejecutar la construcción definitiva de éste.

CLASIFICACIÓN DE MOLDES DE INYECCIÓN

La norma DIN E 16 750 «Moldes de inyección para materiales plásticos» contiene una división de losmoldes según el siguiente esquema:

Molde estándar (molde de dos placas),Molde de mordazas (molde de correderas),Molde de extracción por segmentos,Molde de tres placas,Molde de pisos (molde sandwich),Molde de canal caliente.

Análogamente a los moldes de canal caliente para la inyección de materiales termoplásticos existenmoldes de canal frío para la inyección sin colada de materiales termoestables.




Si no es posible la disposición de canales de distribución en el plano de partición, o si se han de unircentralmente las piezas de un molde con cavidades múltiples, se requiere un segundo plano de separaciónpara el desmoldeo del distribuidor solidificado (molde de tres placas) o una alimentación del material através de un sistema de canal caliente. En moldes de pisos se montan prácticamente dos moldes en serieen el sentido de cierre, sin que se requiera el doble de fuerza de cierre. La condicion previa para este tipode moldes es una elevada cantidad de piezas relativamente fáciles, como por ejemplo piezas de formaplana.

Como ventaja esencial se han de mencionar los bajos costos de producción. Los moldes de pisos hoy seequipan sin excepción con sistemas de canal caliente con extremas exigencias, sobre todo en lo que alequilibrio térmico (homogeneidad térmica) se refiere.

Para la extracción de las piezas se utilizan preferentemente extractores de tipo pasador cilíndrico. Fre-cuentemente también asumen la función de purgar el aire o gas de la cavidad correspondiente. Desde quela técnica de electroerosión por penetración se aplica para la fabricación de moldes, se han acentuado losproblemas de oclusión de gases en las cavidades. Si antes las cavidades se componían de varias partescon la posibilidad de una salida de gases eficaz en las superficies de contacto entre estas partes, hoy esposible en muchos casos fabricar una cavidad a partir de un bloque macizo utilizando la técnica deelectroerosión por penetración.

Por lo tanto se ha de asegurar que la inyección desplace totalmente los gases. También se han de evitaroquedades a causa de los gases, sobre todo en puntos críticos. Una cavidad mal purgada puede produciruna cascarilla de recubrimiento en el molde, o puede producir el efecto Diesel y, en última consecuencia,generar problemas de corrosión. El tamaño de un orificio de ventilación depende en gran medida de laviscosidad del material a inyectar. La anchura de estos orificios oscila entre 1/100 y 2/100 mm. Conmateriales de viscosidad extremadamente baja pueden ser suficientes orificios de ≥ 1/1000 mm. de anchu-ra. Se ha de tener en cuenta que donde existan estos orificios tan pequeños no es posible, por lo general,una ventilación eficaz.

Las partes móviles del molde se han de guiar y centrar. Las columnas de guía de una placa móvil en unamáquina de inyección son, como mucho, un preajuste basto. Es necesario siempre un «ajuste interno» delmolde de inyección.

Los moldes de inyección se fabrican generalmente con aceros para herramientas. En función de losmateriales a inyectar se ha de seleccionar cuidadosamente el material a utilizar. Las exigencias respectoa estos aceros son, entre otras:

alta resistencia al desgaste,alta resistencia a la corrosión,alta fiabilidad de las cotas (ver también apartado 1.10).




CLASIFICACIÓN DE COLADAS Y ENTRADAS

Sistemas de colada fría

Según DIN 24 450 se diferencia entre:

Colada, como componente de la pieza inyectada, pero que no forma parte de la pieza propiamen-te dicha,Canal de colada, definido desde el punto de introducción de la masa plastificada en el moldehasta la entrada,Entrada, como sección del canal de colada en el punto donde se une con la cavidad del molde.

El camino del material hasta la cavidad debería ser lo más corto posible para, entre otras cosas, minimizarlas pérdidas de presión y de calor. El tipo de ejecución y la situación de la colada/sección de entradatienen mucha importancia respecto a:

fabricación económica,propiedades de la pieza inyectada,tolerancias,uniones,tensiones propias del material, etc.

A continuación se expone un resumen de los tipos de sistemas de coladas y entradas frías más usuales.

Colada cónica, con o sin barra

Se aplica por lo general para piezas de espesores de pared relativamente gruesos, y tambiénpara la transformación de materiales de elevada viscosidad en condiciones térmicamente desfa-vorables. La barra ha de separarse después del desmoldeo de la pieza.

α = ángulo de desmoldeo, s = espesor de pared,d = colada cónica (diámetro), d ≥ s, d > 0.5




Entrada puntiforme (o capilar)

A diferencia de la colada de barra, la colada de sección puntiforme se separa generalmente deforma automática. Si molestan los pequeños restos de esta sección, «d» puede tener la forma deuna pequeña cavidad lenticular en la superficie de la propia pieza. Para la explulsión automáticade una colada cónica con sección puntiforme se utilizan las boquillas neumáticas de uso gene-ral.

Colada de paraguas

La colada de paraguas es adecuada para la fabricación, por ejemplo, de cojinetes de fricción conuna precisión de redondez elevada, evitando además al máximo la existencia de líneas de unión.Las desventajas son el apoyo unilaterial del noyo central y la necesidad de operaciones demecanizado para eliminar la colada.

Entrada puntiforme d ≤ 2/3 s

Punto de ruptura




Colada de disco

Aquí se unen preferentemente piezas cilíndricas por el interior, sin líneas de unión residuales. Enel caso de materiales fibrosos de refuerzo (por ejemplo fibras de vidrio), la colada de disco puedefavorecer la tendencia a la contracción. La colada se ha de eliminar después del desmoldeo.Entrada laminar o de cinta

Para fabricar piezas planas con un mínimo de contracción y de tensión es aconsejable la entradaen forma de cinta.Con una anchura igual a la de la pieza, este tipo de entrada origina una distribución homogéneadel frente de la colada. Un cierto adelantameniento del material líquido en el sector de la coladade barra se puede compensar con la corrección de la sección de entrada. Pero en el caso demoldes sencillos la entrada está situada fuera del eje de gravedad de la pieza, lo que puedeconducir a un desgaste del molde y formación de cascarilla. La lámina de entrada es cizalladageneralmente, por lo que no impide una fabricación automática.Entrada de túnel o submarina

Entrada de cinta preferentemente para piezas de gransuperficie.




Según la disposición, la entrada es separada de la colada al abrir el molde o por medio de unaarista cortante en el momento de expulsar la pieza. La entrada de túnel es adecuada para lainyección lateral de las piezas. Sin tener en cuenta los posibles problemas por obturación pre-coz, la entrada de túnel permite secciones muy pequeñas, y con ello se consiguen marcasresiduales casi invisibles sobre la pieza. Cuando se inyectan materiales abrasivos, la arista decorte está sometida a un mayor desgaste, lo cual conduce a problemas de separación de lacolada.

Los canales de distribución se han de construir de la forma más recta posible, evitando cualquier recodo

Entrada de túnel (o submarina)




innecesario, para conseguir que, independientemente de la situación, las cavidades de un molde múltiplese llenen de forma simultánea y homogénea (suponiendo que las cavidades son idénticas) y que lascavidades dispongan de un mismo tiempo de conformación.

Distribuciones en forma de anillo o de estrella ofrecen la ventaja de distancias iguales y cortas. Pero estánen desventaja cuando, por ejemplo, se han de construir correderas. Aquí se ofrecen las distribuciones enserie (véase figura a continuación), con la desventaja de que las distancias son desiguales. Pero estadesventaja se puede compensar ampliamente con un equilibrado artificial, por ejemplo con la ayuda delanálisis Moldflow. En este análisis se varían los diámetros de los canales pero no las secciones de lasentradas correspondientes. La figura 1.9B muestra un distribuidor en serie con equilibrado natural. Pero porlo general esta disposición muestra una relación relativamente desproporcionada del volumen de la piezarespecto al volumen de los canales de distribución.

Distribuidor en estrella (A) y distribuidor en anillo (B)

A: longitud de colada desigualB: longitud de colada constante




Moldes de canal caliente

Los sistemas de canal caliente se utilizan para la inyección «sin colada» de piezas termoplásticas. Perotambién se pueden aplicar como canal caliente parcial, o sea, con subdistribuidores, aprovechando lasventajas de éstos. Con una ejecución correcta, los sistemas de canal caliente presentan una menorpérdida de presión respecto a moldes comparables con sistemas de distribuciones de solidificación. Deesta forma, con sistemas de canal caliente se pueden inyectar piezas extremadamente grandes como, porejemplo, parachoques para automóviles.

La fabricación óptima de piezas en moldes de pisos sólo es posible utilizando la técnica de canal caliente.

Eliminando completamente el subdistribuidor de solidificación, se puede aprovechar mejor el volumen deuna máquina de inyección. En este sentido se puede reducir el tiempo de llenado, lo cual significa unareducción del tiempo de ciclo.

Los principios de construcción de los distintos sistemas de canal caliente pueden ser muy diferentes. Estoes válido tanto para el bloque de distribución como para las boquillas de canal caliente (bebederos), cuyotipo y forma son de gran importancia según las propiedades de la pieza a inyectar (tabla 1).

Los diferentes sistemas de canal caliente no son necesariamente adecuados de forma similar para todoslos tipos de termoplásticos, aun cuando así se diga a menudo. Como criterior especial debería utilizarse eltratamiento delicado del material. Esto obliga a aplicar principios de construcción complejos en el aspectotérmico. En este sentido, los moldes de canal caliente son más complicados y, frecuentemente, tambiénmás propensos a las averías que los moldes convencionales. Por lo demás, para estos moldes se han de

* Denominaciones según DIN E 16 750, edición julio 1988

Elementos * Tipo de ejecución

Bloque de distribución del canal caliente calentamiento exteriorcalentamiento interior

Boquillas de canal caliente calentamiento externo directocalentamiento externo indirectocalentamiento interno directocalentamiento interno indirectocalentamiento interno y externo

Tipo de boquillas de canal caliente boquillas abiertas, con y sin punta conductorade calor (torpedo)punta conductora de calor (torpedo)cierre de aguja neumático o hidráulico




aplicar de forma amplia las normas de la mecánica de precisión. El molde ha de estar preparado paramateriales con propiedades corrosivas y/o abrasivas. También se ha de tener en cuenta, por ejemplo, laincompatibilidad del contacto del material con el cobre y sus aleaciones, debido a que puede conducir asíntomas de descomposición catalítica. Los fabricantes ofrecen sistemas equipados en este sentido.Debido a su mejor comportamiento térmico, se deberían preferir los sistemas de canal caliente con regu-lación de temperatura continua en lugar de los de temperatura programada.

En moldes pequeños y, sobre todo, en moldes mayores con bloques de distribución de gran tamaño, seaplica un equilibrio «natural» o «artificial» de los canales con el objetivo de una homogeneización de lapresión o para equilibrar las pérdidas de presión. En el equilibrado «natural» se ha elegido la mismalongitud, por lo general, de los canales en el distribuidor. En el equilibrado «artificial» se consigue elobjetivo por medio de la variación correspondiente de los diámetros de los canales de distribución. Elequilibrio natural tiene la ventaja de la independiencia de los parámetros de trabajo, como son la tempera-tura y la velocidad, pero significa un bloque de distribución más complejo, para que por lo general se ha dedistribuir el material a través de varios pisos.

Un sistema óptimo de canal caliente ha de permitir un cambio de material en el menor tiempo posible(cambio de color), ya que el material que no se encuentre en su punto óptimo puede limitar las propiedadesde la pieza.

Las boquillas de canal caliente abiertas favorecen «goteo». Después de abrir el molde, el material puedeexpandirse a través de la entrada hacia la cavidad y formar un tapón frío que en la siguiente pieza no serálicuado necesariamente. En casos extremos, este tapón puede obstruir seriamente la entrada.

Con ayuda de una descompresión del husillo de la máquina (retroceso del husillo antes de abrir el molde),que es posible en todas las máquinas de inyección de tecnología actual, o también con ayuda de unacámara de succión del material en el bebedero, se puede solucionar este problema. Pero la descompresiónsiempre ha de realizarse en el límite inferior, para evitar de forma segura la aspiración de aire atmosféricoen la colada, canal de colada o en la sección de entrada (evitar el efecto Diesel).

Aunque la técnica del canal caliente ha alcanzado unas cotas de tecnología elevadas, el usuario ha detener siempre en cuenta que requiere un costo mayor de mantenimiento debido al personal especialmentecualificado.

Sistemas de canal frío

Análogamente a la denominada elaboración «sin colada» de materiales termoplásticos, también se pue-den elaborar termoestables y elastómeros en moldes de canal frío sin mazarota. Esto es muy importantedebido a que, por lo general, las mazarotas no se pueden regranular. Un canal frío ha de cumplir la finalidadde mantener los termoestables o elastómeros a un nivel de temperatura que se evite la solidificación. Deesta forma, las exigencias respecto a un sistema de canal frío son muy elevadas: el gradiente de tempera-tura en el sistema ha de ser lo más pequeño posible y el aislamiento térmico del molde y del canal frío hade ser óptimo para evitar con seguiridad la solidificación del material. Si a pesar de ello surgen problemasen la aplicación, el molde se ha de construir de forma que éstos puedan ser eliminados con el mínimocosto. En los apartados 1.12 y 1.13 se describen con mayor detalle las posibles ejecuciones de moldes decanal frío.




CONTROL DE TEMPERATURA EN LOS MOLDES DE INYECCIÓN

Según el tipo de plástico a inyectar, el molde se ha de calentar o enfriar. Esta finalidad la cumple el controlde temperatura del molde. Para la transmisión térmica se utiliza normalmente agua o aceite, mientras queen el caso de termoestables se utiliza también un calentamiento del molde con resistencias eléctricas. Uncontrol de temperatura óptimo es de máxima importancia. Tiene influencia directa sobre la calidad y elaprovechamiento de las piezas inyectadas. El tipo y la ejecución del ajuste de la temperatura influye en:

La deformación de las piezas. Válido sobre todo para materiales parcialmente cristalinos,El nivel de tensiones propias en la pieza inyectada y su fragilidad. En caso de termoplásticosamorfos puede aumentar la formación de grietas por tensión,El tiempo de enfriamiento y el tiempo del ciclo.

La rentabilidad del molde puede ser enormemente influenciada de esta forma. Los moldes para la inyec-ción de termoplásticos amorfos no son necesariamente adecuados para la inyección de materiales parcial-mente cristalinos. Una mayor contracción durante el proceso, tal como sucede con los materiales parcial-mente cristalinos, se ha de compensar, en la mayoría de los casos, con una distribución de temperaturamás 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. Ade-más la máxima diferencia entre la temperatura de salida y la de entrada del medio refrigerante no deberíasobrepasar los 5 K. De esta forma es prácticamente imposible la unión en serie de varios circuitos deregulación. En la mayoría de los casos la mejor alternativa es la conexión en paralelo de estos circuitos ola aplicación de circuitos individuales con dispositivos de regulación separados. La medida de contraccióndurante la elaboración es una función directa de la temperatura de la pared del molde. Diferencias detemperatura en el molde y/o diferentes velocidades de enfriamiento son responsables de la deformación,etc. Si se utiliza agua como medio de refrigeración, se ha de evitar la corrosión y la depositación calcáreaen los canales de distribución, ya que de esta forma se reduce la intensidad de la transmisión térmica enel molde.

TIPOS DE EXPULSORES Y DESMOLDEOS

Como consecuencia de la contracción durante la inyección, las piezas inyectadas se contraen sobre losmachos del molde (esto no es necesariamente válido para materiales termoestables). Para su desmoldeose 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 piezaa expulsar debe ser la mínima posible para evitar deformaciones. En el caso de extractores del tipopasador perfilado se ha de evitar que se entregiren.

Normalmente, los machos, y también los dispositivos de extracción, están situados en la parte móvil de lamáquina de inyección. En algunos casos especiales puede ser conveniente situar los machos (en el ladode inyección) en la parte fija de la máquina. En este caso se requieren dispositivos especiales de extrac-ción.

Para el desmoldeo de contrasalidas se requieren por lo general correderas. Las contrasalidas o negativasinteriores se pueden realizar por mordazas o correderas interiores o con machos plegables. Las roscas sepueden desmoldear con:

mordazas,machos intercambiables,machos plegables,machos roscados, etc.

Las contrasalidas en las que se base el funcionamiento, por ejemplo, de uniones de forma, pueden serdesmoldeadas (forzadamente) sin utilizar correderas, mordazas, etc. Pero se ha de tener en cuenta que latemperatura de desmoldeo es muy superior a la temperatura ambiente, y que la rigidez del material esproporcionalmente baja. Ni la aplicación de las fuerzas de desmoldeo debe producir un alargamiento de lapieza ni el expulsor debe marcarla. Los alargamientos tolerados en los desmoldeos forzados dependen dela 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 (para reducir costos). No obstante, eldesmoldeo forzado debería plantearse de forma básica en el diseño del molde correspondiente.

Las superficies con texturizado se comportan por lo general como si fueran contrasalidas. Por lo tanto,requieren unos ángulos de desmoldeo que, en caso de no ser suficientes, pueden dañar ostensiblementela superficie de la pieza. Para evitar tales daños se puede aplicar un valor orientativo: por cada 1/100 mmde 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 lacavidad. Una salida defectuosa de la cavidad puede tener las siguientes consecuencias:

llenado parcial de la cavidadunión defectuosa de frentes de materialel denominado efecto Diesel, o sea, daños térmicos de la pieza (quemado).

Los problemas de las salidas de los gases surgen sobre todo a mayor distancia de la colada.




TIPOS DE CONTRASALIDAS

El desmoldeo de piezas con contrasalidas (véase apartado 1.4) requiere generalmente medidas técnicasconstructivas en el molde, como, por ejemplo, una apertura del molde en varios niveles. Las aperturasadicionales se logran con correderas y mordazas. Los moldes con correderas pueden desmoldearcontrasalidas 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 distensado tienen medidas inferiores a las que poseen enestado abierto.

Si no es posible un desmoldeo de las roscas por medio de mordazas o correderas, o bien si la rebaba departición 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 rotación durante el proceso de desmoldeo,dejan libres las roscas en la pieza inyectada. Su accionamiento se realiza por el movimiento deapertura del molde (husillos de rosca, cremalleras) o por medio de unidades de desenroscasoespeciales.

El desmoldeo de contrasalidas para pequeñas series también puede realizarse por el sistema de «machosperdidos» (véase apartado 1.6.1). En caso de roscas de fijación es a menudo más económico no desmoldearroscas, sino inyectar la pieza con el agujero y utilizar tornillos de autorroscado.

CONSTRUCCIONES ESPECIALES

Moldes con machos perdidos

La técnica de machos perdidos se utiliza para la fabricación de piezas con interiores o contrasalidas nodesmoldeables. Aquí se usan aleaciones de reutilización con un punto muy bajo de fusión basadas encinc, plomo, bismuto, cadmio, indio y antimonio, que, según su composición, se funden a temperaturasmuy diferentes (el punto de fusión más bajo es, aproximadamente, 50º C). Mediante aplicación de calor(por ejemplo calentamiento por inducción), el macho metálico se puede extraer de la pieza inyectada conmuy pocos restos de impurezas y residuos de la inyección.




Moldes prototipo de aluminio

La aleación de aluminio-cinc-magnesio-cobre (nº de material 3.43.65) es un material idóneo termoendureciblepara la fabricación de prototipos, pero también para la fabricación de series pequeñas y medianas. Lasventajas de utilizar este material son la reducción del peso, la fácil mecanización y la buena conduccióntérmica respecto al acero, en cuanto a desventajas hay que señalar la baja resistencia mecánica, la bajaresistencia al desgaste, la poca rigidez como consecuencia del bajo módulo de elasticidad y el relativa-mente elevado coeficiente de dilatación térmica. Cabe la posibilidad de combinar ventajosamente las pro-piedades del aluminio con el acero.

Moldes prototipo de plástico

Para reducir los elevados costos de mecanización en la fabricación de moldes, se pueden aplicar resinasendurecibles con moldes sencillos. Reforzando estos moldes con elementos metálicos o con fibras devidrio, estas resinas pueden cumplir también con exigencias más elevadas. Se ha de tener en cuenta labaja resistencia al desgaste de las resinas. Los moldes fabricados de esta formas sólo sirven para lafabricación de prototipos o para la fabricación de series muy cortas con inyección.

ELEMENTOS NORMALIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES

Para conseguir una fabricación racional de moldes de inyección de plástico se pueden aplicar una largaserie de elementos normalizados con un elevado grado de prefabricación. A ellos pertenecen elementosintercambiables como:

placas del molde, placas de fijación,insertos,elementos de guía y de centraje,casquillos y extractores cilíndricos,sistemas de fijación rápida,bloques de canal caliente,boquillas de canal caliente,elementos de calentamientocilindros de accionamiento, etc.

Según las necesidades, estos elementos se pueden suministrar en diferentes materiales. La construccióndel molde, así como el diseño de la pieza, se pueden elaborar con programas de ordenador como, porejemplo, Cadform o Cadmould. Para la fabricación con electroerosión de moldes se ofrecen elementosnormalizados para la fabricación de los electrodos de erosión de grafito y cobre electrolítico.




ESTADO ACTUAL DE LA NORMALIZACIÓN

Accesorios normalizados

El desarrollo progresivo de los moldes para la fabricación de piezas de inyección de plástico ha de reflejar-se también en la normalización. Según la norma DIN E16 750, julio 1988, están normalizados los siguien-tes accesorios para moldes:

Molde de inyección para la fabricación de probetas con materiales termoplásticos

En 1988 se creó el Banco de Datos Campus (Plásticos 79 (1989) 8, página 713) para la determinación enprobeta de las propiedades físicas de termoplásticos de diferentes fabricantes y su comparación directaentre sí. Como ampliación se preparó en el FNK (Comité de normas especiales de plásticos) 304.2 unanorma correspondiente para la fabricación de probetas. El molde está compuesto por un molde base conpostizos intercambiables en los cuales se encuentran las cavidades para la inyección de las probetascorrespondientes (por ejemplo, una doble barra de tracción). El molde está equipado con conectoresrápidos para el sistema de ajuste de la temperatura, que permiten un cambio rápido y seguro de lospostizos. Para la inyección de materiales a elevada temperatura de fusión sólo se deben aplicar aceroscon una alta temperatura de revenido (véase también apartado 1.9). En una estación de precalentamientose pueden precalentar los postizos a las temperaturas de pared interior del molde, de forma que el cambiode un postizo por otro se puede realizar en el mínimo tiempo posible.

Denominación Norma DIN

Columnas de guía 9825, parte 1

Bebederos 16 752, parte 1

Casquillos de sujección colada 16 757

Casquillos de extracción con cabeza cilíndrica 16 756

Pasadores de extracción con cabeza cilíndrica 1530, parte 1

Pasadores de extracción con cabeza cilíndrica y vástago reducido 1530, parte 2

Pasadores de extracción con cabeza cónica 1530, parte 3

Pasadores de extracción con cabeza cilíndrica, vástago reducidocuadrado (extractores planos) o laminares 1530, parte 4

Tabla 2. Elementos normalizados según DIN E16 750




SELECCIÓN DE LOS MATERIALES

Aspectos generales

Con el objetivo de conseguir la máxima utilidad es necesario que los materiales usados en la fabricación demoldes tengan las siguientes propiedades:

Alta resistencia al desgastePara aumentar la rigidez de las piezas inyectadas, éstas se refuerzan con fibras de vidrio, materia-les 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 corrosiónLos componentes agresivos como, por ejemplo, los equipamientos protectores contra el fuego, o elmismo material pueden originar agresiones químicas a las superficies del molde. Junto con losmateriales de relleno y de refuerzo con efectos abrasivos pueden surgir daños acumulativos delmolde. Es aconsejable utilizar aceros de alta resistencia a la corrosión o con recubrimientos de lassuperficies (por ejemplo, cromado múltiple).

Alta estabilidad de medidasLa inyección, por ejemplo, de plásticos de elevada resistencia térmica exige temperaturas internasde la pared del molde de hasta 250º C. Esto presupone la aplicación de aceros con una elevadatemperatura de revenido. Si no se tiene en cuenta esta exigencia, se puede producir, en función dela temperatura, un cambio de la estructura del molde, y con ello un cambio de las medidas delmismo.

El cambio de medidas debido a tratamientos térmicos (por ejemplo, un temple por cimentación)debe ser mínimo, pero por lo general no se puede evitar (salvo excepciones, tal es el caso de losaceros martensíticos). Un tratamiento térmico de moldes con grandes diferencias de espesor encie-rra riesgos (deformación, grietas, etc.). Preferentemente se utilizan aceros bonificados que puedenser mecanizados por arranque de viruta. Por regla general, después de la mecanización se puedesuprimir el tratamiento térmico, ya que no será necesario. Pero también es cierto que la dureza y laresistencia mecánica de estos aceros es baja. Por el contrario, si se mecanizan aceros medianteelectroerosión, se pueden utilizar templados con la máxima dureza.

Buena conductibilidad térmicaEn el caso de inyectar termoplásticos parcialmente cristalinos, la conductibilidad térmica en elmolde adquiere gran importancia. Para influenciar adecuadamente la conducción del calor, se pue-den utilizar aceros de diferente aleación. No obstante, esta medida para controlar la termoconducciónes relativamente limitada. Respecto a una termoconducción sensiblemente superior del cobre y susaleaciones, se han de tener en cuenta el bajo módulo de elasticidad, la poca dureza y la bajaresistencia al desgaste. Por medio de la cantidad y tipo de los componentes de la aleación sepueden variar los valores mecánicos hasta ciertos límites. Sin embargo, al mismo tiempo varía laconductibilidad térmica. La resistencia al desgaste se puede aumentar considerablemente median-te recubrimientos de la superficie (por ejemplo, niquelado sin corriente). No obstante, se ha de teneren cuenta que en caso de elevada presión superficial o presión de Hertz, la superficie templadapuede ceder, debido al escaso apoyo prestado por el material base blando. Además de estos requi-sitos, los materiales deben presentar una buena mecanización, alto grado de pureza y permitir unbuen pulido, etcétera.




Aceros para moldes

La rigidez de una herramienta está en función de la selección del acero, ya que el módulo de elasticidad esprácticamente igual en todos los aceros comunes para herramientas. Pero, según las exigencias especí-ficas, 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.

Aceros de cementación

Se utilizan aceros pobres en carbono (C ≤ 0,3 %), que mediante cementación obtienen una superficie duray resistente al desgaste (tabla 3).

Durante el proceso de cementación (temperatura de tratamiento, entre 900 y 1000º C) el carbono sedifunde en la superficie de la pieza. La profundidad de la cementación depende de la temperatura y de laduración del proceso. Con tiempos largos de cementación (varios días) se consigue una profundidad deaproximadamente 2 mm. Una superficie dura, resistente al desgaste, se consigue por enfriamiento de lapieza cementada, durante el cual el núcleo de la pieza, suponiendo que ésta tenga el espesor suficiente,permanece blando.

Aceros para bonificación

El bonificado es un tratamiento térmico para conseguir aceros de alta tenacidad con una resistenciamecánica determinada. El tratamiento se lleva a cabo templando la pieza y calentándola posteriormente auna temperatura de 300 a 700º C, según los requerimientos. Los aceros así tratados (tabla 4) se mecani-zan bonificados. El posterior temple de las piezas se puede suprimir, evitando de esta forma deformacio-nes y grietas originadas por el temple.

Nomenclatura Nº de material Dureza en la Observacionessuperficie HRC

CK 15 1.1141 62-64 Para piezas de bajas exigencias.

21 MnCr5 1.2162 58-62 Acero para cementación estándar, buenascualidades para el pulido.

X6CrMo4 1.2341 58-62 Preferentemente sumergible en frío.

X19NiCrMo4 1.2764 60-62 Perfecto para el pulido y grandesexigencias de calidad superficial.

Tabla 3. Aceros de cementación




Nomenclatura Nº de material Resistenciatracción N/mm2

40CMnMo7 1.2311

40CrMnMoS8 1.2312 aprox. 1000

54NiCrMoV6 1.2711

Tabla 4. Aceros para bonificación

Acero para temple integral (tabla 5)

Para conseguir una estructura homogénea, incluso en grandes secciones, se utilizan aceros para temple

integral, cuya dureza, resistencia y tenacidad se pueden adaptar individualmente a las necesidades por

medio del proceso del revenido. A través de la temperatura de revenido se pueden influenciar estas propie-

dades de forma óptima. Los aceros de temple integral han dado muy buenos resultados para moldes de

inyección de plásticos con efectos abrasivos (por ejemplo, con fibras de vidrio).

Aceros resistentes a la corrosión (tabla 6)

Como protección contra plásticos o sus aditivos con efectos corrosivos existe básicamente la posibilidad

de galvanizar los moldes. Como posible desventaja se ha de mencionar la elevada presión superficial en las

aristas de cierre, que pueden provocar el agrietamiento de este recubrimiento. Por lo tanto, es aconsejable

el uso de aceros resistentes a la corrosión. Se debe evitar de forma estricta la nitruración de estos aceros,

ya que disminuye su propiedad de resistencia a la corrosión.

Nomenclatura Nº de material Resistencia N/mm2 ObservacionesDureza HRC

X38CrMo V5 1 1.2342 1450 Acero estándar para trabajar en caliente

X45NiCrMo4 1.2767 50-54 Muy bueno para el pulido, alta tenacidad.

90MnCrV8 1.2842 56-62 Resistencia al desgaste normal.

X155CrVMo121 1.2397 58 Buena resistencia al desgaste,buena tenacidad.

X210Cr12 1.2080 60-62 Alta resistencia al desgaste.

X165CrMoV12 1.2601 63 Acero de elevada resistencia al desgaste.

Tabla 5. Aceros para temple integral

Observación: para piezas con requerimientos bajos también se puede aplicar el acero no aleado C45W3, nº de material 1.1730con tratamiento de temple.




Nomenclatura Nº de material Dureza HRC Observaciones

X42Cr13 1.2083 54-56 Resistente a la corrosión sólo contratamiento de pulido.

X36CrMo17 1.2316 50 Mecanización después de tratamientode revenido, alta resistencia a la corrosión.

X105CrMo17 1.4125 57-60 Acero resistente a la corrosión y a losácidos, resistente al desgaste.

Tabla 6. Aceros resistentes a la corrosión

PROCESOS DE TRATAMIENTOS DE SUPERFICIES

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 siguientespropiedades:

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:

Nitruración,Cementación,Niquelado duro,Recubrimiento con metal duro.

Nitruración

Entre los procedimientos de nitruración, el nitrurado por baño (por ejemplo, el proceso Tenifer de la empre-sa Degussa, Hanau) ha alcanzado una gran divulgación. A través del nitrurado se consiguen durezassuperficiales extremas con amplia estabilidad de medidas a causa de una modificación química de lasuperficie, además de una mejora considerable de la resistencia al desgaste y a la fatiga. Debido a que latemperatura del nitrurado es de 570º C, según el diagrama de calentamiento del acero correspondiente, seobtiene generalmente una reducción de la resistencia mecánica del núcleo.

Casi todos los aceros comunes en la construcción de moldes pueden nitrurarse. No se aconseja la nitruraciónde aceros resistentes contra la corrosión pues disminuye precisamente esta propiedad.




Cementación

El proceso de cementación se utiliza en aceros de bajo contenido en carbono (C ≤ 0,3 %). Durante eltratamiento, el carbono se difunde por la superficie del material. Los aceros tratados de esta forma experi-mentan un gran aumento de la dureza de su superficie, mientras que el núcleo permanece dúctil.

Cromado duro

La aportación electrolítica de los recubrimientos de cromado duro tiene su aplicación sobre todo con elobjetivo de conseguir superficies duras y resistentes al desgaste, que se aplican con éxito para la inyec-ción de piezas de plástico con efectos abrasivos. Además, el cromado duro se utiliza para reducir gripajesy para aumentar la protección contra la corrosión (cromado de múltiples capas). Igualmente, el cromadoduro se aplica para la reparación de superficies desgastadas. En caso de recromado repetido se ha decontar con una posible fragilidad a causa del hidrógeno en las zonas superficiales.

En las esquinas y puntos similares se ha de tener en cuenta la posibilidad de formación de puntos gruesosy el desprendimiento del recubrimiento.

Niquelado duro

En el procedimiento químico del niquelado duro, las capas de níquel son aportadas sin aplicación decorriente externa. Al contrario que en los procesos electrolíticos, en éste no se da el desagradable efectode formación de espesores diferentes (puntos gruesos), sobre todo en las esquinas. Esto significa que esposible niquelar taladros, perforaciones, superficies perfiladas, etc., sin ningún problema.

El procedimiento del niquelado sin corriente se ha dado a conocer con los nombres, por ejemplo de,Nibodur (empresa Pau Anke KG, Essen), Kanigen (empresa Heinrich Schnarr OHG, Aschaffenburg), yDurni-Coat (empresa AHC-Técnica de superficies, Kerpen/Erft).

El espesor del recubrimiento aplicado corrientemente es de 40 µm. Para la proyección sin corriente derecubrimientos sobre las superficies a proteger también se han aplicado con éxito los recubrimientos dedispersión de níquel-fósforo y carburo de silicio de la empresa Heirich Schnarr OHG, bajo el nombre deKanisil. Los procedimientos mencionados sobresalen sobre todo por su capacidad de resistencia a lacorrosión y el desgaste, y también son aplicables a materiales no férreos, tales como el cobre. Pero se hade tener en cuenta que, debido a la dureza extremadamente superior de la superficie respecto al materialbase, aquella puede ser dañada y desprenderse en caso de aplicación de presiones.

Recubrimiento con metal duro

Para la obtención de elevadas resistencias contra el desgaste junto con una buena resistencia contra lacorrosión, se han aplicado con gran éxito los recubrimientos basados en nitruros de titanio y otros metalesduros. Estos recubrimientos se realizan, por ejemplo, por las empresas Mahler GmbH, Esslingen/Neckar;VATEC-Systems GmbH, Weiterstadt, y Deutsche Balzers GmbH, Geisehheim.




MATERIALES ESPECIALES

Aleación de metal duro (tabla 7)

Las aleaciones de metal duro (materiales sinterizados) con elevados contenidos de carburos, se utilizansobre todo para herramientas y partes de moldes (zona de entrada) con un elevado desgaste por abrasiónal inyectar materiales plásticos reforzados. Las características de estos materiales son:

Fácil mecanización en su estado de suministro,Templabilidad hasta aproximadamente 72 HRC, prácticamente sin deformación,Adecuados para el pulido,Muy elevada resistencia contra el desgaste y la corrosión.

Materiales con conductibilidad de calor elevada

La regulación óptima de la temperatura del molde tiene una gran importancia. Influye de forma determinan-te en el tiempo de enfriamiento y de ciclo, y en el caso de termoplásticos parcialmente cristalinos, influyeen gran medida en la deformación y constancia de medidas, y por consiguiente, en la calidad de la piezainyectada.

Para mejorar la transmisión de temperatura de algunas partes, como de sectores completos del molde, seutilizan ventajosamente materiales no férreos como:

Cobre,Cobre-berilio,Cobre-cobalto-berilio,Cobre-cromo-circonio, etc.

La conductibilidad de estos materiales es, por lo general, muy superior a la de los aceros, pero sin llegara tener la misma dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. Frecuentemente es necesario unbuen recubrimiento de la superficie como condición necesaria para la aplicación con éxito de estos mate-riales.

Observación: Con temperaturas normales de inyección de plásticos, durezaaproximadamente 68 HRC, alta resistencia contra el desgaste.* Marca de denominación de la empresa Thyssen-Edelstahwerke AG, Krefeld.

Nombre de marca Dureza HRC

Ferro-Titanit-WFN* máx. 72. Dureza de revenido 48-50

Tabla 7. Aleación de metal duro




MOLDES PARA LA INYECCIÓN DE TERMOESTABLES

Los moldes para la elaboración de materiales termoestables son, en principio, similares a los destinadosa la elaboración de termoplásticos, pero han de tenerse en cuenta ciertas particularidades específicas. Enla norma DIN 16750 se recogen los principios básicos y las denominaciones de los moldes. Los ejemplos62 a 66 muestran moldes de inyección para termoestables.

Construcción del molde

Por regla general, los moldes para inyección de termoestables se calientan por resistencias eléctricas.Para la reacción de solidificación se extrae del molde el calor necesario. En contacto con la pared delmolde, la viscosidad del material es mínima, o sea, es tan ridícula que puede penetrar en cualquier ranuray puede formar rebabas. Por ello los moldes han de ser fabricados con una elevada estanqueidad, teniendoen cuenta, desde luego, la salida de los gases de las cavidades. Estas dos exigencias contradictorias sonel motivo por el cual no se puede evitar del todo la formación de rebabas. Los moldes han de construirse deforma rígida para evitar el «movimiento» y la deformación, que incrementaría la formación de rebabas. Parala determinación y el control de las presiones de inyección, como base del cálculo mecánico del molde, serecomienda utilizar captadores de presión. Como valores orientativos de la presión de inyección pararesinas de poliésteres sin saturar se utilizan de 100 a 300 bares, mientras que para resinas epoxi oaminoplásticas se utilizan entre 30 y 400 bares. La presión real requerida está en función del tamaño y dela geometría de las piezas. Respecto a la longevidad de los moldes, sobre la cual ya se ha de realizar unaprevisión en el momento de su oferta, es de gran importancia la selección del material. Aquí también valede forma similar lo ya expuesto en el caso de los termoplásticos. Para las zonas de contacto con losmateriales de inyección se utilizan aceros de temple integral, cuya temperatura de bonificado debe resistirlas elevadas temperaturas del proceso. Para materiales que tengan tendencia a la adhesión, como son losmateriales de poliésteres sin saturar, se han aplicado ventajosamente aceros con ≥ 13% de cromo, comopor ejemplo el acero 1.2083. Debido a que los materiales termoestables son modificados con componen-tes de acción abrasiva, se ha de tener muy en cuenta el desgaste subsiguiente. Los componentes queincrementan el desgaste son: harinas pétreas, fibras de vidrio, mica y materiales similares. En los secto-res de los moldes sometidos al desgaste, como por ejemplo la entrada, se han de construir postizos demetal duro. Pero también otros sectores expuestos al desgaste se han de construir con postizos de fácilsustitución.

Superficies de contorno de la pieza

Tanto el aspecto de las piezas de inyección como la longevidad de los moldes son determinados por lasuperficie de conformación de la pieza. Con frecuencia se exigen superficies texturizadas. Se habría deevitar la texturización de los sectores del molde expuestos a un elevado desgaste, ya que es muy difícil sureparación. Para dotar a la superficie de contorno de la pieza con una mayor resistencia al desgaste sepuede cromar en duro. Al mismo tiempo se consigue una mayor protección contra la corrosión.

Los recubrimientos de nitruro de titanio aumentan considerablemente la longevidad de los moldes. Se hanobtenido duraciones de vida cinco veces mayores. El recubrimiento de pocas micras de espesor mejora,además de la resistencia al desgaste y a la corrosión, el desmoldeo de las piezas y la limpieza de losmoldes. La utilización de aceros inoxidables con un contenido de cromo ≥ 18% también es eficaz contra lacorrosión, pero ofrece menos ventajas en lo que a dureza se refiere.




Superficies de contorno de la pieza

Tanto el aspecto de las piezas de inyección como la longevidad de los moldes son determinados por lasuperficie de conformación de la pieza. Con frecuencia se exigen superficies texturizadas. Se habría deevitar la texturización de los sectores del molde expuestos a un elevado desgaste, ya que es muy difícil sureparación. Para dotar a la superficie de contorno de la pieza con una mayor resistencia al desgaste sepuede cromar en duro. Al mismo tiempo se consigue una mayor protección contra la corrosión.

Los recubrimientos de nitruro de titanio aumentan considerablemente la longevidad de los moldes. Se hanobtenido duraciones de vida cinco veces mayores. El recubrimiento de pocas micras de espesor mejora,además de la resistencia al desgaste y a la corrosión, el desmoldeo de las piezas y la limpieza de losmoldes. La utilización de aceros inoxidables con un contenido de cromo ≥ 18% también es eficaz contra lacorrosión, pero ofrece menos ventajas en lo que a dureza se refiere.

Desmoldeo/salidas de gases

Según la geometría de la pieza y del tipo de material a inyectar se han de prever diferentes ángulos dedesmoldeo que pueden estar entre 1º y 3º. Durante la fase de desmoldeo, las piezas de termoestablespresentan una baja contracción debido a la elevada temperatura (por ejemplo, 170º C). Las piezas, por lotanto, no se contraen hacia los machos, sino que pueden permanecer en la cavidad formando un vacío.Para evitar trastornos durantes la producción, se han de tomar medidas para extraer las piezas siemprepor la misma parte del molde, preferentemente la parte donde estén situados los extractores. Al desmoldearpiezas termoestables, por regla general aún no han endurecido completamente y son relativamente frági-les, por lo que han de preveerse suficientes extractores o superficies para otros elementos de desmoldeo,para sí evitar daños en las piezas durante su extracción. Además de la extracción, los extractores han decumplir la función de purgar la cavidad de gases durante la fase de inyección. Este es el motivo por el quelos extractores han de situarse detrás de nervaduras o sectores de perfil profundo donde se pueden produ-cir bolsas de gases. Un desmoldeo forzado de contrasalidas se ha de evitar debido a la insuficientetenacidad de las piezas termoestables. Las contrasalidas se han de desmoldear por medio de noyosmóviles o correderas, y han de construirse de forma que, además de cumplir su función con seguridad,sean fáciles de retirar los posibles restos de material solidificado. Para el desmoldeo de contornos interio-res complicados con contrasalidas, se trabaja con la técnica de noyos de fácil fusión según la cual seinsertan noyos de aleaciones con temperaturas de fusión bajas y se extraen posteriormente de las piezasinyectadas. El espesor de los canales de salida de gases ha de oscilar entre 0,01 y 0,03 mm. Estoscanales se han de pulir bien para desmoldear completamente la rebaba allí producida.

Calentamiento/aislamiento

Para obtener una homogeneidad térmica suficiente se ha aplicado con éxito un sistema de calentamientocombinado por resistencias en los semimoldes y en los marcos portamoldes. La potencia calorífica proce-de principalmente de las resistencias, mientras que el calentamiento de los marcos se utiliza comoapantallamiento hacia el exterior. Como valor orientativo para la determinación de la potencia calorífica sepueden utilizar 30-40 W/kg de molde, según el tamaño de éste. La potencia calorífica requerida se ha dedistribuir homogéneamente con varios elementos calefactores en todo el molde. Por cada circuito deregulación se ha de disponer un termopar situado entre el elemento calefactor y la zona conformadora dela pieza.




Los moldes deberían equiparse siempre con placas de aislamiento, para evitar pérdidas de calor y conellas las diferencias de temperatura resultantes. Tales placas se pueden instalar entre las placas defijación del propio molde y de la máquina, entre las placas de conformación y en posibles sectores móvilesdel molde. Con ayuda del ordenador es posible simular la distribución de temperaturas en el molde ydeterminar funcionalmente la distribución de los elementos de atemperización. Con termografía se puedecomprobar la temperatura del molde durante la inyección, para deducir ciertas modificaciones necesaria, opara aplicar esta información en la futura construcción de otros moldes.

Construcción de la colada/entradas

La conformación de la colada para la elaboración de termoestables se ha de realizar teniendo en cuentadiferentes puntos de vista. Por lo general, estos materiales termoestables no son regenerados, por lo quedebería existir una colada relativamente pequeña en relación a la pieza inyectada. La entrada se ha desituar de forma que sea fácil de separar sin dañar la pieza. Básicamente se pueden aplicar todos los tiposde entrada conocidos en la inyección de termoplásticos, y, al igual que en éstos, el tipo y la situación delas entradas influyen en las propiedades físicas de las piezas inyectadas. A diferencia de las entradas enla inyección de termoplásticos, que deben ser lo más grandes posibles para evitar dañar el material acausa de efectos de cizallamiento o fricción, en el caso de los termoestables las entradas tienen lafinalidad de elevar la temperatura del material a causa de la fricción. En función de la pieza y del volumende plástico a inyectar se ha de determinar la entrada y el número de cavidades adecuado. Como normageneral, los plásticos son suministrados por los fabricantes de acuerdo con los criterios anteriormenteexpuestos, lo cual permite una adaptación anticipada durante la fase de planificación de los moldes. En elcaso de moldes con múltiples cavidades, las longitudes de los canales de la colada han de ser forzosa-mente iguales para producir las mismas pérdidas de llenado y la misma calidad de las piezas. Estosignifica que se ha de tener en cuenta el sentido de flujo del material en los canales. La figura 1.10 muestrauna red inadecuada de canales de colada para un molde con 24 cavidades, en el que las cavidades sonllenadas a tiempos diferentes y por lo tanto no pueden ser iguales. Aquí sólo es posible conseguir unequilibrio modificando las secciones de los canales. Es más ventajoso conformar el molde con 16 cavida-des con un sistema de distribución según la figura 1.11 y así obtener una calidad homogénea de laspiezas. Aún cuando la inyección de plástico sea el procedimiento absolutamente más económico para lafabricación de piezas en termoestables, se siguen aplicando variaciones de este proceso, como la inyec-

Figura 1.10 Disposición inadecuada de los canales de distri-bución de un molde de inyección de 24 cavidades.




ción/compresión, con el cual se pueden fabricar automáticamente piezas de gran precisión. La inyección/compresión reúne las ventajas de los procesos de inyección y de prensado. En el ejemplo 64 se haexpuesto un molde simple para la fabricación de platos. Los moldes múltiples según este procedimientoson más complicados, ya que el material ha de distribuirse uniformemente en todas las cavidades paraobtener una calidad homogénea del producto. La figura 1.12 muestra un molde múltiple de inyección/compresión con colada de canal sumergido. Si se diseña la construcción correspondiente, los canalessumergidos pueden ser cortados durante el proceso de compresión. Los moldes múltiples con cámara dellenado común (sistema Common-Pocket/Bakelite) según la figura 1.13 son construcciones relativamentesencillas y simples de fabricar, y en cuyas piezas inyectadas se forma una pequeña rebaba que esdesmoldeada con la pieza. La boquilla de colada (bebedero) está conformada como canal frío. El tipo deconstrucción de tres placas (sistema Bucher/Guyer, figura 1.14) es una construcción relativamente costo-sa, pero permite la inyección central de las piezas, lo cual es muy ventajoso en el caso de piezas redon-das.

Figura 1.11 Disposición de la colada de un molde de 16 cavi-dades para las piezas de la figura 1.10

Figura 1.12 Molde de inyección/compresión múltiple con cola-da de canal sumergidoA: durante la inyección, B: molde cerrado.




Figura 1.13 Molde de inyección/compresión (sistema CommonPocket/Bakelite)A: durante la inyección, B: molde cerrado, a: divisor de masas, b:boquilla de colada, c: cámara de llenado común.

Figura 1.14 Molde de tres placas de inyección/compresión de2 cavidades (sistema Bucher-Guyer)A: durante la inyección, B: molde cerrado.

El sistema HTM (High-Temperature-Molding/Bakelite) es un desarrollo con el cual, inyectando materialestermoestables, se consiguen en la cavidad condiciones similares a las obtenidas con materialestermoplásticos. Mientras que durante la elaboración convencional de termoestables el material adquiere enla cavidad una viscosidad baja debido a la temperatura del molde de aproximadamente 170º C y puedepenetrar antes de la solidificación en las ranuras más finas, con el sistema HTM se sobrecalienta elmaterial en el sistema de colada, de forma que se solidifica inmediatamente después de la entrada en lacavidad. Con este tipo de colada, también denominado sistema «Hot-Cone», se pueden fabricar piezas dealta precisión y rebabas mínimas. Una ventaja de este proceso es la reducción drástica del tiempo deciclo. La figura 1.15 muestra piezas inyectadas con el sistema HTM con la colada. En la figura 1.16 seexpone la representación esquemática del sistema de colada HTM.




Figura 1.15 Piezas de inyección con distribuidor de colada segúnel sistema HTM (Hot-Temperature-Molding/Bakelite); peso de lainyección 96 g., pieza 12 g., tamaño de las piezas, 45 x 70 mm

Figura 1.16 Representación esquemática del procedimiento HTM1. bebedero, 2. resistencias de calentamiento por espiral, 3. distribui-dor, 4. resistencias de calentamiento con termopar, 5. aro del bebede-ro, 6. extractor, 7/8. placas del molde, 9. canal de colada

De la misma forma que se utilizan los sistemas de canal caliente en la elaboración de materialestermoplásticos, se usan los denominados sistemas de canal frío en la inyección de termoestables. Mien-tras que las placas y las figuras de la pieza en los moldes de inyección de termoestables adquieren unatemperatura de aproximadamente 170º C, por lo cual se inicia la solidificación del material, los bebederoso distribuidores de los sistemas de canal frío son atemperados a inferior temperatura que el molde conmedios líquidos. La temperatura se elige de forma que el material no se endurezca y mantenga unaviscosidad suficiente para su elaboración. La temperautra utilizada en los sistemas de canal frío puede serde unos 100º C. El funcionamiento esquemático de un bebedero de canal frío está expuesto en la figura1.13.




Figura 1.17 Molde de inyección para termoestables con boquillade canal frío perteneciente al dispositivo de inyección de la má-quina (1), que penetra en la placa del molde (2), (3) sistema parala regulación de la temperatura entrada/salida.

Figura 1.18 Molde de canal frío múltiple con un sistema de distri-buidor de canal frío (1), (sistema Bucher-Guyer) que está situadoen la superficie auxiliar de separación, (3) mazarota, (4) pieza in-yectada.

El sistema de canal frío no ha de formar necesariamente parte del molde. Tiene mucho más sentido aplicaréste como boquilla de canal frío en el mecanismo de inyección de la máquina. De esta forma se consigueuna separación térmica perfecta entre el molde y el canal frío. Esta solución relativamente económicapermite una rotura limpia y además es de fácil mantenimiento. La figura 1.17 muestra esquemáticamenteeste principio, en el cual la boquilla de canal frío penetra en el molde, para lo cual éste ha de tener unasdimensiones mayores. En el caso de moldes individuales, esta técnica permite una inyección determoestables casi sin colada. En moldes de múltiples cavidades los sistemas de canal frío están integra-dos casi siempre en las placas del molde, de forma similar a los sistemas de canal caliente en la inyecciónde termoplásticos. La figura 1.18 muestra de forma esquemática un molde múltiple con canal frío situadoen la superficie auxiliar de separación (2), que puede ser desbloqueada y abierta para el mantenimiento delbloque de distribución. En las piezas es necesaria una pequeña pestaña de colada para salvar la distanciahasta el canal frío. Las dimensiones de la entrada se han de conformar en función de la masa. Para obtenerla separación perfecta deseada directamente en la pieza, se habría de operar con sistemas de cierre deaguja accionados hidráulica o neumáticamente, pero cuya aplicación no está exenta de problemas. La




figura 1.19 muestra un bebedero de canal frío, tal como se puede obtener como elemento normalizado. Elcanal de colada (1) está envuelto con un sistema de canales (2) para la regulación de temperatura exactacon un medio líquido. En la figura 1.20 se ha expuesto cómo se puede ahorrar la mazarota de inyección enun molde múltiple para termoestables aplicando esta boquilla de canal frío. La superficie de contacto de laboquilla de canal frío con la placa del molde debe ser la mínima posible, para reducir al mínimo la transmi-sión de calor. Tampoco debería tener contacto la parte frontal de la boquilla con la placa del molde en laparte de extracción. Aquí se ha de prever una distancia de 0,3 mm como separación térmica. Las citadasboquillas con sistema de atemperación integrado también son aplicables en la inyección de termoplásticos.Refrigerando la zona de la mazarota, frecuentemente determinante de la duración del tiempo de ciclodebido a su espesor, se pueden conseguir efectos de racionalización de forma relativamente simple.

Figura 1.19 Boquilla de colada (bebedero) de canal frío normalizada1. canal de colada, 2. sistema de canales de atemperación, 3. rosca deconexión.

Figura 1.20 Ejemplo de aplicación de la boquilla de colada (bebe-dero) de canal frío normalizado en un molde múltiple de inyec-ción de termoestables.1. pieza inyectada, 2. distribuidor de colada




MOLDES PARA LA INYECCIÓN DE ELASTÓMEROS

La inyección de elastómeros es básicamente equiparable a la inyección de termoestables. Ambos proce-dimientos se diferencian esencialmente de la inyección de termoplásticos en que el material es inyectadoen moldes calentados, donde se solidifica y no se puede regranular. Por lo tanto, los aspectos comentadosen el apartado 1.12 respecto a moldes para termoestables son igualmente de validez básica para lainyección de elastómeros.

Pero ciertos detalles de los moldes para elastómeros requieren una ejecución especial. Se ha de diferen-ciar entre la elaboración de goma y de silicona. Desde el punto de vista económico, aquí también se exigeuna fabricación automática sin colada, o con un mínimo de piezas exentas de rebabas con una superficieperfecta. La técnica de la colada y la conformación de los moldes es de gran importancia y requiere muchaexperiencia, así como la composición del material. El proceso de inyectado domina hoy la fabricación depiezas de goma. En [1] se explica detalladamente la situación de la técnica en el año 1987 con un amplioíndice de literatura disponible.

Igual que la elaboración de termoestables, la inyección de elastómeros se ha desarrollado a partir delprensado de forma y de la inyección/comprensión, que también se realiza en prensas verticales.

Para piezas con incrustaciones de textil, como por ejemplo neumáticos, aún hoy no es sustituible elprocedimiento clásico del prensado. En el ejemplo 68 se expone un molde de inyección para fuelles decaucho de silicona. La forma de construcción del molde es siempre una cuestión de cálculo económico yuna función de las características de la máquina disponible. Las máquinas para la inyección de elastómerostrabajan frecuentemente en vertical, lo cual es importante para la ejecución del molde y la extracción de laspiezas. Pero la gran mayoría son máquinas «normales» de inyección, en las cuales la superficie deseparación del molde es vertical y facilita la extracción de la pieza y la limpieza del molde durante elfuncionamiento. Para evitar la formación de rebabas en las piezas, ya que los elastómeros tienen unaviscosidad muy baja al entrar en la cavidad, los moldes han de ser muy estancos y rígidos (tolerancias <0,01 mm). Para la salida del gas, en las cavidades se han de disponer canales de rebose en los puntos deunión del material o se han de prever posibilidades de conexión de dispositivos de vacío. La construcciónde moldes asistida por ordenadores [2] ofrece ventajas decisivas, ya que en la fase de diseño se puedentener en cuenta aspectos para un proceso óptimo [3]. En moldes múltiples, igual que en el caso determoplasticos y termoestables, se ha de equilibrar el sistema de colada. Los moldes de canal frío ofrecenla ventaja, entre otras cosas, de poseer una presión más baja, con lo que disminuye la formación derebabas, ya que el sistema de distribución no está situado en la superficie de separación, sino en unbloque separado. El ejemplo 67 muestra un molde de este tipo de 20 cavidades para amortiguadores degoma con distribuidor de canal frío. El principio de la técnica de canal frío se describe en [1], así como otrosdetaller importantes para la ejecución de moldes de inyección para elastómeros.

Los moldes se calientan eléctricamente, para lo cual los elementos de calentamiento deben distribuirse envarios circuitos. Entre las placas de máquina, y si es necesario también en el interior de los moldes, se hande instalar placas de aislamiento para mantener el nivel de temperatura a límites constantes. El aceroutilizado debe corresponder a las temperaturas de funcionamiento relativamente elevadas de 170 a 220º C.Para las zonas de contacto con la pieza se utilizan aceros aleados con cromo, que además con frecuenciase protegen con algún recubrimiento superficial adicional, como por ejemplo el cromado. La ejecución de




la superficie influye en el comportamiento de fluidez del material y en el desmoldeo en función de lageometría de la pieza y del material elastómero. Con frecuencia es aconsejable una superficie ligeramentebasta. El desmoldeo de piezas de elastómero no está exento de problemas, ya que éstas son muy débilesy además ofrecen frecuentemente contrasalidas. Si no es posible un desmoldeo seguro con expulsores yuna rotura de vacío mediante aire comprimido, las piezas pueden ser extraídas con un dispositivo auxiliaro con dispositivos de manipulación. Precisamente para la fabricación automática [4] de piezas de elastómerosha de conseguirse un desmoldeo seguro. Estos aspectos del desmoldeo, así como de la disposición delas piezas en los moldes y la colada, han de tenerse en cuenta al diseñar la pieza, que ha de realizarse conayuda del ordenador, pero también con mucha experiencia. Mientras que los materiales de goma requierengeneralmente una presión elevada debido a su alta viscosidad en el canal frío y en el dispositivo de inyec-ción, la elaboración de materiales de silicona, en este caso siliconas líquidas de dos componentes poradición, es realizable con presión relativamente baja (100 hasta 300 bares). La baja presión iguala parcial-mente la viscosidad aún más baja de las siliconas respecto a la formación de rebabas, aunque esto noexime de construir los moldes con precisión y rigidez elevadas. Los tiempos de vulcanización de la siliconason muy cortos, de forma que se consigue un tiempo de ciclo mucho más breve que en otros tipos decaucho. En [5,6] se exponen más detalles comprobados en la práctica para la fabricación racional depiezas de inyección de silicona.

Los moldes de inyección de elastómeros son comparables básicamente con los moldes de inyección determoplasticos y termoestables. Las peculiaridades de los elastómeros requieren medidas especialesrespecto a su comportamiento de fluidez, el comportamiento térmico y el desmoldeo, de tal forma que lainyección de elastómeros sigue siendo un caso de aplicación para especialistas. Pero a medida quemejora la técnica de las máquinas, se optimizan las tecnologías de los materiales y aumenta el diseñoasistido por ordenador, la construcción de moldes de inyección para elastómeros y la inyección de piezasde precisión se domina hoy con mayor seguridad.

Bibliografía del capitulo

1 Hoffmann, W.: Werkzeuge für das Kautschuk-Spritzgiessen. Kunststoffe 77 (1987), págs. 1211-1226.

2 Benfer, W.: Rechnergestützte Auslergung von Sprintzgiesswerkzeugen für Elastomere. Dissertation an der RWTH/Aachen,

1985.

3 Janke, W.: Rechnergeführtes Spritzgiessen von Elastomeren. Dissertation an RWTH/Aachen, 1985.

4 Stegemann, U.: Automatisches Fertigen von Gummi - und Spritzteilen. Kunststoffe 73 (1983) 6, pág. 295-296.

5 Merkt, L.: Verarbeitung von Silikon-Elastomeren. Plastverarbeiter 34 (1983) 3, págs. 227-230.

6 Steinbichler, G.: Rationelles Spritzgiessen von Flüssigsilikonen. Maschinenmarkt 91 (1985) 77, págs. 1508-1511.

COLECCIÓN DE EJEMPLOS


3232FUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICFUNDACIÓ ASCAMM CENTRE TECNOLÒGICMO CON ASP DES Aspectes fonamentals / exemples

MOLDE DE INYECCIÓN/COMPRESIÓN DE UNA CAVIDAD PARA PLACA FINAL ENRESINAS DE POLIÉSTER NO SATURADAS, EJEMPLO 62

En la inyección de termoestables se puede disminuir sensiblemente una orientación desfavorable de lasfibras en la pieza utilizando el proceso de inyección/compresión. Si para el desmoldeo se necesitancorrederas laterales, el accionamiento de las mismas se ha de adaptar a las necesidades del comprimi-do.

La placa final (figura 1) tiene una ranura longitudinal en forma de cola de milano que ha de desmoldearsecon corredera.

Molde (figura 2)

El macho (1) y la pieza de conformación (2) forman la figura. El macho se introduce en la pieza deconformación. Las superficies de ajuste laterales tienen una ligera inclinación para facilitar la introduc-ción. En la pieza de conformación se encuentra la corredera (3), que está fijada en el vástago (5) de uncilindro hidráulico por medio de la fijación de corredera (4). Para el bloqueo de la corredera, la cuña (6)penetra en una perforación de la fijación de la corredera (4). La cuña se apoya contra las placas dedeslizamiento (7).

Colada

El material llega al molde a través de un bebedero (8) de canal frío atemperable con medios líquidos. Elsistema de canales de atemperación (10) en el bebedero mantiene la temperatura del material dentro deella entre 90 y 100º C. El material no está endurecido en este sector. La holgura de aislamiento (9)asegura un aislamiento térmico entre el molde calentado (aprox. 180º C) y el bebedero (8).

Calentamiento

El calentamiento del molde se realiza con resistencias eléctricas de alto rendimiento (11) divididas encuatro circuitos de calentamiento. Cada circuito está equipado con termopares y es regulable por sepa-rado. Las líneas de potencia y de regulación se han ejecutado según las normas VDE, unidas en cajas deconexión (16) (VDE 0100).

Aceros utilizados

La construcción del molde se realiza con con elementos normalizados. Las piezas de conformacióncomo el macho y las correderas son de acero, nº de material 1.2083 (ESU). El soporte de correderas ylas placas de deslizamiento son de acero 1.2764, templado por cementación.




Ciclo de funcionamiento

Antes de cerrar el molde, la corredera es introducida hidráulicamente en la pieza de conformación, deforma que la cuña (6) penetra en el orificio del soporte de la corredera (4) antes de que el macho (1)penetre en la pieza de conformación (2). Para la inyección del material no se cierra completamente elmolde.

El volumen de inyección exactamente dosificado llena primero la ranura en el sector de colada y unaparte de la cavidad. En la siguiente fase de cierre (fase de compresión) el material llena completamentela cavidad y endurece debido a la aplicación de calor.

Durante el movimiento de compresión, la cuña (6) impide que la corredera (3) sea desplazada hacia elexterior a causa de la presión.

El material situado en el sector de la colada también endurece. La separación entre el material endureci-do y el material que permanece fluido en el bebedero se encuentra aproximadamente en el extremo delcontorno del canal de atemperación (10). El extractor de la colada (13) y el expulsor (14) expulsan elresto de colada solidificada. La pieza se expulsa con cuatro expulsores no representados.




Figura 2. Molde de inyección/prensado de una cavidad1. macho, 2. pieza de conformación, 3. corredera, 4. soporte de corredera, 5. vástago, 6. cuña, 7. placa dedeslizamiento, 8. bebedero atemperable (canal frío), 9. holgura de aislamiento, 10. canal de atemperación, 11.resistencias de calentamiento, 12. placa de aislamiento térmico, 13. extractor de mazarota, 14. expulsor, 15.recuperador, 16. caja de conexión.




MOLDE DE INYECCIÓN/COMPRESIÓN DE DOS CAVIDADES PARA PARTE DECARCASA EN TERMOESTABLE, EJEMPLO 63

La orientación de las fibras, el desbarbado y las pérdidas en la colada son problemas, que, sobre todo enel caso de los termoestables, originan costos. El ejemplo del molde presentado muestra cómo se puedenreducir éstos. Se expone un dispositivo que permite una alimentación más exacta de las cavidades conmaterial.

El material plastificado se inyecta en el molde de dos cavidades abierto ligeramente (figuras 2 y 5).

Divisor del material

La división del caudal del material hacia las dos cavidades la realiza un divisor con forma cónica (1) conranuras de guía adecuadamente ajustadas. El divisor se sitúa delante del orificio de salida del bebedero(2). Después de la inyección, el material se encuentra en forma de dos amontonamientos similares en elplano de separación conformado como cámara de llenado común (Common Pocket/Backelite).

Fase de compresión

Al cerrar el molde definitivamente el material es impulsado hacia las dos cavidades (3, 4) donde endure-ce bajo la influencia de la temperatura del molde (aproximadamente 180º C). A causa de la compresión,las orientaciones de las fibras en la pieza son bastante inferiores a lo que serían si la inyección serealizara con el molde cerrado.

Separación de la colada

El divisor del material (1) penetra durante el prensado en el bebedero (2) y lo bloquea respecto al planode separación.

El bebedero de canal frío normalizado está equipado con canales de atemperación (5), por lo que elmaterial en el bebedero es mantenido entre 90 y 100º C y no endurece (canal frío). Sólo la punta deldivisor del material está más caliente, debido a la temperatura del molde; en ella sí endurece el material.Las pérdidas de material se reducen, por lo tanto, sólo a los canales de conducción del divisor delmaterial (1). Para el aislamiento térmico entre el bebedero y el molde queda una holgura de separación(17).

Rebaba de la compresión

Durante la compresión, el material se sale de las superficies proyectadas de las cavidades y forma unarebaba. Las cavidades (3, 4) están rodeadas de cantos de corte (7,8) que aseguran un corte perfecto delas rebabas de las piezas. La figura 3 muestra la cámara de llenado común (9), situada en el plano deseparación con los cantos de corte (7, 8).

La figura 4 muestra las dos piezas con su rebaba de compresión.




Cámara de llenado

La ranura de salida (12) limita la cámara de llenado. La figura 5 contiene indicaciones sobre la ejecucióndel redondeado de los cantos y de la holgura. Debido a los radios diferentes (0,8/2,4 mm) el marco derebaba (13) dispone de una rigidez aumentada, que permite una buena superficie de ataque a los nume-rosos expulsores situados debajo. Una pequeña contrasalida (14) sujeta la rebaba en la parte de expul-sión al abrir el molde.

Aceros utilizados

El molde se ha construido con elementos normalizados siempre que ha sido posible. Las figuras se hanconstruido de acero templado nº 1.2767.

Calefacción

El molde es calentado con resistencias de alto rendimiento, divididas en seis circuitos de regulación. Seistermopares controlan la temperatura del molde.




Figura 2. Molde de inyección/compresión de dos cavidades para parte de carcasa1. divisor del material, 2. bebedero, 3 y 4. cavidad, 5. canal de atemperado, 6. resistencias deatemperado, 7 y 8. cantos de corte, 10. expulsores, 12. ranuras de salida, 13. marco de rebabas,15. transductor de presión, 16. placa de aislamiento térmico, 17. holgura de aislamiento, 18.apoyo.

Figura 3. Cámara de llenado común7 y 8. canto de corte perimetral, 9. cámara de llena-do, 10. expulsores.

Figura 4. Piezas inyectadas con la rebaba de lacompresión

Figura 5. Ranura de salida13. marco de rebabas,14. contrasalida.




MOLDE DE INYECCIÓN/COMPRESIÓN PARA PLATOS EN RESINA MELAMÍNICA,EJEMPLO 64

Los platos, las tazas y otros utensilios de cocina se fabrican frecuentemente en resinas emlamínicas, tipo152.7. Además del procedimiento «clásico» del prensado, tales piezas se fabrican preferentemente so-bre máquinas de inyección con el proceso de inyección/compresión. La figura 1 muestra el molde con lastres fases de fabricación: inyección (I), compresión (II) y desmoldeo (III).

El plato es inyectado por medio de una colada puntiforme. Con inyección sin compresión posterior, elmaterial estaría sometido a una gran orientación con este tipo de inyección, que originaría tensiones enla pieza, y con ellas deformación y rotura. Con el sistema de inyección/compresión utilizado aquí, elmolde se cierra dejando un espacio de 6 a o 8 mm y se inyecta el material. Después de la inyección, lamáquina cierra el molde y distribuye el material en la cavidad. De esta forma se fabrican piezas libres detensiones y deformaciones. Para posibilitar este tipo de proceso, el molde ha de estar equipado con unaranura de salida de rebabas, que generalmente estará situada en el sector de la partición del molde. Conesta pieza de rotación simétrica se eligió un molde en el cual la placa de compresión c penetra central-mente a través de la placa de molde b y conforma con su parte frontal el contorno inferior del plato.

La función del molde es la siguiente: a través de la máquina de inyección se cierra el molde hasta que lasdos placas del molde a y b se cierren, y entre la placa b y la placa de compresión c quede una distanciade compresión z. Después de la inyección exactamente dosificada se cierra el molde completamente,prensando el material en la cavidad. Al abrir el molde se separan primeramente las placas b y c, debidoa los muelles de plato t, hasta la distancia z limitada por el bulón de arrastre x. Ya que la boquilla de lamáquina d en este momento aún tiene contacto con el molde, se forma en el «espacio de llenado» unvacío, que mantiene el plato en la placa del molde b. Después de abrir el molde completamente, laboquilla d se retira del molde. Con la contrasalida h se extrae de la precámara la barra de colada endure-cida y separada de la boquilla con un dispositivo accionado neumáticamente. Con la apertura del puntode inyección el vacío se deshace en el espacio de llenado f. El plato es expulsado por un expulsor deválvula neumático v. Las piezas son cogidas por un manipulador con ventosas durante la expulsión ydepositadas sobre una cinta transportadora.

Las resistencias de calentamiento k atemperan el molde: la precámara es calentada con resistencia m.Los circuitos de calentamiento están regulados.

El aislamiento del molde respecto a las placas de fijación de la máquina se realiza con placas de protec-ción térmica n. El punto de inyección está diseñado para que al retroceder la boquilla de máquina d yromperse la barra de colada sólo quede un pequeño resto en la pieza, que es eliminado con un mecani-zado posterior.




Figura 1. Molde de inyección/compresión para platosa. placa de molde, b. placa intermedia, c. placa de compresión, d. boquilla de máquina, f. cámara dellenado, h. contrasalida en la boquilla, k. resistencia de calentamiento, m. resistencia de calentamiento, n.placa de aislamiento, t. muelles de plato, v. expulsor de válvula, z. distancia de compresión, x. bulón detracción.




MOLDE DE INYECCIÓN DE CINCO CAVIDADES CON DISPOSITIVO DEDESENROSCADO PARA BOLAS EN MATERIAL TERMOESTABLE, EJEMPLO 65

Para manivelas y palancas de máquinas y utillajes se requieren con frecuencia bolas de diferentes diá-metros con o sin rosca interior de termoestables, como por ejemplo del tipo 31. Una alternativa al procesode prensado es la inyección, con la cual se consiguen tiempos de ciclo más cortos y un proceso defabricación automático. Con el molde representado esquemáticamente en las figuras 1 a 3 se puedenfabricar bolas de diferentes diámetros, alternativamente con rosca interior o sin ella. Inicialmente seconstruían moldes en los que se situaba una entrada en forma de cinta en la periferia de las bolas en elplano de partición. Al romper la colada se producían en la superficie de las bolas daños que no se podíaneliminar ni en procesos adicionales.

Con la transformación en un molde de tres placas con dos planos de separación, las bolas pueden serinyectadas con una entrada circular en la superficie de apoyo. Como la rotura de colada, relativamentelimpia, no está situada en superficies vistas y de función, no es necesario ningún proceso posterior. Parapoder fabricar los diferentes diámetros de bolas, todas las piezas de conformación son intercambiables(postizos 8, 9). Cambiando los machos roscados (4) por machos cilíndricos sin rosca se pueden fabricarbolas sin rosca interior. Si se han de fabricar roscas con paso diferente se ha de cambiar el husillo (2) yel casquillo guía (3). La rosca guía (3) del casquillo ha de tener el mismo paso que la rosca de los machosroscados (4). Sólo así es posible desmoldear la rosca y conseguir un posicionado exacto de los machosroscados antes de la inyección.

El calentamiento del molde se efectúa con resistencias de calentamiento que están situadas en lasplacas del molde y las placas portafiguras. Los circuitos de calentamiento están regulados. Para el aisla-miento del molde respecto a las placas de fijación de la máquina y la parte de accionamiento se hanprevisto las placas de aislamiento x.

La función del molde es la siguiente: con el molde cerrado y el macho en posición introducida, se inyectael material a través de una entrada circular en las cavidades. Después del endurecido se desenroscanlos machos roscados (4) de las bolas por medio de un motor hidráulico, que es controlado por la máquinaa través de una interfase. Para que las bolas no tengan giro relativo, este proceso se realiza con el moldecerrado. El movimiento de giro accionado por la cadena a y el motor hidráulico es transmitido por el piñón(1) hacia los husillos roscados (2), que durante el desmoldeo se desplazan axialmente. Al abrir el molde,los resortes (10) abren el plano de separación I, después se arrastra la placa (5) hasta el tope (6), trasabrir también el plano de separación II. Debido a unas contrasalidas, la mazarota se queda adherida enla parte de expulsión, después de que las entradas circulares han sido cortadas de las bolas y caen delmolde. A través del expulsor (7), que está unido con el expulsor de máquina, se desmoldea la colada y.Al cerrar el molde se cierran automáticamente los planos I y II. Después se posicionan los machosroscados (4) por medio del motor hidráulico.




Figuras 1 a 3. Molde de cinco cavidades con dispositivo de desenroscado para bolas en material termoestable.1. piñon, 2. husillo roscado, 3. casquillo guía, 4. macho roscado, 5. placa central, 6. tope, 7. expulsor, 8 y 9. postizosde conformación, 10. resorte,I, II. plano de separación, x. placa de aislamiento, y. colada, a. cadena.




MOLDE DE INYECCIÓN DE CUATRO CAVIDADES PARA CARCASAS DE PARED FINAEN MATERIAL TERMOESTABLE, EJEMPLO 66

La carcasa representada en las figuras 1 a 3 se ha fabricado con inyección de material termoestable. Lasparticularidades de esta pieza son sus paredes finas de 0,7 mm, que parcialmente se reducen hasta 0,3mm. Debido a la reducida contracción durante el desmoldeo, la pieza no ha de quedarse necesariamenteen el macho. No se pudieron incluir contrasalidas para la sujeción en el macho. De esta forma, el desmoldeorepresenta un problema especial. Ya que, debido a las paredes delgadas, no se ofrecía ninguna posibi-lidad de expulsión con expulsores cilíndricos, se decidió la construcción de un molde de tres placas.

El molde de cuatro cavidades representado en las figuras 4 a 10 funciones de la siguiente forma: des-pués de la inyección de la carcasa a través de una colada de barra (4) con sistema de distribución, ydespués de que el material haya endurecido, se abre el molde en el plano I por la acción de los resortes(3). La barra de colada (4) es extraída del bebedero, ya que en el taladro se ha previsto una contrasalidapara el expulsor central ligeramente retrasado. Al mismo tiempo, la corredera lateral (5) que conforma losorificios laterales de la carcasa es extraída por el pasador inclinado (6) y es fijada en su posición por elresorte (7). El plano I abre sólo hasta que la placa de conformación (8) hace tope en el trinquete (9)abriendo el plano II. Aquí se extrae el macho (10) de la carcasa. La pieza es apoyada por los dosexpulsores (12). La placa de expulsión (13) está unida con la placa de molde (8) por medio de los tornillosde tope (14), de forma que los expulsores (12) no modifican su posición respecto a la pieza inyectada alabrir el plano II. Al seguir abriendo el molde, la espiga (16) desengatilla el trinquete (9), de forma que elsemimolde de expulsión puede retirarse completamente. A través de la barra de expulsión (18), que estáunida con el expulsor de la máquina, se desplazan las placas de expulsión (13) de forma que los expulsores(12) expulsan la carcasa de la cavidad en la placa (8) y expulsan a su vez la mazarota. Desplazando lasplacas de expulsión varias veces hacia adelante y hacia atrás se evita que las piezas queden adheridasa los expulsores. Al mismo tiempo se elimina con esta «sacudida» la posible rebaba fina que se puedahaber introducido en los orificios de expulsión, y que podría influenciar la salida de gases de las cavida-des así como la función del molde. En el presente caso, la separación en el macho (10) ofrece una buenaposibilidad de salida del gas. Después de una corta guía, la placa (8) dispone de una contrasalida (22)que, además de salida de gases, se utiliza como escape para restos delgados de material que podríanaveriar el molde. El calentamiento del molde se realiza con resistencias de alto rendimiento (23), y elcontrol de temperatura por medio de termopares (24). Las placas de aislamiento (25) impiden la radia-ción del calor hacia las placas de fijación de la máquina, por lo que se ahorra energía y se puede mante-ner exactamente el control de la temperatura en el molde.

Figuras 1 a 3. Carcasa de paredes finas en materialtermoestable




1. carcasa, 3. resorte, 4. colada de barra, 5. corredera, 6. columna inclinada, 7. resorte, 8. placa, 9. trinquete, 10. macho, 11.laterales estrechos de la carcasa, 12. expulsores, 13. placas de expulsión, 14. tornillos de tope, 15. tope de apoyo, 16. bolún,17. guía de placas de expulsión, 18. barra de expulsión, 21. recuperador, 22. contrasalida en el macho, 23. resistencia decalentamiento, 24. termopar, 25. placa de aislamiento.




MOLDE DE 20 CAVIDADES CON COLADA DE CANAL FRÍO PARA AMORTIGUADO-RES EN GOMA ELASTÓMERA, EJEMPLO 67

Debido a que no es posible la reutilización de goma vulcanizada, se utilizan preferentemente moldes decanal frío, que trabajan sin colada y permiten un elevado grado de automatización. El sistema de canalfrío está basado en la intensa refrigeración en el interior del sector de colada y es, por lo tanto, el sistemaopuesto del sistema de canal caliente conocido en los moldes para termoplásticos. El canal frío estácompuesto por tres partes: cuerpo principal (1), cuerpo de aislamiento (2) y semibandeja (3). El cuerpode aislamiento está fijado a la semibandeja con cuatro tornillos M12 cerrando el cuerpo principal. En elinterior se encuentra un orificio a través del cual se inyecta el material hacia los orificios de distribuciónsituados en forma de estrella. A través de estos orificios el material entre en las piezas (2) y (3). Esimportante una superficie lisa de estos orificios. desde aquí las entradas en las piezas (aproximadamente2 mm de ancho y 0,4 mm de espesor) se pueden situar a cualquier distancia para las diferentes cavida-des. El material restante en el distribuidor está protegido de la transmisión del calor por las placas calen-tadas gracias a una refrigeración intensiva. Ésta debería mantenerse constantemente a 60º C para queel material conserve una determinada homogeneidad, necesaria para el flujo. Tal como muestra la figura1, el cuerpo principal está rodeado por un laberinto de orificios de refrigeración y ranuras. La estanqueidadse consigue por medio de juntas tóricas. El centraje de la boquilla de canal frío se realiza por medio dedos planos inclinados que la mantienen exactamente sobre el plano de partición. Para mantener reduci-das las superficies de contacto, debido a la transmisión del calor, se han torneado unas ranuras. La partecilíndrica tiene un ajuste de deslizamiento ligero. Con el molde abierto, el canal frío es elevado aproxima-damente 10 mm de la placa del molde por medio de cuatro muelles (4). La limitación se realiza por cuatrotornillos. La ventaja consiste en que, durante el tiempo de apertura y expulsión, el cuerpo de canal frío notiene contacto con la placa del molde y no está expuesto a ninguna transmisión de calor. Al cerrar elmolde, el cuerpo de canal frío es introducido con el sector cónico. El material inyectado fluye hacia lascavidades a través del canal de distribución. Después del vulcanizado se abre el molde, y los expulsorestubulares (5) expulsan las piezas. El juego entre los expulsores tubulares (5) y la espiga (6) debe sercomo máximo 0,05 mm.

Para el caso de que el material solidifique en el canal frío, se ahorra mucho tiempo si se fabrican doscuerpos para este molde. El intercambio permite la limpieza del cuerpo en el exterior del molde. Se ha detener en cuenta que durante la inyección el molde siempre ha de estar cerrado, para contrarrestar lapresión dentro del canal frío.

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