Inyeccion de Plasticos Senati

TECNOLOGÍA Y DISEÑO DE MOLDES DE INYECCIÓN

INDICE Página

1. INTRODUCCIÓN 32. GENERALIDADES SOBRE LOS PLÁSTICOS 4

2.1 CARACTERÍSTICAS2.2 CLASIFICACIÓN

2.2.1 PLÁSTICOS TERMOESTABLES2.2.2 PLÁSTICOS TERMOPLÁSTICOS

2.3 USO Y APLICACIONES2.4 COMPONENTES DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS2.5 PROPIEDADES

3. TRANSFORMACIÓN O SISTEMAS DE MOLDEADO 83.1 PROCEDIMIENTOS DE TRANSFORMACIÓN3.2 FACTORES QUE INFLUYEN EN LA CONTRACCIÓN3.3 CONTRACCIÓN DE LOS MATERIALES TERMOPLÁSTICOS3.4 SELECCIÓN DE MATERIALES PLÁSTICOS

4. MATERIALES USADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES 274.1 ASPECTOS GENERALES4.2 ACEROS PARA MOLDES

4.2.1 ACEROS DE CEMENTACIÓN4.2.2 ACEROS DE TEMPLE INTEGRAL4.2.3 ACEROS BONIFICADOS4.2.4 ACEROS RESISTENTES A LA OXIDACIÓN4.2.5 MATERIALES ESPECIALES

5. ESQUEMA GENERAL DEL MOLDE 42 (CONDICIONES GEOMÉTRICAS)6. INYECCIÓN

6.1 UNIDAD DE INYECCIÓN6.2 UNIDAD DE MOLDEO6.3 UNIDAD DE CONTROL6.4 UNIDAD MOTRIZ

7. CICLO DE INYECCIÓN 498. CAPACIDAD DE LAS MÁQUINAS INYECTORAS 56

8.1 CAPACIDAD DE INYECCIÓN8.2 CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN8.3 FUERZA DE CIERRE8.4 PRESIÓN DE INYECCIÓN

9. CÁLCULO DIMENSIONAL DE CAVIDADES (CONTRACCIONES) 639.1 HUMEDAD DE LOS MATERIALES PLÁSTICOS9.2 DESGASIFICACIÓN9.3 CONTRACCIÓN DE PIEZAS MOLDEADAS Y LIMITACIONES

10. INSERTOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES 6610.1 CON CAVIDAD CIRCULAR10.2 CON CAVIDAD RECTANGULAR

11. PLACA SOPORTE (CÁLCULOS) 6812. SISTEMA DE ALIMENTACIÓN 69

12.1 BEBEDERO12.2 EXTRACCIÓN DE MAZAROTA12.3 EXPULSORES12.4 CANALES DE DISTRIBUCIÓN12.5 CANALES DE EXTRANGULAMIENTO

13. TIPOS DE MOLDES DE INYECCIÓN 8413.1 DOS PLACAS13.2 TRES PLACAS13.3 CON ELEMENTOS MÓVILES13.4 CON DESENRROSQUE AUTOMÁTICO13.5 CON CÁMARA CALIENTE

14. SALIDA DE AIRE DE LOS MOLDES 12215. GUÍA Y CENTRADO DE LOS MOLDES 12516. EXPULSORES (BOTADORES) 135

16.1 DE PINES16.2 DE BOCINAS16.3 DE PLACAS16.4 DE AIRE COMPRIMIDO

17. ATEMPERAMIENTO (REFRIGERACIÓN) 143

18. FALLAS EN EL PROCESO DE INYECCIÓN

19. INFORMACIONES TÉCNICAS (INYECCIÓN DE POLVO)

CARLOS PORTOCARRERO RAMOS 1


MATERIALES PLÁSTICOS

I. INTRODUCCIÓN

Debido al amplio interés que existe hoy en día de incrementar la producción de productos elaborados de material plástico, y debido a lo cual se está dando gran utilidad a los mismos, hace que se origine la más acentuada especialización profesional en el campo de la fabricación de Moldes para producir artículos de inyección, soplado o compresión de plásticos. Por eso se ha preparado este Manual como una herramienta de trabajo que debe estar al alcance de toda persona interesada en la producción y/o fabricación del área de los plásticos. Para ellos está dedicado este manual.

Teniendo en cuenta lo expresado nos hemos propuesto preparar este Manual Técnico que permitirá conocer y ampliar nuestra visión. Es oportuno estudiar el material a trabajar, el diseño y las formas de construcción de un molde para plástico; donde se describen todos los aspectos y condiciones necesarios para la concepción y realización de los mismos: formas de ejecución, clasificación de los diferentes tipos de plásticos, la elección de los materiales para la construcción del molde, sistemas de coladas y formas de inyección, regulación de temperatura del molde, tipos de expulsión, construcciones especiales y elementos normalizados.

Es necesario resaltar la importancia que representa la elección de los materiales y su tratamiento térmico, garantizar su durabilidad tanto en su uso como en su estado de conservación por efectos de las presiones de cierre, presiones de inyección o por las mismas acciones químicas que desarrollan los materiales plásticos y su grado de contracción de los mismos.

El grado de complejidad que se desarrolla en todo campo de especialización hace necesario el tener un especial cuidado en su preparación, es por ello que incluimos ilustraciones y ejemplos básicos de moldes característicos dentro de sus diferentes tipos: estándar, de dos placas, de tres placas, con elementos móviles, con desenroscado automático, de colada caliente y especiales.

Tomamos en cuenta la modernización que hoy en día desempeña la gran demanda de sistemas de automatización CNC y las aplicaciones de sistemas CAD que ha revolucionado la Tecnología Metal Mecánica.

Las experiencias que recogemos en la presente, desde las fuentes de información teóricas muy llevada de la mano con la experiencia práctica de las personas que dedicaron parte de su tiempo a la elaboración del mismo, hace más bien oportuno mencionar a todos ellos y darles su agradecimiento sincero por tan valioso aporte.



II. GENERALIDADES SOBRE LOS PLASTICOS

2.1. CARACTERISTICAS

Se define el Plástico como una materia orgánica fácilmente deformable bajo la influencia de la presión (fuerza), de la temperatura, o de ambos factores con-juntamente en una cierta etapa o estado de elaboración.

Industrialmente, cuando se habla de plásticos, se trata de materias plásticas

sintéticas.

La mayoría de los materiales plásticos son de naturaleza orgánica teniendo como principal componente al carbono junto con : Hidrógeno, Oxígeno, Nitrógeno; que en alguna etapa de su fabricación han adquirido la suficiente plasticidad para darles forma y obtener productos industriales, tales como tubos, planchas, barras, etc. o piezas terminadas.

2.2. CLASIFICACION

Desde un punto de vista práctico industrial, los plásticos se agrupan en dos grandes categorías:

- Plásticos termoestables, y- Plásticos termoplásticos.

2.2.1 Plásticos Termoestables

Endurece bajo la acción del calor presión, y su endurecimiento es irreversible por haber sufrido una modificación su estructura química molecular, ya no se pueden remoldear o ablandar bajo la acción del calor y presión. Los plásticos termoestables son comparables a la arcilla, que una vez endurecida con el calor (cocida), su forma es definitiva.

Termoestables:

P.F.C.: Resinas fenólicas (La bakelita)U.F.: Resinas úricas (ureas)M.F.: Resinas melamínicas (Resistente a la temperatura de 100 C. y a la luz ultravioleta).E.P.: Resinas epóxicasS.I.: Resinas Silicosa (Silicona). Poliuretanos.



2.2.2 Plásticos TermoplásticosEl calor les da plasticidad y fluidez, en cuyo estado se pueden inyectar a presión en un molde determinado, adoptando la forma del hueco del molde, se puede laminar, etc. pero endurecen tan pronto como se les enfríe. Los termoplásticos se pueden remoldear, por consiguiente pueden ser aprovechadas todas las piezas defectuosas, recortes, etc.

Se podrían comparar los termoplásticos con la cera, que se endurecen con el frío y cuyo endurecimiento no es definitivo, pues con el calor se reblandece y puede ser nuevamente moldeada.

Termoplásticos:

-Polivinílicos-Poliestirénicos-Poliamidas-Policarbonatos-Polietilénicos-Polimetacrilatos-Politetra-fluoretilenos.

Cada uno de ellos posee un proceso de obtención y propiedades particulares y por supuesto se trata de plásticos de los cuales se obtienen piezas o semiproductos sólidos, representando una parte de de las grandes familias de los plásticos que ya pasan de la treintena.

Poseen una plasticidad notable, más si se aumenta la temperatura, es decir:

"Cuando se calienta se hace blandoy cuando de enfría se endurece"

Este ciclo se puede repetir muchas veces.

Este material se puede inyectar a las cavidades de los moldes, primero se eleva la temperatura y se inyecta a presión, el tiempo de permanencia en el molde es muy breve y el desmoldeo (extraer el producto del molde) ha de efectuarse en frío. Para obtener una plasticidad suficiente para el moldeo por inyección, se eleva la temperatura (cerca de 250 a 300C) con riesgo de descomponer el plástico, para evitar esto se agrega un plastificante. La materia prima se presenta como gránulos.



Dentro de este grupo tenemos:

P.E. Polietileno Se usa para bolsas de embalaje.

E.V.A. PVC + goma Le da apariencia de ser cuero y no plástico

P.E.T.F. Tereftalato de polietileno Se usa para telas.P.P Polipropileno Cuya densidad es menor al agua.P.V.C. Cloruro de Polivinilo Resistente al desgaste y a la corrosiónP.S. Poliestireno Conocido como alto impactoP.M.M.A. Metacrilato de Polimetilo Plástico transparente de buena calidad.S.A.N. Estireno Acrilo Nitrilo Plástico de alta transparencia.A.B.S. Acrilo Nitrilo Butadieno El butadieno le da flexibilidad, sin butadieno

Estireno se transforma en A.S. A.S. Acrilo Estireno Material duro.

P.O.M. Poliacetal Es un plástico de Ingeniería, se tiene: * El Derlin de Dupont. * El Cercon de Ceraneco.

* El Nylon, componente resistente al des-gaste y buena resistencia mecánica, toma humedad del medio ambiente hasta 2.5%, sin humedad es débil a los choques o golpes.

P.C. Policarbonato Se usa para martillos y pernos de plástico.

2.3. USO Y APLICACIONES

* En la Industria de la Construcción: paneles opacos o transparentes, molduras especiales, baldosas para revestimiento de cocinas y cuartos de baño, revestimientos de suelos, aislantes térmicos y fónicos, barnices, pinturas y tuberías, etc.

* En objetos domésticos: muebles, artículos domésticos, artículos de higiene y de tocador, aparatos electrodomésticos. Artículos de escritorio, juguetes, joyerías de fantasía. Disco compacto.

* En la Industria Eléctrica: aislamiento de los conductores, aperillaje eléctrico de instalaciones y distribución de alumbrado y fuerza. Carcasas de aparatos tele-fónicos, radio, televisión y aparatos de medida.

* En embalaje: bolsas, cajas, envases, etc..

* En fibras textiles: zapatos, tejidos, papeles impermeables.

* En piezas mecánicas: cojinetes, engranajes, levas, mangos de herramientas, martillos, muelas, etc.



* En la industria automotriz: accesorios, tableros de instrumentos, botones, piezas de dirección, piezas de bocinas, luces de freno y de posición. Asientos, techos, cristales de seguridad, neumáticos.

2.4. COMPONENTES DE LOS MATERIALES PLASTICOS

Resina: Componente básico que da las principales características, el nombre y la

clasificación del material plástico. Puede ser fenólica, poliuretano, celulósica, vinílica, etc.

Carga o Relleno: Material inerte y fibroso destinado a reducir el costo de fabricación y mejorar las

propiedades físicas, térmicas, químicas y eléctricas del material.

En los materiales termoestables se utilizan generalmente como carga de acuerdo al caso, aserrín de madera, mica, celulosa, algodón, papel, asfalto, talco, grafito, polvo de piedra.

Plastificantes: Son líquidos que hierven a temperaturas elevadas entre los 94° y 250° C. Su

función es mejorar y facilitar el flujo (aumenta la plasticidad del plástico). Cada plástico requiere un plastificante adecuado. Ej. Fosfatos, cloruro de difenilo, etc.

Lubricantes:

Tienen como función, facilitar el desmoldeo de los productos de material plástico, siendo usados como lubricantes (aceite de linaza, aceite de recino, lanolina, aceite mineral, parafina, grafito, etc.)

Colorantes y pigmentos:Se acondicionan para brindar al plástico el color deseado; estos deben ser solubles en la resina y resistir a la luz y el calor.

Estabilizadores:Son elementos que impiden el deterioro cuando los materiales son sometidos a la acción de la intemperie.

2.5. PROPIEDADES

A.- Bajo peso.B.- Baja conductibilidad eléctrica y térmica.C.- Resistencia mecánica aceptable, aunque menor que la de los

metales.D.- Buena presentación.E.- Facilidades de moldeado.



III. TRANSFORMACION O SISTEMA DE MOLDEADO

3.1. PROCEDIMIENTOS DE TRANSFORMACION O SISTEMA DE MOLDEADO

La conformación de los plásticos es fácil; principalmente se efectúa por MOLDEADO EN CALIENTE, procedimiento que presenta la ventaja primordial de permitir la fabricación en gran serie de piezas cuyas formas pueden ser complicadas, con una mano de obra relativamente reducida.

En el caso de un termoplástico, la elevación de la temperatura sirve solamente para la conformación; el tiempo de permanencia dentro del molde es muy breve y el desmoldeo ha de efectuarse en frío.

En el caso de una resina termoestable, la materia introducida es tal que la redecilla tridimensional no esta completamente formada; la conformación y el endurecimiento son simultáneos. El tiempo de permanencia dentro del molde ha de ser suficientemente largo (aproximadamente 1 minuto por milímetro de espesor) para que la policondensación quede totalmente terminada y se pueda desmoldar en caliente.

Procesos:

TERMOPLÁSTICOS: TERMOESTABLES:

1. Inyección 1. Compresión2. Extrusión 2. Transferencia3. Soplado 3. Inyección4. Vacumm (vacío) 4. Moldeo

A.- PROCEDIMIENTO MECÁNICO PRODUCTOS

EXTRUSION Perfiles, tubos, tableros, tablillas, hojas plásticas, cables con revesti-miento.

CALANDRADO Hojas plásticas, rollos y láminas.



RECUBRIR Cuero artificial con tejido recubierto en plástico, papel, madera, chapas.

MOLDEADO POR INYECCIÓN Moldeo de piezas por ejemplo: cajas de botellas, tazas, ruedas dentadas, carcasas, bastidores, etc.

PRENSADO Moldeo de piezas: tableros, bloques, perfiles.

MOLDEO POR SOPLADO Cuerpos huecos.

ROTOFORMADO Cuerpos huecos.

FORMACIÓN DE ESPUMA Bloques, tableros, rollos, piezas de diferentes formas.

FUNDICIÓN Hojas plásticas, bloques, piezas mol-deadas, recubrimientos.

TERMOFORMADO Embutido profundo de vasos, envases, tinas bañeras, cuerpos de botes.

B. PROCEDIMIENTO MANUAL PRODUCTOS

FUNDICIÓN Moldeado de piezas, inmersión o inserción.

OBTENCIÓN DE ESPUMA Rellenado de cavidades vacías, recubrimientos, moldeado de piezas grandes.

REFORZAMIENTOS Piezas moldeadas, recubrimientos, revesti-mientos.

TERMOFORMADO Doblado de tubos y conformación artesanal en caliente.



3.2. FACTORES QUE INFLUYEN DIRECTAMENTE EN LA CONTRACCION DE UN PRODUCTO MOLDEADO

Los factores que influyen directamente en la contracción de un producto moldeado, están relacionados con:

AREA DE ENTRADA O PUNTO DE INYECCION(Mayor área, menor contracción)

ESPESOR DE PARED DEL PRODUCTOMOLDE (Mayor espesor mayor contracción)

TEMPERATURA DEL MOLDE (Mayor temperatura, mayor contracción)

CICLO DE MOLDEO (Ciclo mayor, menor contracción)

MAQUINA INYECTORA PRESION DE INYECCION (Mayor presión, menor contracción)

DENSIDAD (Mayor densidad, mayor contracción)

MATERIAL PLASTICO TEMPERATURA (Mayor temperatura, mayor contracción)

3.3. CONTRACCIONES DE LOS MATERIALES TERMOPLASTICOS

Es una propiedad de los materiales plásticos que al ser enfriados en la cavidad se contraen, resultando que un producto moldeado disminuye su medida. Así cuando el molde es construido en base a las dimensiones del producto, deben considerarse



unas tolerancias de contracción, para establecer las dimensiones correspondientes en el molde.

Los materiales plásticos debido a su variedad tienen diferentes valores de contracción, siendo estos proporcionados por los fabricantes de los mismos. Generalmente se especifica un rango de valores de contracción, en que la dimensión final dependerá del producto y de las condiciones de la máquina inyectora (prensa).

Siendo la contracción del producto volumétrica, en todas las dimensiones del mismo deben ser consideradas unas tolerancias de contracción.

MATERIALES PLÁSTICOS

3.4. SELECCIÓN DE MATERIALES PLÁSTICOS


DENOMINACIÓN % DE CONTRACCIÓN

CA Acetato de Celulosa 0,3 - 0,7

CAB Acetato Butirato de Celulosa 0,2 - 0,5

PA Poliamida (Nylon) 1,0 - 2,5

PVC Cloruro de Polivinilo (Rígido) 0,1 - 0,2

PVC Cloruro de Polivinilo (Flexible) 0,2 - 2,0

PMMA Polimetilmetacrilato 0,2 - 0,8

PS Poliestireno 0,2 - 0,6

ABS Acrilonitrilo – Butadieno - Estireno 0,3 - 0,8

SAN Acrilonitrilo – Estireno 0,2 - 0,5

PEBD Polietileno de Baja Densidad 1,5 - 3,0

PEAD Polietileno de Alta Densidad 1,5 - 3,0

PP Polipropileno 1,5 - 2,5

PC Policarbonato 0,5 - 0,7

POM Polioximetileno 2,5


La siguiente relación se refiere a las masas de inyección más usuales. Se elaboró a base de las indicaciones de diversos fabricantes y contiene solamente los datos comprensibles para el industrial y provechosos para su asistencia a los clientes.

CLORURO DE POLIVINILO RIGIDO (PVC)Resina Vinílica.

PROPIEDADES FÍSICAS:- Excelentes propiedades físicas.- Elevado módulo de elasticidad.- Buena estabilidad dimensional.- Buenas propiedades dieléctricas.- Optima resistencia a la llama.- Resistencia a la corrosión y la intemperie.- Buena resistencia a la abrasión.- Afono.

PROPIEDADES QUÍMICAS:

- Absorción de agua, nula.- Resistencia química:

* Estable respecto a álcalis y ácidos, alcohol, bencina, aceites y grasas. * Inestable respecto a acetonas, hidrocarburos clorados, benzol, esteres,

éteres, carburantes.

- Aleaciones:

PVC/PP, PVC/PE/, PVC/ABS, PVC/RESINA K, PVC/EVA, PVC/PUR.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:

- Inyectado, comprimido, soplado, extruido.- Sus manufacturas pueden ser calandradas, laminadas, termoformadas.- Usado en ambiente fluido para recubrimientos de protección.

LÍMITES DE EMPLEO:

- Se vuelve frágil a bajas temperaturas.

APLICACIONES:

- Válvulas, discos, empalmes, para tuberías, rotores y cascos para bombas de líquidos corrosivos, grifos y envases para ácidos, jabones líquidos y detergentes en general.



- Piezas para aparatos domésticos y máquinas de oficina, piezas para aisla-miento eléctrico, cestos, cubetas para revelado fotográfico, paneles de construcción, persianas, canales de tejados, etc.

REPROCESAMIENTO:

El Scrap puede ser reprocesado en una proporción de 50/50 (Virgen/Scrap).

POLIURETANO (PUR)Poliéster

PROPIEDADES FÍSICAS:

- Resistente a la tracción.- Resistencia a la abrasión (5-6 veces más resistentes que el caucho).- Buena estabilidad dimensional.- Buenas propiedades dieléctricas.- Optima elasticidad y flexibilidad.- Excepcional resistencia al corte.- Buena resistencia al oxígeno, ozono, rayos UV.


- Baja absorción del agua.- Resistencia química: * Estable respecto a álcalis, ácidos débiles, esteres, éteres, benzol,

bencinas, carburantes, aceites y grasas. * Estabilidad condicionada respecto al alcohol, acetonas, hidrocarburos

clorados. * Inestable respecto a ácidos concentrados.- Se hincha en los solventes.

- Aleaciones: PUR/PVC; PUR/ABS


- Inyectado, comprimido, extruido.- Tecnología de hilado en húmedo (LYCRA) o en tipos reticulados (por

compresión o inyección).

LÍMITES DE EMPLEO:

- Tendencia a volverse amarillo.- Después del moldeo, las piezas requieren de tratamiento de temple (15-16

horas a 110° C).- Se vuelve frágil a -40° C.

APLICACIONES:

- Objetos de piezas de uso técnico de elevadas exigencias en cuanto a resistencia y exactitud de medidas, partes para electrodomésticos (lavado-



ras, aspiradoras), aislamiento (eléctrico, térmico, sonoro), parachoques, empalmes para tuberías, tubos hidráulicos, juguetes, suelas para zapatos deportivos, puntas de tacos, ruedas especiales.

REPROCESAMIENTO:

- El Scrap puede ser reprocesado siempre y cuando las piezas que lo generaron no hayan sido templadas.

POLIPROPILENO (PP)(Resina Poliolefínica)

PROPIEDADES FÍSICAS:- Su bajo peso específico lo hace el más ligero de la línea de termoplásticos.- Buenas características mecánicas, térmicas y eléctricas.- Excelente dureza superficial.- Elevada estabilidad de forma al calor.- Elevada resilencia.- Resistente a la tracción.- Buena rigidez.- Sin tendencia a la corrosión por tensiones.- Esterilizable hasta 120 C.- Baja resistencia a los rayos solares.- Inodoro.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Absorción del agua casi nula.- Atóxico.- Resistencia química: * Estable respecto a ácidos y álcalis débiles.

* Estabilidad condicionada respecto al alcohol, esteres, acetonas, éteres, aceites, y grasas.

* Inestables respecto a ácidos y álcalis concentrados, hidrocarburos clorados, carburantes, bencinas, benzol.

- Aleaciones: Polipropileno cargado con fibras de vidrio.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Inyectado, soplado y extruido.- Sus películas pueden ser termoformadas al vacío.- Algunos tipos especiales pueden ser metalizados.

LÍMITES DE EMPLEO:- Fragilidad a bajas temperaturas.- Débil resistencia al envejecimiento.- Contracción de molde irregular.- Requiere de cuidado particular en el moldeo con insertos.- Posible descomposición por contacto a elevadas temperaturas con metales

como: manganeso, cobalto, níquel, etc.- Difícil de encolar.

APLICACIONES:



- Artículos domésticos, equipos médicos, artefactos, juguetes, componentes electrónicos, tuberías, filamentos, recubrimientos, baldes, fuentes, frascos, artículos para mecánica fina, cascos, protectores, tacones, artículos para cocina, en la industria textil, piezas resistentes al agua caliente, barras, planchas, decoración, construcción, cintas para embalaje, envases, cajas para alimentos, bisagras, termos, vasos.

REPROCESAMIENTO:- El Scrap puede ser reprocesado en una porción máxima de 80/20 (Virgen/Scrap).

COPOLIMERO DE ETILENO - VINIL ACETATO (EVA)Resina Poliolefínica (Polietilénicas)


- Características mecánicas relativamente bajas.- Elevada resistencia al impacto.- Elevada flexibilidad y elasticidad.- Resistencia a los rayos ultravioleta.- Muy permeable a gases y vapores de agua.- Muy sensible al calor.- Posee cierta transparencia y cierto brillo.- Bajas propiedades dieléctricas.- Fáciles condiciones de moldeo.


- Resistencia Química: Estable respecto al nitrógeno, alcohol, aceites, grasas, hidrocarburos clorados.

- Absorbe el olor de los alimentos.- Aleaciones: Añadida al PE, PP, NYLON y PVC mejora sus capacidades

de moldeo, la flexibilidad y la resilencia.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACION:

- Inyectado, soplado, extruido (especialmente para películas).

LÍMITES DE EMPLEO:

- Transparencia inferior a las resinas ionoméricas; pero superior a la del copolímero EEA (ETILENO-ACRILATO DE ETILO).

APLICACIONES:

- Artículos para emplear a baja temperatura, filmes, como compuesto para otros polímeros, tubos y juguetes flexibles, muñecas, tapas, pelotas de golf, forros para asientos, distintos contenedores, empaquetaduras, suelas de zapato, etc.



- En la industria farmacéutica (mangueras para: transfusiones, laboratorios, etc.).

REPROCESAMIENTO:

- El Scrap antes de su reprocesamiento, debe ser granulado (peletizado).- La proporción máxima de reutilización es de 80/20 (Scrap/Virgen).

POLIAMIDA (PA)NYLON 6 (PA)


- Excelentes propiedades mecánicas.- Bajo coeficiente de fricción.- Alta resistencia a la fatiga.- Buena resistencia al impacto, especialmente en piezas acondicionadas.- Poca flexibilidad.- Elevado alargamiento y tenacidad.- Material de ingeniería ligero.- Estabilidad dimensional al calor.- Buena apariencia superficial.- Baja resistencia a los rayos solares.- Fáciles condiciones de moldeo.- Elevado punto de fusión.- Autoextinguible.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Higroscópico.- Resistencia química: * Estable respecto a álcalis débiles, alcohol, aceites, grasas, hidrocarburos clora-

dos, benzol, bencina, carburantes, éteres, esteres. * Inestable respecto a ácidos y álcalis concentrados, acetonas y a solventes

inorgánicos (sobre todo en caliente).- Aleaciones: * Añadida al PE, EVA, mejora sus propiedades.

* Reforzada con vidrio presenta dificultades para el moldeo (aumentar presión y velocidad de inyección), con una contracción en función del porcentaje de carga vitrosa. Su peso específico es mayor.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACION:- Inyectado, soplado y con el sistema rotacional, extruido.- Los productos semiacabados; planchas, barras, varillas, tubitos plastificados,

pueden ser trabajados con suma facilidad.- Las piezas semiacabadas, o sus productos, pueden ser serigrafiados, pintados,

estampados, metalizados, sellados por ultrasonido. Sus películas pueden ser termoformadas al vacío, y por presión.

LÍMITES DE EMPLEO:- Posee una elevada absorción de agua, lo cual provoca variaciones dimensionales

en las piezas y disminución de rigidez; sin embargo aumenta su resistencia al impacto.



APLICACIONES:- Piezas técnicas de todo tipo, en el sector automotriz (engranajes, cojinetes no

lubricados, elementos de embrague), cascos protectores aparatos médicos, suturas, cuerdas para pescar, envases, botellas, en línea textil, mecánica, eléctrica, agrícola, etc., para electrodomésticos, decoración y mobiliario.

REPROCESAMIENTO:

- La proporción máxima de reutilización es de 80/20 (Virgen/Scrap).

ACRILICO NITRILO - BUTADIENO - ESTIRENO (ABS)Termopolímero.

PROPIEDADES FÍSICAS:- Elevada resistencia al impacto (incluso a bajas temperaturas).- Elevada rigidez y dureza.- Baja resistencia a los rayos ultravioleta.- Estable al clima y envejecimiento.- Buenas propiedades dieléctricas.- Material áfono (estable al sonido sin resonancia).- Buena apariencia superficial (brillantez).- Temperatura de resistencia al calor relativamente alta.- Gran tenacidad.- Fáciles condiciones de moldeo.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Higroscópico.- Resistencia química: Estable respecto a álcalis, ácidos débiles, bencina, aceites,

grasas.Inestable respecto a ácidos concentrados.Hidrocarburos clorados, esteres, acetonas y éteres.

- Atóxico, fisiológicamente inocuo.- Aleaciones: ABS/PVC débil resistencia al calor (65-70 C. máximo).

ABS/PC costo elevado y condiciones de moldeo más difíciles.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Comprimido, inyectado, soplado, extruido, calandrado, laminado, expandido.- Sus manufacturas pueden ser termoformadas, metalizadas, estampadas,

clavadas, encoladas, unidos por ultrasonido, tronzadas, fresadas, torneadas, grabadas, pulidas. Resulta también óptimo su moldeo al vacío.

LÍMITES DE EMPLEO:- Según su aplicación, requiere de agentes antiestáticos; es opaco.

APLICACIONES:- En piezas para elementos de la industria de automóviles, piezas para máquinas

de oficina, teléfonos, aparatos domésticos y de cocina, revestimientos y piezas especiales para aparatos de radio, televisión, magnetófonos, juguetes, elec-trodomésticos, maletas, aparatos para fotografía, etc.



- Empleos especiales de ingeniería, en películas fotográficas fundición a troquel, aisladores, en equipos de computo (terminales, impresoras), conectores telefónicos, paneles para circuitos, envases para alimentos, etc.

REPROCESAMIENTO:- La proporción de reutilización es de 20/80 (Scrap/virgen); la resistencia térmica se

asegura incluso en una proporción mayor; sin embargo disminuyen las propiedades mecánicas.

POLICARBONATO (PC) Resina Poliéster Termoplástico.

PROPIEDADES FÍSICAS:- Alta resistencia mecánica dentro de un amplio campo de temperatura.- Alta estabilidad dimensional y térmica (hasta 130 C.)- Alta resistencia a la tracción y al impacto.- Alto índice refracción.- Excelentes propiedades eléctricas.- Elevado alargamiento y tenacidad.- Transparencia.- Buena resistencia a la deformación.- Buena apariencia superficial (brillantez).PROPIEDADES QUÍMICAS:- Cierto grado de higroscopía.- Resistencia química.- Estable respecto a ácidos débiles, alcohol, aceites, grasas, detergentes,

bencina.- Estabilidad condicionada respecto a ácidos concentrados, álcalis débiles.- Inestable respecto a álcalis concentrados, acetonas, éteres hidrocarburos

clorados, benzol.- Aleaciones:

Añadida al ABS, PBT, PE y PET mejora sus propiedades.Reforzado con vidrio en una proporción de 70/30 (PC/fibra de vidrio) presenta mayor rigidez.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Inyectado, soplado y con el sistema rotacional, extruido.- Al igual que en las fibras, se pueden obtener películas mediante extrusión

y mediante una solución.- Los productos semiacabados y moldeados se pueden elaborar con

facilidad y metalizar.- Sus películas pueden ser termoformadas, soldadas y encoladas.

LÍMITES DE EMPLEO:- Para su transformación requiere de presión y temperaturas de inyección

relativamente altas.



- Débil resistencia al envejecimiento y a la intemperie.

APLICACIONES:- Sustituye a los metales y al vidrio; utilizada en la industria automotriz, técnica,

de iluminación, médica (aparatos esterilizables), objetos con elevadas exigencias para uso doméstico y diario, lentes ópticos, cajas, recubrimiento de cajas de conmutación, núcleos de bobinas, en la industria mecánica (es-pecialmente en la de precisión), electrodomésticos, máquinas y artículos de oficina, artículos de seguridad (viseras, escudos, etc.), en construcción para puertas y ventanas, en la construcción de colectores solares, en agricultura.

POLIETILENO DE BAJA DENSIDAD (PEBD)Resina Pololefínica

PROPIEDADES FÍSICAS:- Resistente al impacto.- Buena resistencia térmica.- Alta flexibilidad.- Propiedades dieléctricas.- Insípido e inodoro.- Opaco.- Elevada permeabilidad a los gases.- Gran facilidad de moldeo.- Tiene mayor resistencia al frío que el polietileno de alta densidad.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Absorción el agua casi nula.- Atóxico.- Resistencia química: * Estable respecto a ácidos, álcalis, alcohol. * Estabilidad condicionada respecto a esteres, acetonas, éteres, aceites y

grasas. * Inestable respecto a hidrocarburos clorados, benzol, bencina, carburantes.

- Aleaciones: Compatible con PE de media y alta densidad, y con el nylon.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Inyectado, comprimido, por soplado y extruido.- Optima capacidad de reducirse a películas y coextrusión; es óptima

también la hilatura especialmente de filamentos.- Los productos semiacabados y moldeados se pueden elaborar con

facilidad.

LÍMITES DE EMPLEO:- Requiere de aditivos para aumentar la resistencia a los rayos UV y al

envejecimiento.- Es difícil de encolar.- Elevada contracción después del moldeo.- Elevada permeabilidad a los gases.



APLICACIONES:- En recipientes domésticos, juguetes, flores artificiales, recipientes y cintas

para embalaje, aparatos médicos, piezas para alta frecuencia, tapas, envases para alimentos, bolsas, películas retractivas para alimentos, cuerdas, artículos textiles, artículos para el hogar.

REPROCESAMIENTO:- Puede ser reutilizado el 100% de Scrap, aunque se observan ligeras varia-

ciones en la totalidad de los artículos conformados.

POLIETILENO DE ALTA DENSIDAD (PEAD)Resina Poliolefínica.


- Buena resistencia al impacto y la abrasión.- Estabilidad a la temperatura y deformación.- Poca elasticidad.- Buena dureza superficial.- Destacadas propiedades eléctricas.- Insípido e inodoro.- Resistente a la ebullición.- Esterilizable.- Opaco.- Resistente a los rayos UV.


- Absorción de agua casi nula.- Atóxico.- Resistencia Química: * Estable respecto a ácidos, álcalis, alcohol. * Estabilidad condicionada respecto a esteres, acetonas, éteres aceites y

grasas. * Inestable respecto a hidrocarburos clorados, benzol, bencina, carburantes.- Aleaciones: compatible con PE de baja densidad y con el Nylon.


- Inyectado, comprimido, por soplado y con el sistema rotacional, extruido.- Resulta difícil su calandrado.- Los productos semiacabados y moldeados (barras, tubos, planchas) se

pueden elaborar con facilidad.

LÍMITES DE EMPLEO:

- Requiere de agentes antiestáticos.



- Es frágil a bajas temperaturas.

APLICACIONES:

- En utensilios domésticos, juguetes, contenedores, recipientes de transpor-tes, piezas para la alta frecuencia, aparatos médicos, artículos técnicos, cajas, baldes, tinas, envases, artículos industriales.

REPROCESAMIENTO:- Puede ser reutilizado el 100% de Scrap, aunque se observan ligeras varia-

ciones en la totalidad de los artículos conformados.

POLIETILENO TEREFTALATO (PET)Resina Poliéster termoplástico.

PROPIEDADES FÍSICAS:- Excelentes propiedades mecánicas.- Buena estabilidad dimensional.- Coeficiente de dilatación muy bajo.- Optima resistencia al desgaste.- Buena apariencia superficial (brillantez).- Buena resistencia térmica.- Optima dureza superficial.- Buenas propiedades de antifricción.- Buenas propiedades dieléctricas.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Reducida absorción de agua.- Atoxico, fisiológicamente inocuo.- Resistencia química: * Estable respecto a grasas, aceites y detergentes. * Inestable respecto a los ácidos concentrados, álcalis diluidos, álcalis

concentrados.- Aleaciones: * Añadido al PC, PBT y PMMA, mejora sus propiedades. * Reforzado con fibras de vidrio en una proporción 70/30 (PET/fibras de

vidrio). * Reforzado con carbón negro en una proporción 95/5 (PET/carbón negro).

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Inyectado, soplado y extruido.- Las piezas obtenidas se pueden elaborar en máquinas-herramientas.- Fácil metalización.

LÍMITES DE EMPLEO:- Condiciones de empleo sumamente rigurosas, temperaturas de moldes a

120° C o bien a 140° C.- Durante el moldeo es preciso minimizar los tiempos de permanencia del

polímero fundido en el cilindro, de manera que se evite degradaciones.



APLICACIONES:- Mayormente en el sector de las fibras, películas para envases de

alimentos.- Aislamientos eléctricos, engranajes, casquillos, piezas de bobinas,

interruptores, placas de bornes, aisladores para herramienta, en transfor-madores, relés y soportes de relés, máscaras para equipos de aire acondi-cionado y para computadoras, portalámparas.

- En la industria de muebles de oficina, ruedas para silla y escritorios.- Botellas y envases (productos alimenticios, farmacéuticos y fermentativos).

REPROCESAMIENTO:- Es reciclable (proporciones según aplicación de lo conformado).

POLIMETACRILATO DE METILO (PMMA)Resina Acrílica.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Optima estabilidad dimensional.- Alta resistencia mecánica.- Buena apariencia superficial.- Transparencia similar a la del vidrio.- Alta dureza superficial.- Estabilidad a la intemperie.- Alta rigidez.- Fácil moldeo.- Buena resistencia a la tensión y el impacto.- Buenas propiedades dieléctricas.- Baja conductividad eléctrica.- Resistencia a los rayos UV.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Reducida absorción de agua.- Atoxico.- Resistencia Química: * Estable respecto a ácidos y álcalis débiles, benzol, grasas, aceites y detergentes. * Estabilidad condicionada respecto a hidrocarburos alifáticos, ácidos diluidos,

soluciones para fotografía y batería, bencina, y gran variedad de compuestos químicos comerciales y de línea alimenticia Inestable respecto a los hidrocarburos aromáticos, hidrocarburos clorados, esteres, éteres, acetonas, ácidos y álcalis concentrados, bencinas, carburantes.

- Aleaciones: PMMA/MS (MS: Metil estireno) aumenta la resistencia al choque y al calor manteniendo su transparencia.Compatible con el PET.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Comprimido, inyectado, colado, soplado y extruido.- Las hojas y planchas pueden ser termoformadas. Sus manufacturas pueden ser

metalizadas, encoladas, fresadas, torneadas, estampadas, grabadas, pulidas, unidas por ultrasonido.

LÍMITES DE EMPLEO:- Es relativamente frágil y arde con facilidad.- Requiere recocido o temple (para evitar el agrietamiento provocado por las tensiones

internas).



APLICACIONES:- Elementos de construcción (paneles, domos vidriados masivos, mosaicos traslúcidos

para pisos iluminados, ventanas, baños y accesorios).- Elementos para la técnica óptica, lunetas para relojes, telas para máquinas de escribir

y computadoras, teléfonos, juguetes, máscara para automóviles, en la industria alimenticia (tubos para industria láctea), artículos médicos, frigoríficos.

- Las resinas acrílicas se emplean también en soluciones o suspensión para pinturas, barnices, tintas, adhesivos, acabado de artículos textiles, en la industria del cuero, de pieles, de papel.

REPROCESAMIENTO:- Es reciclable (proporciones según aplicación de lo conformado). Con material

transparente recuperado no se obtienen piezas ópticamente buenas.

CLORURO DE POLIVINILO FLEXIBLE (PVC)Resina Vinílica.


- Muy elástico.- Carácter semejante a la goma.- Auto extinguible.- Buenas propiedades dieléctricas.- Buena impermeabilidad a los gases.- Facilidad de proceso.- Conservación prolongada de propiedades.


- Absorción de agua nula.- Resistencia química: * Estable respecto a álcalis y ácidos débiles. * Estabilidad condicionada respecto a ácidos y álcalis concentrados, aceites

y grasas. * Inestable respecto a acetonas, hidrocarburos clorados, benzol, esteres,

éteres, carburantes, alcohol y bencina.- Aleaciones: PVC/PP, PVC/PE, PVC/ABS, PVC/EVA.


- Inyectado comprimido, soplado, extruido, colado y por moldeo rotacional.

LÍMITES DE EMPLEO:- Moldeo por inyección en condiciones de temperatura controladas y

velocidad de inyección muy lenta, de manera que la fase elastomérica se oriente hacia la superficie.

- Fácil migración del plastificante, con la consiguiente variación de las propiedades físico-mecánicas.



APLICACIONES:- Empalmes para tubería, elementos para amortiguación, pies para

aparatos, muñecas, juguetes, piezas para instalaciones de vehículos, botas, zapatos, sandalias, suelas, mangueras, en revestimientos de ca-bles, productos deportivos.

REPROCESAMIENTO:- El Scrap puede reutilizarse en un 100% (si el material no esta dañado

térmicamente); aunque se observan ligeras variaciones en la tonalidad de los artículos conformados.

ESTIRENO-ACRILICO-NITRILO (SAN)Resina Acrílica.

PROPIEDADES FÍSICAS:- Elevada rigidez.- Resistencia al impacto.- Excelente transparencia.- Buena apariencia superficial (brillantez).- Buena estabilidad dimensional.- Resistente a la temperatura.- Resistente al desgaste.- Baja resistencia a los rayos solares.- Inodoro e insípido.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Higroscópico.- Atoxico.- Resistencia química:

* Estable respecto a aguas calientes y disolventes orgánicos, álcalis débiles, ácidos, aceites y grasas, soluciones usadas en fotografía y para cargar baterías.

* Inestable respecto a ácidos concentrados, hidrocarburos clorados, éteres y esteres.

- Aleaciones: * SAN/PMMA: (INYECCION, SOPLADO), alta resistencia a la temperatura,

a la intemperie, brillo, dureza, resistencia a la corrosión. * SAN/PVC: (EXTRUSION), fácil moldeo, resistencia a la intemperie.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACIÓN:- Inyectado, comprimido, soplado, extruido, calandrado, laminado,

expandido.- Sus manufacturas pueden ser encoladas, unidas por ultrasonido,

tronzadas, fresadas, torneadas, grabadas, pulidas.

LÍMITES DE EMPLEO:- Debe trabajar con el menor número de revoluciones de tornillo.- Baja resistencia al envejecimiento y la exposición a la luz.

APLICACIONES:



- Vajillas, piezas para refrigeradores, carcazas para radio, Tv. y grabadoras, cajas para batería, perillas para radio y Tv., útiles de dibujo, lapiceros, jeringas hipodérmicas, grifería, cassettes, carcazas para artefactos electrodomésticos y para calculadoras, para partes para automóviles (máscara, tableros, consolas, guanteras), carcazas y componentes para teléfonos, mangos para herramientas, cachas para armas, cepillos, contenedores, envases para cosméticos, lámparas, instrumentos científicos, etc.

REPROCESAMIENTO:- La proporción máxima de reutilización es de 20/80 (Scrap/Virgen).

POLIESTIRENO NORMAL O DE USO GENERAL (PSGP)

PROPIEDADES FÍSICAS:- Baja resistencia al impacto.- Elevada rigidez.- Buena estabilidad dimensional.- Baja resistencia a la flexión.- Valores dieléctricos favorables.- Insípido e inodoro.- Buena apariencia superficial (brillantez).- Transparente.- Baja resistencia a la temperatura.- Baja resistencia a los rayos solares.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Baja absorción de agua.- Resistencia química: * Estable respecto a alcalis, ácidos, alcoholes, aceite mineral. * Estabilidad condicionada respecto a aceites y grasas de animales y

vegetales. * Inestable con respecto a hidrocarburos clorados, esteres cetonas, éteres,

benzol, carburantes, bencinas.- Atoxico, fisiológicamente inicuo.- Aleaciones: * PS/Fibra de vidrio en proporciones máximas de 70/30. * PS/Resina K como carga.

TECNOLOGIA DE LA TRANSFORMACIÓN:- Inyectado, inyectado soplado, extruido y por moldeo rotacional.- Sus manufacturas pueden ser termoformadas, metalizadas, estampadas,

encoladas, unidas por ultrasonido.

LÍMITES DE EMPLEO:- Fragilidad relativa.- Electrostático.- Arde fácilmente.- Débil resistencia al calor.



APLICACIONES:

- Elementos de construcción y en la industria de electrodomésticos, eléctrica y electrónica, en telecomunicaciones, en artículos de bisutería, cajas, recipientes, objetos domésticos, juguetes, artículos publicitarios y en materiales de construcción con requerimientos de transparencia.

REPROCESAMIENTO:

- El Scrap puede ser reprocesado en una proporción máxima de 80/20 (Vir-gen/Scrap).

POLIESTIRENO DE ALTO IMPACTO (PSHI)Copolímero ramificado de estireno-resina butadieno-estireno.

PROPIEDADES FÍSICAS:- Resistencia al choque.- Buenas propiedades dieléctricas.- Alta rigidez.- Poca tendencia a la corrosión por tensiones.- Insípido e inodoro.- Buena apariencia superficial (Brillantez).- Baja resistencia a la temperatura.- Reducida contracción.- Fácil procesamiento.- Buena resistencia a la flexión.- Baja tendencia a absorber olores y sabores.

PROPIEDADES QUÍMICAS:- Baja absorción del agua.- Resistencia química: * Estable respecto a álcalis, ácidos débiles. * Estabilidad condicionada respecto a ácidos y álcalis concentrados, alcohol,

aceites y grasas. * Inestable respecto a hidrocarburos clorados, esteres, cetonas, éteres,

benzol, carburantes, bencinas.- Toxico, fisiológicamente inicuo.- Aleaciones: * PS/Fibra de vidrio en proporciones máximas de 70/30. * PS/Resina K como carga.

TECNOLOGIA DE TRANSFORMACION:- Inyectado, inyectado-soplado, extruido y por moldeo rotacional.- Sus manufacturas pueden ser termoformadas, metalizadas, estampadas,

encoladas, unidas por ultrasonido.

LIMITES DE EMPLEO:- Fragilidad relativa.



- Requiere de rápidos ciclos de moldeo.

APLICACIONES:- Cajas para teléfonos, radios, TV, puertas y piezas para neveras, cajas para

instalaciones, interruptores, cubiertos para cocina, vasos, juguetes, embalajes, tuberías, espumas, torres de enfriamiento, instrumentos y tableros para automóviles, aislantes acústicos, carcazas para artefactos.

REPROCESAMIENTO:

- El Scrap puede ser reprocesado en una proporción máxima de 80/20 (Vir-gen/Scrap).

IV. MATERIALES USADOS EN LA CONSTRUCCION DE MOLDES

Para la elaboración de productos plásticos son indispensables moldes de gran calidad, con una elaboración precisa y que debe tener una elevada duración. Estos moldes se fabrican actualmente en aceros y metales no férricos.

El tipo de molde a elegir para una pieza que se ha de fabricar viene determinado esencialmente por consideraciones de rentabilidad que dependen:

- De las exigencias impuestas a la pieza fabricada,- De los costos de fabricación del molde,- Del tiempo del ciclo,- Del número de piezas a fabricar con el molde, es decir

de su duración. 4.1. ASPECTOS GENERALES

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

- Alta Resistencia al Desgaste:

Para aumentar la rigidez de las piezas inyectadas, éstas 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 de 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 la superficie (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 250 °C. Esto presupone la aplicación de aceros con una elevada temperatura de revenido. Sino 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.

El cambio de medidas debido a tratamientos térmicos, (por ejemplo: un temple por cementación) debe ser mínimo, pero por lo general no se puede evitar (salvo excepciones, tal es el caso de los aceros martensíticos). Un tratamiento térmico de

moldes con gran diferencia de espesor encierra riesgos (deformación, grietas, etc.). Preferentemente se utilizan aceros bonificados que pueden ser mecanizados por arranque de viruta. Por regla general después de la mecanización se puede suprimir el tratamiento térmico, ya que no será necesario. Pero también es cierto que la dureza y la resistencia mecánica de estos aceros son bajas. Por el contrario, si se mecanizan aceros mediante electro erosión, se pueden utilizar templados con la máxima dureza.

- Buena Conductibilidad Térmica:En el caso de inyectar termoplásticos parcialmente cristalinos, la conductibilidad térmica en el molde adquiere gran importancia. Para influenciar adecuadamente la conducción del calor, se pueden utilizar aceros de diferente aleación. No obstante, esta medida para controlar la termo conducción es relativamente limitada.

Respecto a una termo conducción sensiblemente superior del cobre y sus aleaciones, se han de tener en cuenta el bajo módulo de elasticidad, la poca dureza y la baja resistencia al desgaste. Pero por medio de la cantidad y tipo de los componentes de la aleación se pueden variar los valores mecánicos hasta ciertos límites. Sin embargo, al mismo tiempo varía la conductibilidad térmica. La resistencia al desgaste se puede aumentar considerablemente mediante recubrimientos de la superficie (por ejemplo: como niquelado sin corriente). No obstante, se ha de tener en cuenta que en caso de elevada presión superficial o presión de Hertz, la superficie templada puede ceder, debido al escaso apoyo prestado por el material base blando. Además de estos requisitos los materiales deben presentar una buena mecanización, alto grado de pureza y permitir un buen pulido, etc.

Estas condiciones no van incondicionalmente unidas con las propiedades térmicas y mecánicas, ni tampoco con la facilidad de elaboración de los materiales así por ejemplo los materiales con buenas propiedades térmicas presentan generalmente propiedades mecánicas menos buenas. Los tiempos de ciclos cortos significan, con estos materiales, duraciones de vida menos elevadas, así pues, al elegir los materiales, deben aceptarse ciertos compromisos.

4.2. ACEROS PARA MOLDES



La rigidez de una herramienta está en función de la selección del acero, ya que el módulo de elasticidad es prácticamente igual en todos los aceros comunes para herramientas. Pero, según las exigencias específicas, los diferentes materiales pueden cumplirlas de forma más o menos óptima.

De ello se desprende que los aceros deben poseer las siguientes propiedades:

- Buenas condiciones para su elaboración (Mecanibilidad, facultad de troquelado en frío, templabilidad).

- Resistencia a la comprensión, temperatura y abrasión.- Aptitud para el pulido.- Suficiente resistencia a la tracción y tenacidad, tratamiento térmico sencillo.

- Deformación reducida. - Buena conductibilidad térmica (Atemperado del molde). - Resistente a los ataques químicos.

Por esta razón se recurre preferentemente a los aceros bonificados.

La resistencia a los ataques químicos se consigue mediante un revestimiento galvánico protector (cromado, niquelado), o mediante el empleo de aceros inoxidables y resistentes a los ácidos.

Se comprende que en un acero no puede presentarse todas estas propiedades. Por ello antes de fabricar un molde, es preciso dilucidar las propiedades indispensables impuestas por su aplicabilidad.

Estas pueden estimarse según los cuatro puntos de vista siguientes:

- Tipo de masa de moldeo a elaborar (exigencias relativas o corrosión, abrasión, conductibilidad térmica y viscosidad).

- Tipo y magnitud del esfuerzo mecánico previsible (tamaño de la cavidad, presión de inyección, variación de forma en el molde, presión residual necesaria).

- Método de obtención del vaciado del bloque (arranque de viruta, estampado en frío, erosión)

- Tratamiento térmico necesario, con sus correspondientes variaciones en las dimensiones.

De acuerdo con estas consideraciones, se procederá a la elección del acero apropiado entre la gama que ofrece todo suministrador.

Los aceros pueden clasificarse en:

- Aceros de cementación- Aceros de temple integral- Aceros bonificados - Aceros resistentes a la oxidación - Materiales especiales



4.2.1. Aceros de Cementación

Se utilizan aceros pobres en carbono (C < 0.3%), que mediante cementación obtiene una superficie dura y resistente al desgaste.

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

NOMBRE DUREZA OBSERVACIONES DE LA

SUPERFICIE

CK 15 62 – 64 Para piezas de bajas exigencias

21 MnCr5 58 – 62 Acero para cementación estándar, buenas

cualidades para el pulido

X6CrMo4 58 – 62 Preferentemente sumergible en frío

X19NiCrMo4 60 – 62 Perfecto para el pulido y grandes exigencias de

calidad superficial

4.2.2. Aceros de Temple IntegralPara 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 promedio del proceso del revenido. A través de la temperatura del revenido se pueden influenciar estas propiedades 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).

NOMBRE DUREZA OBSERVACIONES DE LA

SUPERFICIE (N/mm2)



X38CrMoV5 1 1450 Acero estándar para trabajar en caliente

X45NiCrMo4 50 – 54 Muy bueno para el pulido, alta tenacidad

90MnCrV8 56 – 62 Resistencia al desgaste normal

X155CrVMo121 58 Buena resistencia al desgaste, alta tenacidad

X210Cr12 60 – 62 Alta resistencia al desgaste

X165CrMo12 63 Acero de alta resistencia al desgaste

4.2.3. Aceros Bonificados

El bonificado es un tratamiento térmico para conseguir aceros de alta tenacidad, con una resistencia mecánica determinada. El tratamiento se lleva a cabo templando la pieza y calentándola posteriormente a temperaturas desde 300 a 700° C, según los requerimientos. Los aceros así tratados se mecanizan bonificados. El posterior temple de las piezas se puede suprimir, evitando de esta forma deformaciones y grietas originadas por el temple.

NOMBRE RESISTENCIA A LA

TRACCIÓN (N/mm2)

40CMnMo7

40CrMnMo58 Aproximadamente 1 000

54NiCrMoV6

4.2.4. Aceros Resistentes a la OxidaciónComo 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 resistente a la corrosión. Se debe evitar de forma estricta la nitruración de estos aceros, ya que disminuye su propiedad de resistencia a la corrosión.



NOMBRE DUREZA OBSERVACIONES HRC

X42Cr13 54 - 56 Resistente a la corrosión con tratamiento de pulido

X36CrMo17 50 Mecanización después de tratamiento de revenido,

alta resistencia a la corrosión.

X105CrMo17 57 - 60 Acero resistente a la corrosión y a los ácidos,

resistente al desgaste.

4.2.5. Materiales Especiales

. Aleación de Metal Duro.- Las aleaciones de metal duro (materiales sinterizados) con elevados contenidos de carburo se utilizan sobre todo para herramientas y parte de moldes (zona de entrada) con elevado desgaste por abrasión al 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 Conductibilidad de Calor Elevada.- La regulación óptima de la temperatura del molde tienen una gran importancia. Influyen de forma determinante en el tiempo de enfriamiento y de ciclo, y en el caso de termoplásticos parcialmente cristalinos, influye en gran medida en la deformación y constancia de medidas y por consiguiente en la calidad de la pieza inyectada.

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

- Cobre.- Cobre-Berilio.- Cobre-Cobalto-Berilio.- Cobre-Cromo-Circonio.

La conductibilidad de estos materiales, es por lo general, muy superior a la de los aceros, pero sin llegar a tener la misma dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. Frecuentemente es necesario un buen recubrimiento de la superficie como condición necesaria para la aplicación con éxitos de estos materiales.

4.3. 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 superficie han de obtener o mejorar las siguientes propiedades:

- 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.- Cromado Duro.- Niquelado Duro.- Recubrimiento con Metal Duro.

Nitruración.- Entre los procedimientos de nitruración, el nitrurado por baño (por ejemplo: el proceso Tenifer) ha alcanzado una gran divulgación. A través del nitrurado se consigue 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 de la resistencia 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.

Cementación.- El proceso de cementación se utiliza en aceros de bajo contenido en 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.

Cromado Duro.- La aportación electrolítica de los recubrimientos de cromado duro tiene su aplicación sobre todo con el objetivo de conseguir superficies duras y resistentes al desgaste, que se aplican con éxito para la inyección de piezas de plásticos con efectos abrasivos. Además, el cromado duro se utiliza para reducir gripajes y para aumentar la protección contra la corrosión (Cromado de múltiples capas). Igualmente el cromado duro se aplica para la reparación de superficies desgastadas. En caso de cromado repetido se ha de contar 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 gruesos y el desprendimiento de recubrimiento.



Niquelado Duro.- En el procedimiento químico del niquelado duro, las capas de níquel son aportadas sin aplicación de corriente externa. Al contrario que en los procesos electrolíticos, en este no se da el desagradable efecto de formación de espesores diferentes (puntos gruesos), sobre todo en las esquinas. Esto significa que es posible niquelar perforaciones, superficies perfiladas, etc. sin ningún problema.

El espesor del recubrimiento aplicado corrientemente es de 40 µm. Para la proyección sin corriente de recubrimiento sobre las superficies a proteger también se ha aplicado con éxito los recubrimientos de dispersión de níquel-fósforo y carburo de silicio. Los procedimientos mencionados sobresalen sobre todo por su capacidad de resistencia a la corrosión y el desgaste, y también son aplicables a materiales no férreos tales como el cobre. Pero se ha de tener en cuenta que debido a la dureza extremadamente superior de la superficie respecto al material base, 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 la corrosión, se han aplicado con gran éxito los recubrimientos basados en nitruros de titanio y otros metales duros.

4.4. ACABADO Y PULIDO DE LOS MOLDES

¿Por qué buscar un acabado superficial muy esmerado?El incremento en el uso de los productos plásticos, ha creado una gran demanda de moldes con acabados a espejo. Estos requisitos de mayor perfección en el acabado superficial, son totalmente indispensables en los moldes usados para la fabricación de lentes ópticos, de ahí, que para estos casos, se requiere de aceros de la más alta calidad, aptos para lograr la máxima calidad de pulido.

Por regla general, el grado de pulido de las superficies, también proporciona otras ventajas, como son:

- Inyección más fácil de los artículos plásticos desde la máquina de moldear (aplicable a la mayoría de los plásticos).

- Disminuye los riesgos de corrosión local.- Disminuye el riesgo de fractura o agrietamiento, debidos sobrecarga

temporal o a fatiga.

Como juzgar la calidad de la superficieHay dos aspectos importantes para juzgar las superficies de los moldes. En primer lugar, la superficie tiene que poseer la forma geométricamente correcta, sin grandes irregularidades (ondulaciones), dichas irregularidades, básicamente son herencia de los primeros pasos de pulido, y de las condiciones de los materiales usados.



En segundo lugar, el acabado a espejo de la superficie del molde por lo regular se juzga “al ojo”.

La superficie tiene que esta libre de ralladuras, poros, descascaradas (orange peel), picaduras, etc.; por lo que la evaluación visual presenta muchas dificultades. Una superficie "plana", puede presenta un aspecto aparentemente perfecto, y en realidad no estarlo desde el punto de vista geométrico.

En casos de mayor precisión o calidad, el acabado se puede juzgar por medio de instrumentos, tales como los métodos de interferencia óptica.

Factores que afectan la calidad del pulidoLa perfección del pulido de la superficie de un acero, depende de factores tales como:

- La técnica del pulido- La calidad del acero y la herramienta usada.- El tratamiento térmico.

En general, se puede establecer que la técnica de pulido, constituye el factor más importante. Si se ejecuta una técnica idónea de pulido, casi siempre se logrará resultados aceptables; pero si no se utiliza la técnica apropiada, se pueden echar a perder hasta los aceros de óptima calidad.

Las partículas o áreas superficiales, cuya dureza y otras propiedades sean distintas de la matriz, pueden crear problemas durante el pulido. Inclusiones de escorias de diversos tipos, porosidades, etc., son ejemplo de dichos constituyentes tan indeseables.

Para mejorar las propiedades de los aceros para herramientas, se utiliza la desgasificación al vacío y la Electro-refinación de la escoria (ESR) durante la producción del mismo.

La desgasificación al vacío reduce considerablemente el contenido de inclusiones, y también evita la fragilidad debida al hidrógeno, por lo tanto produce un material más homogéneo y limpio.

El tratamiento de Electro-refinación (ESR), mejora mucho las propiedades desde el punto de vista de la susceptibilidad al pulido; la mejora lograda por este método es superior a lo que se logra por desgasificación al vacío. El tratamiento de ESR disminuye la cantidad de inclusiones en el acero, y garantiza que las restantes, las que no han podido evitarse, sean muy pequeñas y queden homogéneamente en toda la matriz.



Se está utilizando la fundición por Electro-refinación (ERS) y/o la desgasificación al vacío para sus aceros herramienta usados para moldes.

Hay muchas maneras en las que el tratamiento térmico puede afectar la calidad del pulido.

Cuando se carburiza exageradamente, al endurecer la superficie del acero, se produce una estructura no apta para el pulido. Cuando no se ha rectificado debidamente, las partículas pequeñas de óxidos que quedan debajo del acero (la oxidación interna) después del tratamiento térmico, pueden también originar problemas al pulido.

La descarburización o recarburización de la superficie, puede producir divergencias de la dureza, las que a su vez producirán dificultades al pulir.

Rectificado y acabado de moldes con piedras abrasivas

Sugerencias Prácticas INormalmente, los moldes se maquinan por medio del fresado, electro erosión (EDM) o clavado (embutido) ("hobbing").

Si se desea una superficie sumamente pulida, es necesario someter la superficie fresada a secuencias de Rectificado Burdo o desbastado, rectificado fino y pulido.

Después del maquinado por electro erosión (EDM), normalmente suelen ser necesarias la rectificación fina, seguida del pulido; mientras que una superficie clavada (embutido) sólo requiere una operación de pulido después del tratamiento térmico.

Es necesario enfatizar que la base del éxito de todo trabajo de pulido, lo constituye la operación de rectificado. Al rectificar, se eliminan las rayaduras que produce el maquinado burdo, y se obtiene una superficie metálicamente pura y geomé-tricamente correcta.

Para facilitar el trabajo y garantizar la obtención de buenos resultados, hay que seguir ciertas reglas. Tanto cuando la rectificación es mecánica, como cuando se práctica el pulido a mano.

- La operación de rectificado no debe generar tal cantidad de calor que afecte ala estructura y dureza del material. Se debe usar mucho líquido refrigerante.

- Sólo se deben usar herramientas limpias, que corten libremente. Para las superficies duras se deben usar piedras suaves.

- Entre cada cambio de tamaño de grano se debe limpiar tanto la pieza trabajada como las manchas, para evitar llegar partículas abrasivas toscas y polvo a la etapa siguiente, en la que se va a utilizar un tamaño de grano más fino.

- Mientras más fino es el tamaño de grano que se use, más importante será la operación de limpieza entre cada cambio.

- Al cambiar el tamaño de grano más fino próximo siguiente, se debe cambiar la



dirección del rectificado o pulido a aproximadamente 45° de la dirección anterior, de esta manera se facilitará la operación siguiente; ya que se deberá trabajar hasta que la superficie sólo muestre ralladuras procedentes de la etapa de rectificado que se está ejecutando.

Una vez que todas las huellas de la etapa anterior hayan desaparecido, se debe continuar durante aproximadamente 25% más del tiempo antes de cambiar al tamaño de grano próximo inferior. Este método sirve para eliminar las deformaciones de la superficie.

- Cambiar el sentido de la operación, es también importante para evitar la formación de irregularidades y relieves.

- No se debe usar discos operados a manos para rectificar grandes superficies planas de moldes. El uso de piedras disminuye el riesgo de que se produzcan irregularidades de gran tamaño.

El pulido de los moldes

Sugerencias prácticas II

El abrasivo que más frecuentemente se usa para pulir es la pasta de diamante. El óptimo rendimiento se obtiene aplicando la pasta correcta con la herramienta de pulir correcta. Son muchas las herramientas que más comúnmente se utilizan para pulir, tanto en forma manual como con máquinas especiales.

Las herramientas de pulir se pueden obtener en distintos materiales, con diferentes durezas, como son, distintos tipos de fibras (maderas, fibras sintéticas), así como filtros más suaves. La dureza de la herramienta de pulir afecta la penetración de los granos de diamante, y por lo tanto, la cantidad de material removido y la profundidad de huella que deja.

La ilustración siguiente sirve de ejemplo:

SUAVE MEDIANO DURO filtro acrílico hierro fundido tela fibra acero papel madera cobre

El costo y el tiempo de pulido se pueden reducir considerablemente, siguiendo ciertas reglas; la más importante es la limpieza en cada paso de la operación del pulido. Es de tal importancia que debe ser enfatizado y recordado a cada momento.

El pulido se debe llevar a cabo en lugares limpios de polvo, en los que no hayan corrientes de aire, porque es demasiado fácil que partículas de polvo duras contaminen el abrasivo, y echen a perder una superficie que ya casi estaba terminada.



- Cada herramienta de pulir se debe utilizar para una sola calidad de pasta, y cada una se debe guardar en su receptáculo a prueba de polvo.

- Con el tiempo, las herramientas de pulir se "impregnan", y mejoran.- Tanto las manos como la pieza en la que se esté trabajando, se deben limpiar

muy cuidadosamente entre cada cambio de calidad de pasta; para limpiar la pieza de trabajo, se utiliza un líquido disolvente de grasa, mientras que las manos se lavan con agua y jabón.

- Al pulir a mano, la pasta se debe aplicar a la herramienta de pulir; mientras que al pulir a máquina, la pasta se debe aplicar a la pieza en la que se está trabajando.

- Mientras más fino sea el tamaño de grano, menos líquido adelgazador se deberá utilizar.

- La presión al pulido se debe ajustar la dureza de la herramienta de pulir y al grado de la pasta. Para los grados más finos, la presión debe consistir sólo del peso de la herramienta de pulir.

- La remoción de grandes cantidades de material requiere herramientas de pulir duras y pastas gruesas. El acabado final del pulido de moldes para plásticos, se debe llevar a cabo en la dirección de su descarga o desmoldeo.

Se debe tener mucho cuidado de no redondear las aristas y bordes afilados. Para su pulido se deben preferir herramientas de pulir duras.

Secuencia de operaciónLa selección de las secuencias de rectificado y pulido la determinan la experiencia del operador, y el equipo de que dispone; también la pueden afectar las propiedades del material.

Se usan dos métodos para pulir. Conforme al primero, se comienza por escoger una pasta de cierto tamaño de grano, que se aplica con herramienta de pulir dura, y posteriormente se van utilizando herramientas de pulir cada vez más suaves. Conforme al segundo método, se comienza con una herramienta de pulir de dureza mediana, con la que se aplica pasta gruesa, y posteriormente se va disminuyendo el tamaño de grano de la pasta, cambiando progresivamente a pastas cada vez más finas. También puede ser recomendable una combinación de estos dos métodos.

Ejemplo de secuencias;

- Comenzar con herramienta de pulir dura y pasta gruesa.- Cambiar a herramienta de pulir más suave, con la misma pasta.


El pulido se debe comenzar por las esquinas, las aristas y los filetes u

otras partes difíciles del molde

El pulido se debe comenzar por las esquinas, las aristas y los filetes u

otras partes difíciles del molde


- Luego usar herramienta de pulir de dureza mediana, y pasta de grano mediano.

- Cambiar a una herramienta de pulir suave, con la misma pasta.- Terminar con una herramienta de pulir suave y pasta fina.

¿Requieren distintos métodos de pulido las diferentes calidades de aceros?Hemos investigado ocho calidades distintas de aceros para herramientas, con distintos acabados, diferentes durezas, y varios tratamientos superficiales.

Las durezas altas hacen que el acero para moldes sea más difícil de rectificar, por lo que proporcionan superficies más lisas después de pulidos. Pero también entre más alta sea su dureza, mayor tiempo de pulido será necesario para lograr la calidad de acabado requerido.

En la práctica, se debe rectificar antes de efectuar el tratamiento térmico, sin olvidar de dejar cierta tolerancia para el ajuste final, ya que debido a dicho tratamiento se producen cambios dimensionales.

Las superficies maquinadas por electro erosión (EDM) son más difíciles de rectificar que las superficies maquinadas por métodos convencionales. Toda operación de EDM se debe terminar con una etapa de chispas finas. Si dicha etapa se lleva a cabo correctamente, no habrá problemas, pero si no, la superficie del trabajo conservará una capa delgada que será mucho más dura que la matriz.

Una superficie nitrurada o endurecida, es mucho más difícil de rectificar que el material base; pero una vez pulida se obtiene muy buen acabado aunque hay veces que los pequeños defectos de la superficie tratada impiden que el acabado quede todo lo perfecto que se hubiera deseado.

Los moldes templados por flama o reparados por soldadura, frecuentemente contienen una zona blanda entre la parte tratada y el material base. Para evitar la formación de hendiduras a lo largo de dicha zona, se debe usar una piedra ancha en vez de una tela suave.

Rugosidades superficiales después de diferentes tratamientos térmicosMuchos fabricantes de herramientas se preguntan: ¿Hasta dónde puede llevar los pasos de rectificación antes del tratamiento térmico, y mantener el acabado superficial después del mismo?

La respuesta es que hay cierto límite máximo de grado de pulido, que se puede conservar después del tratamiento térmico. Eso significa, que ponerse a rectificar y pulir una superficie de una herramienta a un nivel superior al del límite máximo mencionado, es perder el tiempo.

Los problemas del pulido se pueden resolver



En el pulido, el problema más importante es el llamado "pulido excesivo". Este es el término que se utiliza cuando la calidad del pulido ya no mejora sino decrece, si se continúa puliendo.

Básicamente hay dos fenómenos que aparecen por esta causa, el llamado "cáscara de naranja" (orange peel) que es cuando se forma una superficie rugosa e irregular llamada también China o piel de lagarto, y el picado o corroído que son pequeñas cavidades que semejan agujeros hechos con agujas o alfileres.

Debemos indicar que los defectos del pulido excesivo, se producen más frecuentemente cuando se usa máquina que, cuando se trabaja a mano.

Efecto de Cáscara de Naranja (Orange Peel)Cuando aparece una superficie áspera o rugosa e irregular a la que suele llamarse "cáscara de naranja", "China" o Piel de lagarto puede ser consecuencia de diversas causas. La más frecuente es el sobrecalentamiento o la cementación excesiva, proveniente del tratamiento térmico en combinación con el pulido prolongado a alta presión. Los materiales más duros son capaces de soportar presiones altas de pulido, mientras que los blandos, fácilmente presentan defectos por exceso de pulido.

Los estudios han demostrado, que los efectos de sobrepulido se presentan a diferentes tiempos del pulido, y de acuerdo a la variación de la dureza.

La reacción normal de un individuo que ve la superficie de su molde se ha deteriorado, es el aumentar la presión y seguir puliendo. Lamentablemente, dicho procedimiento producirá como consecuencia inevitable, que la superficie se deteriore aún más.

Para restaurar la superficie, se puede seguir cualquiera de los métodos siguientes:

Alternativa 1:Eliminar la capa superficial defectuosa, rectificando la superficie, utilizando para ello el penúltimo paso de rectificado usado antes del pulido.

Continuar con la etapa final de rectificado, y seguir con el pulido, usando menos presión de la que se utilizó anteriormente.

Alternativa 2:Eliminar tensiones, a una temperatura inferior a 250º C (450º F) a la última que se usó para revenir. Volver a rectificar usando el último paso de rectificado empleando anteriormente, hasta obtener una superficie satisfactoria.

Comenzar a pulir de nuevo, pero a menos presión de la que se usó con anterioridad. Si los resultados obtenidos aún no son buenos, habrá que aumentar la dureza, lo cual se podrá lograr de varias formas:



- Aumentar la dureza superficial del acero, por nitruración o por tratamiento Tenifer.

- Seleccionar un acero más duro o dar a la herramienta un tratamiento térmico que la lleve a dureza superior.

- Comprobar que el proceso de tratamiento térmico sea adecuado.

Picaduras (Pitting)Las picaduras muy pequeñas que pueden ocurrir en una superficie pulida se suelen producir porque ésta contiene inclusiones, en forma de óxidos duros y frágiles, que se arrancan durante el proceso de pulido.

Los factores casuales importantes en relación con este problema son:

- Tiempo y presión del pulido.- Pureza del acero, especialmente en su contenido de inclusiones duras.- La herramienta de pulir.- El abrasivo.

El motivo principal para que ocurra la picadura durante el pulido, es la diferencia de durezas entre la matriz y las inclusiones que contengan. Durante el pulido, la matriz rebaja más rápidamente que las inclusiones duras. El pulido debilitará gradualmente las inclusiones, hasta que éstas sean arrancadas del material, quedando un poro o picadura en forma de hueco pequeño. Este problema, es más frecuente al usar pastas para pulir de grado inferior a 10 µm y herramientas suaves (por ejemplo fieltro).

- Se debe seleccionar un acero muy limpio.

El mejor acero puede ser el que se ha fundido, usando Electro-refinación (ESR) y desgasificado al vacío.

Si a pesar de todas las precauciones anteriores siguen apareciendo picaduras, se deberán tomar las siguientes medidas:

- Volver a rectificar la superficie cuidadosamente, utilizando el penúltimo paso de rectificado, que se empleó antes de pulir. Usando una piedra suave de corte libre. Continuar cuidadosamente con el paso final de rectificado y terminar éste al pulir.

- Al usar grados de grano de 10 µm e inferiores, se deberán evitar las herramientas suaves de pulido.

- Pulir durante el tiempo más breve posible, aplicando la presión mínima posible.- Evitar el uso de pasta de óxido de aluminio al pulir con máquina.



ESQUEMA GENERAL DEL MOLDE

1. Hacer varios esquemas de cómo será el molde.2. Asumir medidas que luego serán verificadas3. Hacer un análisis de cada esquema realizado, para poder determinar cual será el

más apropiado para el molde a diseñar.

VERIFICACIÓN DE LAS DIMENSIONES EXTERNAS DEL MOLDE

PRIMERA CONDICIÓN GEOMÉTRICA

La longitud del molde debe ser MAYOR quela abertura mínima de la unidad de cierre.



SEGUNDA CONDICIÓN GEOMÉTRICA

A + B + C + D debe ser MENOR O IGUAL a la abertura máxima de la unidad de cierre.



TERCERA CONDICIÓN GEOMÉTRICA

La altura y el ancho del molde DEBE SER MENORque la distancia vertical y horizontal

entre columnas.

INYECCIÓN

El moldeo por inyección es un proceso discontinuo, mediante el cual un material (Polímero termoplástico) es transformado en una pieza.

Esta transformación se lleva a cabo por etapas sucesivas de plastificación de material, inyectado y moldeo de la pieza bajo temperatura y presión dentro de la cavidad del molde donde luego se solidifica en la forma prevista.

El proceso de Moldeo por inyección se lleva a cabo en una máquina INYECTORA que básicamente realiza las siguientes funciones:

Tomar el material (materia prima) de la forma provista.

Plastificarlo; llevarlo a su estado elastoplástico.

Homogenizarlo

Dosificarlo



Conducirlo hasta el molde

Inyectarlo

Soportar el molde donde se da forma a la pieza

Cerrar y abrir el molde

Proveer la fuerza de cierre

Dispositivo de la acción de expulsión

Dirigir y controlar el ciclo de inyección y proveer la forma de poder repetirlo de acuerdo a una graduación predeterminada de todos los parámetros.

La realización de las diferentes etapas del proceso de moldeo por inyección tiene lugar en las diferentes unidades específicas de que está provista toda máquina inyectora. Estas unidades poseen hoy día diferentes grados de tecnología pero su función básica es la misma.



Material / Plastificación / Homogenización / Dosificación / Inyección

TOLVA Alimentación Dosificación / Aditivos, Pigmentos Presecado

CILINDRO Zonas de calefacción Boquilla

HUSILLO

La unidad de inyección/plastificación con tornillo o husillo, ejecutan tanto la labor de plastificación como la de inyección actuando como pistón.

Diseño: Geometría, profundidad, ángulo del filete diferentes según el material.

Relación longitudinal a diámetro L/D Relación de compresión

Zonas: -Alimentación -Transición -Dosificación

Carga: -Velocidad de carga -Tiempo de carga

Plastificación: -Capacidad de plastificación -Tiempo de plastificación

Inyección: -Llenado de la cavidad


U.I. Unidad de Inyección


Válvula: Durante las fases de inyección y compresión una válvula antirretorno cierra el paso hacia los canales del husillo permitiendo que este actúe como pistón.

Velocidad de inyección: Etapas, Velocidades, Transición

Presión de inyección: Etapas, Velocidades, Conmutación

Contra presión

Descompresión

Fuerza de apoyo de la boquilla.

Soporte de partes de molde / Cerrar – Abrir / Fuerza de cierre / Expulsión

PLACA FIJA

Soporte de Molde (cavidad hembra) Placa de centraje (anillo centrador) Apoyo de boquilla

PLACA MÓVIL

Soporte de Molde (cavidad macho) Velocidad de cierre

-Mecánico -Hidráulico -Mecánico/hidráulico

Magnitud de presión de cierre Distancia máxima, mínima

COLUMNAS

Distancia entre columnas


U.M. Unidad de


EXPULSORES

Mecánicos Neumáticos Hidráulicos

DESENRROSQUE

REGULACIÓN DE VARIABLES

INSTRUCCIÓN DE OPERACIONES

CONTROLES

Análogos Digitales Microprocesador

-Parámetros comparativos -Sistematización -Control de Calidad -Tolerancias

Termorregulación Contadores Robotización

SISTEMA HIDRÁULICO

Bomba


U.C. Unidad de

U.M. Unidad


Válvula Controles Aceite Acumuladores

SERVO MOTORES

PERIFÉRICOS

Sistema de refrigeración Sistema de alimentación Robot

CICLO DE INYECCIÓN

El proceso de moldeo por inyección se hace por etapas consecutivas. Al conjunto de estas etapas se le denomina CICLO DE INYECCIÓN. Cada una de las etapas de este ciclo desempeña un proceso definitivo en la calidad de la pieza producida por lo que es muy importante establecer un adecuado ajuste de las variables en cada una de las etapas del ciclo.


MOLDE


DIAGRAMA DEL CICLO DE INYECCIÓN

Las propiedades mecánicas de una pieza dependen no solamente de las características del material utilizado sino, que en una buena parte, dependen de las condiciones del proceso.

El tiempo utilizado en cada etapa del ciclo es determinante en la eficiencia del proceso de tal manera que deben evitarse tiempos muertos o innecesarios en el ajuste del ciclo.


CIERRE DE MOLDE

El ciclo de inyección se inicia con el cierre del molde, desplazamiento de la placa móvil hacia la placa fija de la unidad de moldeo.

Previamente, en la operación de montaje del molde se han fijado las distancias, velocidades y condiciones de la operación de cierre.

La presión de cierre necesaria deberá de ser aquella que sea capaz de soportar la suma de las presiones de inyección.


UNIDAD DE INYECCIÓN ADELANTE

La unidad de inyecciónlpastificación avanza hasta que la boquilla del cilindro hace contacto y se asienta sobre el bebedero, a través del cual se conduce el material fundido hasta el sistema de canales de alimentación y de allí hacia las cavidades del molde.

Normalmente, este movimiento se define dentro del ciclo de tal manera que se evitan pérdidas innecesarias de calor de la boquilla a través del molde.

Esta fase se elimina normalmente en los moldes de colada caliente o cuando el ciclo es tan rápido que no hay tiempo para mover esta unidad.

Cuando se alcanza la presión necesaria que garantice un sello hermético, se procede a la inyección de la masa.

INYECCIÓN

Esta etapa es decisiva para ciertas características de calidad de la pieza en las capas superficiales.

La fase de inyección tiene lugar desde que se inicia el desplazamiento del husillo hasta que deja de fluir el material a la cavidad.

La duración de esta etapa depende principalmente del volumen de la pieza a moldear y de la velocidad con que se desplaza el husillo mientras inyecta el material hacia la cavidad del molde.

La inyección continúa hasta que se alcanza el punto para que empiece a actuar la presión de sostenimiento o pos/llenado (llamado también presión de compensación).

Durante esta etapa se logra introducir en la cavidad el material necesario para compensar la contracción de volumen que experimenta la masa cuando se enfría dentro del molde. Así se determina el peso de la pieza, sus dimensiones finales y las características de su estructura interior.



(VELOCIDAD DE FLUJO CONSTANTE)La inyección, (llenado de la cavidad) debe ser realizada con una velocidad constante del frente de flujo de material en la cavidad del molde. Si la velocidad del frente de flujo es constante durante todo el recorrido, los rozamientos entre el plástico y las paredes también lo serán. Esto conduce a una distribución de temperatura y un estado de orientaciones bastante regular en la superficie de la pieza. Esta condición es sumamente importante para obtener propiedades uniformes.

El rozamiento tiene una incidencia importante sobre las orientaciones tanto macromoleculares como de fibras de refuerzo en la capa superficial. La masa que entra en contacto con las paredes de la cavidad se solidifica casi instantáneamente conservando entonces su estado de orientación. Esta fase por lo tanto, es la que tiene influencia directa sobre las propiedades superficiales de la pieza.

Si se escoge una velocidad muy alta, las pérdidas de rozamiento del material durante el flujo se traducen en la necesidad de mayores presiones de inyección. Fuera del peligro de recalentar indebidamente el material y generar un estado de alta orientación en la superficie, se puede llegar a obligar al sistema hidráulico a trabajar a su máxima presión. Adicionalmente puede aparecer el peligro de tener un llenado con chorro libre de material en lugar del progresivo frente de flujo.

También puede aparecer el efecto diesel si no hay tiempo para desalojar el aire de la cavidad. Zonas mates cerca de la entrada, o desfoliación en esa zona son igualmente indicios de altas velocidades de inyección.



Si la velocidad es baja, el rápido enfriamiento del material en el molde hace disminuir la sección transversal de los canales. Este efecto es tan marcado que, en ocasiones, pueden a llegar a solidificarse el material antes de llenarse la cavidad.

Para un determinado tiempo de llenado, la presión necesaria pasa por un mínimo; este mínimo es el segundo criterio para optimizar esta fase del ciclo.

La magnitud de la velocidad de llenado debe ser pues escogida de tal forma que la presión requerida sea la mínima.

(PRESIÓN DE INYECCIÓN)La presión necesaria es un parámetro del proceso que resulta de la velocidad de inyección.

La magnitud de la presión resultante durante el llenado es en función de la temperatura de la masa, del diseño del molde y de la velocidad de llenado.

La temperatura del molde influye sobre el área transversal libre para el flujo del material. Mientras más baja la temperatura del molde, más rápido se enfrían las paredes y más rápido se estrechan los canales haciendo más difícil el llenado de la cavidad por el aumento de la caída de presión.

(ETAPA DE COMPRESIÓN)En esta etapa se obliga a la masa a tomar la forma de la cavidad, es aquí cuando puede ocurrir la peligrosa sobre inyección (rebabas y daños en el molde).La fuerza de cierre no alcanza a sostener cerrado el molde, o este no posee la adecuada rigidez para soportar este pico de presión.

La duración de la etapa de compresión no es ajustable ni tampoco el valor máximo de presión. Son valores propios del proceso y no de la máquina. Dependen directamente del instante en que se pasa de presión de inyección a presión de compensación. La máquina pasa de un estado de control de velocidad a control de presión.

(ETAPA DE POSLLENADO O COMPENSACIÓN)En esta etapa se pretende eliminar hasta donde sea posible la aparición de rechupes y poros y obtener unas dimensiones constantes en la pieza. Durante ella se definen las propiedades estructurales de su interior, su grado de cristalización y orientación macromolecular. Un ajuste incorrecto de esta fase puede ocasionar dificultades en el desmoldeo (exceso de material).

Desde el momento en que se cambia el estado de control de presión hasta aquel en el cual deja de actuar, es posible seguir inyectando más masa en la cavidad. Esto



debido a la disminución en el volumen pero aumenta lentamente el total de la masa inyectada.

PRESIÓN DE SOSTENIMIENTO

Durante esta etapa se logra introducir en la cavidad, el material necesario para compensar la contracción del volumen que experimenta la masa que está siendo enfriada dentro del molde.

UNIDAD DE INYECCIÓN ATRÁS

Una vez que deja de actuar la presión de sostenimiento, se puede retirar la unidad de inyección/plastificación para iniciar la carga o plastificación. Esto solo es posible si la máquina dispone de una boquilla con mecanismo de cierre. Si la boquilla es abierta, normalmente se espera hasta terminar la plastificación para desplazar hacia atrás esta unidad y evitar así que salga material de la boquilla durante este proceso.

PLASTIFICACIÓN (Carga)Para la obtención de piezas de alta calidad y constante, es necesario garantizar la preparación de una masa de material homogénea, tanto térmica como mecánicamente durante cada ciclo. Esta es una de las principales funciones de la unidad de inyección/plastificación.

Los parámetros a definir en esta operación son:

Volumen de plastificación Velocidad tangencial del husillo Presión de plastificación Volumen de descompresión Perfil de temperatura del cilindro

Volumen de plastificaciónEl volumen de plastificación que se define, es el producto del área del husillo multiplicado por la carrera de este en su desplazamiento de carga.

La magnitud del desplazamiento no debe ser muy corto (no inferior a un diámetro) pues, se aumenta la permanencia del material con el riesgo de descomposición; ni muy largo (no superior a tres diámetros) por la mala plastificación y desgasificación que tiene lugar.


Tan importante es la variación de la

presión

durante este tiempo como su nivel

Tan importante es la variación de la

presión

durante este tiempo como su nivel


Si la capacidad es la correcta, la plastificación debe terminar antes que la pieza haya alcanzado la temperatura de desmolde. El tiempo disponible para la plastificación es una función del espesor de la pieza.

Aunque la masa a plastificar es igual a la que hay que inyectar en cada ciclo, la cantidad que se encuentra en la cámara del husillo es superior. Esto se debe a la necesidad de inyectar, dejando una pequeña masa residual (colchón).

Esta masa residual o colchón es de gran importancia para la operación de la inyectora. Normalmente representa entre el 10 % y el 20 % del volumen de plastificación. Con el se garantiza que siempre existirá material disponible durante toda la etapa de compensación o posllenado, ya que normalmente varía por fugas en la válvula de cierre del husillo.

Presión y velocidad de plastificación Las máquinas modernas ofrecen la posibilidad de programar un perfil para la presión de plastificación e incluso variar la velocidad de rotación del tornillo durante el proceso.

Mientras más alta sea la presión de plastificación, más alta es la temperatura de la masa y se mejora la homogeneización térmica de la misma. El tiempo de plastificación se incrementa. Esto no necesariamente es una desventaja, si el aumento de tiempo no sobrepasa el disponible. Si esto sucede, es la plastificación la que viene a determinar la duración del ciclo lo cual es una gran desventaja. Una mayor velocidad de rotación aumenta la cantidad de masa plastificada pero disminuye su homogeneidad.

Si el tiempo disponible obliga a plastificar a velocidades altas, se hace necesario aumentar la presión de plastificación para mejorar la homogeneización.

Un perfil que facilita obtener temperaturas más uniformes comienza con valores bajos de presión y velocidad, luego se incrementan a sus valores normales para ser disminuidos hacia el final de la plastificación.

Perfil de temperatura del cilindro El perfil de temperatura del cilindro tiene gran incidencia en la homogeneidad térmica. Normalmente la temperatura de la boquilla se ajusta igual a la deseada para la masa. Para el resto de zonas se escoge una distribución del perfil ligeramente ascendente en la dirección de la boquilla. Muchas veces se recomienda y trae mejores resultados un perfil perfectamente plano, en especial en máquinas grandes.

Cuando el volumen de plastificación es muy alto y el ciclo corto es preferible tener un perfil descendente hacia la boquilla.

La tendencia de algunos materiales a formar hilos puede reducirse, en especial si se trabaja con boquillas abiertas, con un perfil ascendente y luego descendente hacia la boquilla.



ENFRIAMIENTO

La etapa de enfriamiento empieza desde el instante mismo en que la masa entra en la cavidad y termina en el momento en que se abre el molde para la expulsión de la pieza.

Desde el punto de vista de eficiencia en el proceso, el tiempo de enfriamiento debe ser el menor posible. Esto conduce a trabajar a bajas temperaturas en el molde. Un rápido enfriamiento conduce, casi necesariamente, a problemas de calidad lo que hace preferible trabajar con mayor temperatura en el molde.

El tiempo de enfriamiento en el ciclo, depende de diferentes factores:

Material (temperatura máxima para el desmoldeo) Temperatura de la masa fundida al entrar en la cavidad Temperaturas en la pared del molde Dimensiones de la pieza Facilidad de disipación de calor en el molde Capacidad del sistema de refrigeración

Mientras más rápido se enfría un material, menos tiempo queda disponible a las macromoléculas para relajarse y recuperar su forma predilecta de no-orientación, que perdieron debido a los altos ratios de cizalladura que necesariamente están presentes durante el proceso de inyección.Una baja temperatura en el molde conduce a dificultades en el desmoldeo y una alta temperatura conduce a ciclos más largos pero también a un mejor acabado superficial. Para piezas de precisión es necesario conectar el molde a un sistema de atemperamiento.

Todo esto se refleja también en la estabilidad de forma al calor de la pieza.

Adicionalmente y en especial en el caso de materiales cristalinos o semicristalino, la solidificación rápida impide el normal proceso de cristalización. En tal caso la pieza puede experimentar deformaciones después de ser extraída del molde debido al fenómeno de pos-cristalización que siempre conduce a una contracción adicional.

ABERTURA DEL MOLDE

EXPULSIÓN Por último se abre la unidad de moldeo y con ella el molde. Simultáneamente los mecanismos de expulsión en el molde extraen la pieza.

CAPACIDAD DE LAS MÁQUINAS INYECTORAS



Antes de comenzar a bosquejar el diseño de un molde, es necesario determinar la capacidad de la inyectora con la cual se trabajará. Las características de la máquina nos proporcionará por ejemplo, las dimensiones del portamolde, la distancia entre columnas, etc.

Las consideraciones esenciales son:

1. Capacidad de inyección 3. Fuerza de cierre2. Capacidad de plastificación 4. Presión de inyección

CAPACIDAD DE INYECCIÓN.- La capacidad de inyección de una máquina inyectora, indica el peso máximo de material que podrá ser moldeado por inyección.

La capacidad de la máquina para un material a ser moldeado está dada por:

C iny B = C iny A (δB / δA) (VA / VB)

… de donde:

C iny = capacidad de inyección

δ = peso específico V = factor volumétrico A = material origen B = material a ser moldeado

PROPIEDADES DE LOS MATERIALES TERMOPLÁSTICOS EN RELACIÓN CON LA CAPACIDAD DE PRENSA

MATERIALFACTOR PESO

VOLUMÉTRICO ESPECÍFICO


La letra A indica el material origen. La letra B se refiere al material a ser moldeado.


Acetato de celulosa 2,4 1,29

Acetato butirato de celulosa 2,2 1,18

Nylon 2,05 1.12

PVC Rígido 2,3 1,4

PVC Flexible 2,3 1,2

Metil metacrilato 1,9 1,18

Poliestireno 2,02 1,05

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) 1,9 1

Estireno Acrilonitrilo 2,02 1,1

Polietileno de baja densidad 2.04 0,92

Polietileno de alta densidad 1,83 0,95

Polipropileno 1,94 0,9

Policarbonato 1,75 1,2

Acetal 1,9 1,4

APLICACIÓN DE CÁLCULOS SOBRE CAPACIDAD DE INYECCIÓN

1.- ¿Cuánto Policarbonato se puede inyectar por ciclo en una máquina Battenfeld cuya capacidad de inyección es de 50 gramos de polietileno de baja densidad?


= 50 (1,2 / 0,92) (2,04 / 1,75)

C iny B = 76 gramos

2.- ¿Cuánto nylon se puede inyectar en la misma máquina?


= 50 (1,12 / 0,92) (2,04 / 2,05)



C iny B = 60,6 gramos

3.- Trabajando en la misma máquina, ¿Cuánto poliestireno se puede inyectar?


= 50 (1,05 / 0,92) (2,04 / 2,02)

= 57,6 gramos

4.-¿Cuánto Policarbonato se puede inyectar por ciclo en una máquina cuya capacidad de inyección es de 350 gramos de Acetato de Celulosa?


= 350 (1,2 / 1,29) (2,4 / 1,75)

= 446,5 gramos

5.- ¿Qué cantidad de ABS se puede inyectar por ciclo en una máquina inyectora cuya capacidad de inyección es de 450 gramos de nylon?


= 450 (1 / 1,12) (2,05 / 1,9)

= 433,5 gramos

Capacidad de plastificación.- La capacidad de plastificación indica la cantidad de material que puede elevar la máquina a temperatura de moldeo.

Cp B = Cp A (qA / qB)

donde:



Cp = capacidad de plastificaciónq = cantidad específica de calor total (calor latente)A = se refiere al material origenB = se refiere al material buscado

Conociendo la Capacidad de Plastificación, podremos calcular el número de inyectadas por hora.

Cp = Pm (n) en kg/hora

donde:

Cp = Capacidad de plastificaciónPm = peso de la masa (incluye la colada)n = número de inyectadas por hora

VALORES PRÁCTICOS DE CALOR TOTAL (CALOR LATENTE)

CONTENIDO EN EL MATERIAL PLASTIFICADOMATERIAL Kcal/kg

Acetato de celulosa 124Butirato acetato de celulosa 111Nylon 325PVC 90Metil metacrilato 123Poliestireno 135Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) 155Acrilonitrilo Estireno 135Polietileno de baja densidad 275Polietileno de alta densidad 325Policarbonato 200Acetal 180

NOTA.- Es una buena práctica, trabajar con el 80% de la capacidad de plastificación calculada para tener un

margen de seguridad apropiado.

APLICACIÓN DE CÁLCULOS SOBRE CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN

Una máquina inyectora tiene una capacidad de plastificación para polietileno de baja densidad de 46,8 kg/hora, con una capacidad de inyección de 50 gramos. Si se debe inyectar Policarbonato ¿Es posible realizar inyectadas de 58 gramos? ¿Cuántas inyectadas por hora podríamos realizar?


Si, es


Resolveremos este problema en forma secuencial calculando primero su C iny; luego la Cp y por último el número de inyectadas por hora.

1.- Capacidad de inyección:

Ciny B = Ciny A (δB / δA) (VA / VB)

= 50 (1.2 / 0.92) (2.04 / 1.75)

= 76 gramos

2.- Capacidad de plastificación:

Cp B = Cp A (qA / qB)

= 46.8 (275 / 200)

= 64.35 kg./hora

menos el 20% margen de seguridad

Cp B – 20 % = 64.35 – 12.87

= 51.48 kg./hora

3.- Número de inyectadas por hora

N = Cp B / Pm

= 51.48 / 0.058

= 887 iny/hora

3.3 / 3.4 La presión de inyección y la Fuerza de cierre de las máquinas inyectoras

La presión de inyección origina en el interior de la cavidad del molde, una fuerza que tiende a abrirlo. Esta fuerza es proporcional al área proyectada de la pieza moldeada y los canales de distribución; y debe ser menor que la fuerza de cierre de la máquina.



La presión de inyección varía entre…

La fuerza de cierre llega a 3 000 toneladas y más.

Debido a las pérdidas de fuerza que ocurren en el bebedero, los canales de alimentación y puntos de inyección, una fracción de presión producida en el cilindro es transmitida a la cavidad. En la práctica podemos considerar la presión de la cavidad de la siguiente manera:

La fuerza de cierre que impide la abertura del molde durante la inyección, entonces, está dada por:

donde:

F cierre = fuerza de cierre Ap = área proyectada(0.33 a 0.5) = constante P = presión de inyección

APLICACIÓN DE CÁLCULOS SOBRE FUERZA DE CIERRE

1.- Se está diseñando un molde para inyectar polietileno de alta densidad (PEAD). El producto es un vaso cuyas medidas son las siguientes:

D = 25 d = 20 h = 32


300 y 1400 kg./cm2

P ≈ (de 0.33 a 0.5) presión de inyección

F cierre = Ap x P = (0.33 a 0.5) Ap x P


Qué fuerza de cierre se necesitará para trabajar un molde de seis (6) cavidades si estamos trabajando en una máquina inyectora de 1094 kilos de presión de inyección y su fuerza de cierre es de 350 Kn.

Proceso:1° Identificamos el área proyectada del producto:

El área proyectada en un molde de seis (6) cavidades corresponde a la sumatoria de sus seis áreas mayores más el 20% de las mismas (en cm2) que consideraremos como el equivalente al área ocupada por los canales de distribución o alimentación.

Entonces tendremos:

Área = πr2 3.14 x 1.252 = 4.9 cm2 4.9 x 6 = 29.4 29.4 x 1.2 = 35.28 cm2

En consecuencia, el área proyectada para las seis cavidades será de 35.28 cm2

2.- La fuerza de cierre entonces la hallaremos de la siguiente manera:

F cierre = (0.5) Ap x P 0.5 x 35.28 x 1094 = 19.3 toneladas

4.1 CALCULO DE DIMENSIONES DE CAVIDADES (Contracciones)

El fenómeno de la contracción de una pieza moldeada cuando se enfría dentro de la cavidad de moldeo es de una gran complejidad y depende de gran manera del tamaño y forma de la pieza considerada. Se pueden sentar algunas aproximaciones de tipo general que sirvan después como guía para el estudio de cada caso particular.


Si la máquina donde estamos trabajando tiene una fuerza de cierre de 350 kn (35 000 kilos o 35 toneladas) entonces, el cálculo realizado nos indica que podemos trabajar con la seguridad de que el molde no se va abrir.


En principio, la contracción de una pieza debe considerarse como un fenómeno que tiene lugar en tres dimensiones; de longitud, el ancho y la altura deben tener cada una su propio factor de contracción. Afortunadamente como la altura y el ancho están en ángulo recto con la longitud y en un mismo plano, puede considerarse un factor de contracción para los dos, independientemente de su dirección, con lo que el problema queda reducido a dos factores: una contracción en el sentido del flujo de polímero (longitudinal) y otra en el sentido perpendicular (o transversal) a este flujo. En todos los casos, la práctica pone de manifiesto que la contracción es de mayor magnitud en el sentido del flujo que en sentido transversal, lo que se comprende bien teniendo en cuenta los mecanismos del flujo en la cavidad expuestos anteriormente. En la mayoría de los casos la diferencia es pequeña y solo para algunos materiales muy cristalinos, como polietileno y nylon, se encuentran grandes diferencias de contratación en uno y otro sentido. Si la contracción fuera igual en todas direcciones, la pieza moldeada sería geométricamente similar al molde y se podría compensar la contracción agrandando convenientemente el molde; de este modo no sería necesario usar elevadas presiones de inyección – al menos por esta razón – y podría reducirse el tamaño y el coste de las máquinas de inyección. Este no es el caso y todos los artículos moldeados contraen de modo no uniforme.

TABLA DE CONTRACCIÓN DE MOLDEO DE MATERIALES TERMOPLÁSTICOS

MATERIALES ABREV. % DE CONTRACIÓNAcetato de celulosa CA 0,3 – 0,7Acetato Butirato de celulosa CAB 2,2 – 0,5Poliamida (Nylon) PA 1,0 – 2,5 Clorato de Polivinilo (rígido) PVC 0,1 – 2,5Clorato de Polivinilo (flexible) PVC 0,2 – 2,0Metilmetacrilato PMMA 0,2 – 0,8 Poliestireno PS 0,2 – 0,6Acrilonitrilo – Butadieno – Estireno ABS 0,3 – 0,8Acrilonitrillo – Estireno SAN 0,2 – 0,5Polietileno de baja densidad PEBD 1,5 – 3,0Polietileno de alta densidad PEAD 1,5 – 3,0Polipropileno PP 1,5 – 2,5Policarbonato PC 0,5 – 0,7Polioximetileno (Acetal) POM 2,5

NOTA.- Son valores promedios referenciales

Antes de continuar veamos algunos puntos que tienen relación directa o indirecta con la contracción.

Humedad de los materiales plásticos.- La humedad absorbida en diferente medida por los materiales plásticos durante el transporte o depositados en almacenes, puede causar durante el proceso de fusión e inyección, inconvenientes que se manifiestan en las piezas moldeadas:



Disminución de la resistencia mecánica. Variación de la contracción por moldeo Defectos superficiales (hojeado, ampollas, etc.)

Los productos de material plásticos indican que los materiales granulados (o en los polvos) destinados al moldeo por inyección son admisibles los contenidos de humedad (expresados en porcentaje de peso). Ciertos polímeros termoplásticos (tales como las poliolefinas, los acetales y particularmente las resinas fluoro plásticas) muestran una tendencia a no absorber agua del aire circundante.Otros materiales por el contrario, demuestran una mayor condición higroscópica, por lo cual si se dejan en un recipiente o embalaje, abierto, absorben humedad del medio ambiente en cantidad superior a los límites recomendados. Para estos materiales que absorben humedad (ejemplo: resinas poliamídicas, celulósicas, metacrílicas, policarbonatos, poliésteres termoplásticos, etc.) es necesario proceder al secado preventivo, según sea el caso, son simples secadores con circulación de aire caliente o con aparatos más complejos como los dehumificadores con aire seco o en hornos de secado bajo vacío.

Desgasificación de los polímeros fundidos.- El secado de los materiales termoplásticos en gránulos o en polvo hecho con secadores antes del moldeo, es una operación necesaria que, sin embargo, tiene un costo adicional al proceso. La experiencia positiva de desgasificar los polímeros en estado fundido, ya realizado por varios años en los extrusores continuos de un solo husillo, se ha extendido a los cilindros de plastificación en las máquinas de inyección. El uso de un cilindro especial con husillos de dos zonas, permite la plastificación de materiales no secados, que contienen humedad y sustancias volátiles en cantidad superior a las normas. La humedad contenida en el material se elimina, durante la plastificación, en forma de vapor que sale por un agujero radial a través de la pared del cilindro.

Contracción de piezas moldeadas y limitaciones en las tolerancias

El conocimiento de los fenómenos de contracción en el moldeo y la contracción posterior al moldeo, nos permite prever con relativa aproximación las variaciones dimensionales de las piezas moldeadas con un determinado material plástico durante la contracción inicial que ocurre en la cavidad del molde (paso del material fundido al estado sólido). Después del moldeo, las piezas pueden todavía sufren una sucesiva (contracción posterior al moldeo) debido al alivio de esfuerzos internos. Otras variaciones dimensionales de sentido opuesto (dilatación) pueden ser provocadas por la natural absorción de humedad de las piezas después del moldeo.En general, los materiales plásticos termofijos y los termoplásticos amorfos (resinas acrílicas, celulósicas, estirénicas, policarbonatos, etc.) tienen contracciones de moldeo inferiores al 1% y no están sujetos a contracciones posteriores apreciables. Para los termoplásticos con estructura parcialmente cristalina (polietileno, polipropileno, resinas poliamídicas y poliacetálicas, etc.) se verifican contracciones de moldeo del 1,5 al 4% según el tipo de resina y la presencia o no de cargas inertes (fibra de vidrio, asbesto, mica y otras). Estas resinas presentan también en diversa medida fenómenos de contracción posterior. Se puede ver, de todo lo que se ha dicho, cómo no es fácil determinar con precisión el porcentaje de aumento de la medida del molde para compensar la contracción que sufrirá la pieza moldeada.



Es claro que la contracción por moldeo no solo depende de la propiedad intrínseca del material plástico sino que además existen otras variables:

Forma y espesor del producto moldeado Tipo de molde Localización y sección transversal del punto de inyección, longitud y sección

de los canales de alimentación, temperatura de moldeo Proceso de moldeo Variaciones de temperatura de la masa fundida, variaciones de las presiones,

de la velocidad y del tiempo de moldeo.

En esta gran variedad de factores que tienen mayor o menor influencia sobre la contracción de piezas moldeadas, el fabricante de moldes debe tener el acierto de prever con buena aproximación la contracción por moldeo de una determinada pieza, evitando (en lo posible) grandes errores de estimación que se traducirán en costosas reparaciones o modificaciones del molde.El difícil problema de prever la contracción se ha estado atacando por muchos años siguiendo la vía experimental con resultados alternos de pruebas exitosas y de errores costosos. Sin embargo, los diseñadores de piezas moldeadas y los constructores de moldes no tenían otra información más que la que proveniente de:

Comparación de los valores de la contracción medida sobre piezas moldeadas ya producidas.

Análisis de la diferencia de contratación obtenida sobre la misma pieza (contracción longitudinal y transversal)

Prueba de moldeo con molde experimental con una cavidad para determinar la contracción efectiva, antes de proceder a la construcción de moldes con cavidades múltiples, etc.

CÁLCULO DE LA PLACA SOPORTE

La placa soporte, como su nombre lo indica, es aquella que se encuentra ubicada bajo la placa porta cavidades macho; y tiene la función de evitar que las fuerzas actuantes durante la inyección del material plástico en el molde, deformen la placa porta cavidades y deterioren el molde en forma parcial o total. Si el deterioro es parcial, podríamos decir que ingresaría demasiado material en las cavidades y en


La contracción se produce tanto en el sentido paralelo al flujo del plástico, como en el sentido perpendicular del mismo.


algunos casos dificultaría la extracción del producto. Si la deformación es total, habría que rehacer el molde.

El espesor de la placa soporte se debe calcular para evitar lo antes mencionado ya que las fuerzas no deben vencer la resistencia elástica del material (algunas veces deben trabajar con una flecha de 0,04 mm.). Si se vence el límite permitido, el producto saldrá con rebabas y generalmente se le atribuye a que el molde no está paralelo. Cuando se desmonta el molde y se verifica el paralelismo, generalmente observamos que está dentro de las tolerancias exigidas. No consideramos la resistencia de materiales (flexión).

Observemos el siguiente dibujo:

f = (1/32) (P x Ap x b3) / (E x L x e3) e = 3√(1/32) (P x Ap x b3) / (E x L x f)

donde:

f = flecha (flexión máxima… 0,04 ó 0,004 cm.)e = espesor de la placa soporteP = presión de inyecciónAp = Área proyectada del producto o productos incluyendo los canales de alimentaciónb = separación de las paralelasL = longitud de las paralelasE = módulo de elasticidad (2,1 x 106 kg/cm2)

NOTA.- Todas las medidas deben estar dadas en centímetros.

SISTEMAS DE ALIMENTACIÓN

El sistema de alimentación o llenado, tiene por objeto recibir la masa de moldeo fundida procedente del cilindro de plastificación y dirigirla a la cavidad del molde. El sistema de plastificación consta de varias partes que son:



El cono del bebedero (mazarota, canal de entrada) El canal de distribución (“araña”, repartidor de colada) Los canales de estrangulamiento (nervios de colada, trabazones)

El cono de bebedero recoge la masa plástica directamente del cilindro de plastificación y la dirige hacia el plano de partición del molde, perpendicular del molde. Si bien este canal de entrada varía según las normas de trabajo, generalmente tiene forma cónica para facilitar el desmoldeo. En los moldes simples inyectados perpendicularmente, dicho cono constituye muchas veces la totalidad del sistema de llenado.

El canal de distribución es la parte del sistema de llenado que, en los moldes múltiples, une las distintas cavidades con el bebedero. Al conjunto del canal de distribución se les llama muchas veces “araña” o simplemente “colada”.



El canal de estrangulamiento constituye el elemento de transición desde el canal de distribución a la cavidad del molde (pieza); para poder separar limpiamente la pieza de la colada, este canal debe ser muy fino. Estos canales han de unir el canal distribuidor o colada con la cavidad, reteniendo, al mismo tiempo, la película enfriada en las paredes de los repartidores de colada.

BEBEDEROEn los moldes simples, el sistema de alimentación está constituido muchas veces únicamente por el bebedero, prescindiéndose así de los canales de distribución y de estrangulamiento. Este canal único se llama bebedero o mazarota. Para su configuración se aplican las mismas consideraciones que para el canal de entrada.La boquilla de inyección del cilindro de plastificación se apoya directamente sobre el bebedero al cerrar la máquina de moldeo, estableciendo una junta de presión entre el inyector y el molde (manguito del bebedero). Ello representa una elevada carga local para el molde; por tal razón, es conveniente fabricar el manguito en acero templado, previéndose la posibilidad de sustituirlo cuando se desgasta o se deteriora el orificio exterior.Las superficies de contacto entre la boquilla y el bebedero pueden ser de diversos tipos, distinguiéndose las superficies de contacto plana y las curvadas.Las superficies curvadas son las de mayor uso en la industria de la inyección del plástico.

Tipos de bebedero

Para que la boquilla quede bien centrada sobre el orificio de entrada, la superficie del bebedero suele tener una concavidad que permite acomodar la punta esférica de la boquilla. Se tiene aquí una superficie de contacto curva. Para el dimensionado res-


pectivo con los ejemplos mostrados en el gráfico, se deben mantener las siguientes condiciones:

RD + 1 ≤ RA (mm)

dD + 1 ≤ dA (mm)

Em estas expresiones, RD significa el radio de la curvatura del extremo de la boquilla; RA, el radio de la concavidad del bebedero; dD el diámetro del orificio de la boquilla, y y dA el diámetro del orificio del bebedero. De no cumplirse estas condiciones se produce un contacto defectuoso que deteriora el perfil de las superficies curvas de contacto.


Ello dificulta el desmoldeo de la mazarota al solidificar el material o bien da lugar a que la boquilla no cierre herméticamente.

Ejemplos de contacto boquilla – bebedero

Extracción de la mazarota o cono de bebederoEl agujero del bebedero ha de ser suficientemente cónico, estar terminado con pulido brillante y tener las eventuales estrías de pulido en sentido longitudinal, para evitar rugosidades perjudiciales. Estas condiciones son indispensables para garantizar un trabajo correcto con el molde.


En la siguiente figura se muestran las fuerzas que actúan sobre un manguito de bebedero. Este está sometido predomi- nantemente a un esfuerzo de flexión alternativo. De ello se deduce que su valona de asiento, es decir, el diámetro D1, no ha de ser excesivamente grande (momento flector). El diámetro de la parte cilíndrica ha de ser también lo menor posible, ya que, por representar el manguito del bebedero un obstáculo para el enfriamiento lento de la mitad del molde lado boquilla, cuando mayor sea D, más posibilidades existen que en la pieza aparezcan marcas.


Bebedero con desvío de flujo

Si por ejemplo, existen estrías transversales a la dirección del desmoldeo, la masa puede penetrar en las mismas e impedir un desmoldeo perfecto, lo que perjudicaría en forma el curso del trabajo (principalmente con funcionamiento automático). Si se cumplen las condiciones, al abrir el molde la mazarota quedará como prolongación respecto al canal del bebedero o bien saldrá junto con la pieza al lado correspondiente al eyector.

Configuración de expulsores de mazarota y canales de retención

ExpulsoresEn la columna de la izquierda, (dibujo anterior) vemos a los retensores (o expulsores) de colada que se utilizan cuando se trabaja con placa botadora. En todas ellas, el pin central estará inmóvil y las bocinas que lo envuelven se desplazará junto con la placa hacia la izquierda, Con ese movimiento es que se extrae la colada.



En la columna de la derecha en cambio, la placa estará estática y el pin extractor o expulsor (botador) es el que se desplaza hacia la izquierda (empuja la colada).Se utilizan para casi todos los materiales. Sólo la rigidez del material puede influenciar en el resultado. Un material muy rígido es quebradizo (como el poliestireno cristal) y un material muy blando (PVC blando) puede tener diferentes comportamientos. Es entonces el diseñador quien debe tener el criterio para elegir cual forma utilizar. Hay algunos que su fabricación puede ser compleja.

Flujo de materialEl flujo del material queda determinado por los canales de distribución. En piezas con sección o espesor variable, cuando las zonas de transición no son muy hidrodinámicas, aparece una fuerte resistencia al flujo. Se evitarán cantos agudos y excesivas reducciones de sección. Si el material se ve forzado a recubrir núcleos o elementos metálicos insertos, se forma una soldadura en el punto de reunión, más o menos visible según la viscosidad de la masa. La fusión de las dos corrientes en este punto influye en la resistencia y calidad de la pieza. Hay que acortar en lo posible las vías de flujo, ya que recorridos largos y abundante uso de desmoldantes (aceites de silicona y similares) perjudican la fusión.


CANALES DE DISTRIBUCIÓN

Tienen la misión de conseguir que el material penetre en todas las cavidades simultáneamente a igual presión y temperatura.La masa plastificada penetra a gran velocidad en el molde refrigerado. La disipación de calor enfría y solidifica rápidamente la masa que fluye junto a las paredes exteriores. Al mismo tiempo, la masa que fluye por el centro queda aislada respecto a la pared del canal, originándose así un “núcleo plástico” por el que puede fluir la masa necesaria para el llenado del molde. Este “núcleo plástico” debe conservarse hasta que la pieza esté completamente solidificada; de este modo adquiere plena eficacia la presión residual necesaria para compensar la contracción de volumen que ocurre durante el proceso de solidificación.


Representación esquemática del flujo de material condiversos tipos de colada

A, bebedero central de barra; B, bebedero central de barra situado fuera; C, bebedero de barra asimétrico situado fuera; D, bebedero simétrico de doble entrada; E, bebedero simétrico con triple entrada; F, bebedero simétrico con cuádruple entrada; G, bebedero de rendija ancha, para flujo laminar; H, bebedero de barra asimétrico, situado fuera. (1) elementos metálicos a insertar; I, bebedero asimétrico de barra, situado fuera tangencialmente. (2) flujo deseado del material. (3) flujo real de llenado y formación de soldadura; K, bebedero de barra asimétrico, situado fuera radialmente; L, bebedero de barra asimétrico, situado fuera. (4) rebosadero para reforzar la pieza en la zona de soldadura; M, bebedero puntiforme doble, con distribuidor de barra.

Configuración de canales de distribuciónLa configuración de las vías de llenado para los moldes múltiples es diferente que para los simples. En primer lugar hay que conducir el material desde el bebedero hasta las diversas cavidades mediante canales de distribución. La sección de estos canales he de satisfacer condiciones hidrodinámicas, para evitar embotellamientos de flujo que perjudiquen el llenado del molde. El canal de distribución ha de conducir



el material al molde con una mínima modificación de su viscosidad. La mejor solución se consigue con sección circular. Al fresar los canales de distribución, hay que buscar el camino más corto hacia el molde y evitar canales muertos.

Configuración de canales de distribución y de estrangulamiento

1. Canal de distribución con sección rectangular. Fresado por un lado en la placa. No es buena solución

2. Canal de distribución con sección trapecial. Fresado por un lado en la placa. Solución mejor que 1 pero no suficiente.



3. Canal de distribución con sección plana, en segmento circular. Fresado por un lado de la placa. Mala solución.

4. Canal de distribución con sección profunda, en semicírculo. Fresado por un lado de la placa. Solución utilizable.

5. Canal de distribución con sección rectangular. Fresado en ambas placas. Desfavorable para desmoldeo y flujo del material.

6. Canal de distribución con sección circular. Fresado en ambas placas. Buena solución

7. Canal de corte ancho, rectangular, No recomendable, proporciona líneas de flujo.8. Canal de corte rectangular con el ancho del canal de distribución. Mejor que 7,

pero demasiado ancho todavía.9. Canal de corte rectangular estrecho. Solución correcta: 1,5 a 2 mm. de ancho.

10. Canal de corte con sección en segmento. No es una buena solución hidrodinámica: proporciona líneas de flujo frío.

11. Canal de corte puntiforme. Tipo muy utilizado para moldes de múltiples cavidades de piezas pequeñas.

12. Configuración correcta de canal distribuidor. Obsérvese el radio en el bebedero hacia el canal de distribución.

13. Configuración desfavorable de un canal de distribución. El canto D del bebedero produce un aumento adicional de la resistencia al flujo. El canal de corte B es muy largo, este no debe sobrepasar de 0,5 a 1,0 mm. La transición C al canal de corte es desfavorable hidrodinámicamente.

14. Canal de corte con inclinación situado sobre la superficie de la pieza. Se elige este tipo cuando hay que inyectar piezas con borde elevado en las que perjudicaría un llenado lateral. La inclinación del canal de corte produce un llenado sin formación de líneas de flujo frío (debe ser de unos 15 a 20°)

15. Canal de corte asimétrico con el eje del canal de distribución. Solución desfavorable, ya que no se recoge completamente la sección de material con mínima viscosidad (eje plástico). La diferencia axial está marcada mediante F.

16. Canal de corte axial respecto al canal de distribución. Solución correcta; permite el llenado con la masa central del canal de distribución, que permanece plástica durante el tiempo máximo y permite una buena transmisión de compresión.

17. Canal de corte lateral. Tipo especial de llenado, utilizado a menudo en la elaboración de materiales elásticos y flexibles, para fabricación de pequeñas piezas en forma de casquillo.

18. Canal de corte lateral puntiforme (colada de túnel). Forma especial de llenado para piezas que hay que separar de la mazarota sin trabajos posteriores. Configuración más sencilla del molde con ahorro de material.

19. Hilera de distribución con canal de corte puntiforme. Forma de llenado muy empleada para moldes de múltiples cavidades con mazarota puntiforme.

20. Hilera de distribución con llenado puntiforme y pico para desmoldeo. Especialmente desarrollado para masas elásticas, en las que el pico G produce el desmoldeo de la hilera.

Configuración de canales de distribución en moldes múltiples.-

La forma corriente de llenado asimétrico en serie, según esquema 1, exige siempre una corrección del corte cuando hay que garantizar el llenado uniforme de todas las cavidades. El diámetro del canal distribuidor no debe sobrepasar los 5 ó 6 mm.



En el molde simétrico del esquema 2, hay que cuidar de que la ramificación de los canales distribuidores se efectúe en un ángulo hidrodinámicamente favorable.

No se aconseja una configuración de los canales de llenado según el esquema 6, 7 y 8. Prescindiendo de la pérdida de material, tales canales de distribución se enfrían de forma no uniforme e impiden la compresión.



1. Llenado asimétrico en serie con corrección de los canales de corte. A = canal central: tiene que poseer la sección mínima. B = puntos de cortes alejados del bebedero; deben ser algo más gruesos. C = los puntos de corte más alejados precisan una sección mayor. D = longitud de los canales de corte.

2. Llenado simétrico en serie. Esquema de la configuración de los canales de distribución en un molde de 12 piezas.

3. Llenado doble en serie (llenado paralelo) Esquema de la disposición de los canales principales en un molde de 32 cavidades

4. Configuración simétrica de un llenado en serie. Disposición de los canales en ángulo en un molde de 6 cavidades.

5. Llenado simétrico en serie con canales de distribución en cruz. Representado con el ejemplo de un molde de 22 cavidades.

6, 7 y 8. Ejemplos de configuración desfavorable de los canales de distribución en moldes múltiples. Las largas y sinuosas vías de llenado proporcionan alta resistencia al flujo y dificultan un llenado uniforme.

Molde de ocho cavidades con canales de alimentación balanceados

En moldes de cavidades múltiples con canales de alimentación primarios y secundarios, los canales primarios deben continuar después de la intersección con los secundarios. Una colada balanceada asegura el llenado simultáneo, con valores idénticos de presión en todas las cavidades.



Moldes de canales de distribuciónmúltiples

CANALES DE EXTRANGULACIÓN


La inyección capilar puede ser realizada en combinación con el molde sin colada con un diseño especial de la boquilla. El diámetro de entrada para moldes con tres placas debe ser de 0,8 a 2 mm. para materiales no reforzados y de 1 a 2,5 mm. para materiales reforzados. Para obtener la separación correcta de las piezas debe usarse un diseño del punto de inyección de doble cono.



Inyección por diafragma. Adecuado para piezas cilíndricas que requieren buena concentricidad y una y una buena resistencia en la línea de unión de flujo (soldadura). Después del moldeo necesita una operación de corte de disco o diafragma. Se aconseja una longitud máxima de corte de 0,5 a 1 mm.

Inyección submarina (o túnel)Permite el corte automático de la colada al momento de expulsar la pieza. El diámetro mínimo de entrada debe ser de 0,8 mm. en polímeros no reforzados y de 2 mm. para los reforzados



Inyección de película. Adecuada para piezas planas o de superficie amplia, en donde la distorsión (alabeo) debe reducirse al mínimo. Puede considerarse como una variante de la inyección de abanico.

Inyección de abanico. Es un tipo de inyección lateral usado para piezas planas y delgadas ya que asegura una distribución uniforme del polímero. Contribuye a reducir la distorsión y es adecuado para piezas rectangulares. La sección de entrada debe ser menor a la del canal de alimentación.

Inyección lateral.Es una variante de la inyección de película o abanico



Inyección de lengüeta. Adecuada para lentes ópticos y piezas planas. Atenúa el flujo turbulento del material en la cavidad y reduce las tensiones residuales en la zona de inyección.

Inyección radial o de estrella.Para artículos tubulares que no requieren tolerancias cerradas. Pueden usarse en combinación con la inyección de anillo o cónica. Las piezas pueden presentar errores de concentri_ cidad o líneas de unión (donde cierra la inyección)

Inyección de anillo.Se utiliza para artículos tubulares, permite que el material se distribuya alrededor del corazón, antes de bajar a llenar uniformemente el molde


Molde cerrado listo para la inyección Primera parte de la extracción de la pieza

Flexión de la colada en la última fase de extracción

Inyección submarina o túnel. Adecuada cuando se requiere una buena apariencia en las piezas y no debe quedar huella de la inyección o en piezas que requieren expulsión automática sin colada. Permite efectuar la inyección en partes no visibles o en el lugar más conveniente de la pieza. Para la expulsión del producto, el conducto curvado requiere una buena conicidad y que no se flexione en ese punto, para hacer el rompimiento adecuado. En el caso de una inyección con el conducto curvo y largo se tiene la ventaja de eliminar el canal de alimentación. La posición y la longitud del pin botador sostienen la colada durante la expulsión de la pieza.

TIPOS DE MOLDES DE INYECCIÓN


Inyección cónica. Facilita el flujo del material alrededor del corazón o macho central, posicionándolo en la cavidad

Molde visto de planta


Para poder producir los diferentes artículos inyectados de plástico, se han tenido que desarrollar variedad de moldes con el objetivo de facilitar sobre todo la expulsión, de los productos. Como consecuencia de esto, tenemos moldes simples de dos placas, moldes de tres placas, moldes con elementos móviles, moldes con desenroscado automático, etc.

Descripción de algunos tipos de moldes

MOLDE SIMPLE DE DOS PLACAS

PARTES DE UN MOLDE DE DOS PLACAS



1. Placa base del conjunto móvil2. Barras espaciadoras (paralelas)3. Bocina guía4. Columna guía5. Bocina botadora6. Macho7. Adaptador para botador8. Extractor de colada9. Botador tipo pin10.Placa porta botadores11.Placa expulsora12.Pines de retracción13.Placa soporte14. Insertos machos15.Bebedero 16.Anillo centrador17.Placa base del conjunto fijo18.Placa porta insertos

Este tipo de moldes es el más usado en la fabricación de piezas inyectadas

Molde simple de dos placas en posición abierto



Molde de dos placas utilizando placa botadora

Partes:

1. Placa base del conjunto fijo2. Placa moldante hembra3. Placa botadora4. Placa porta insertos (placa portamachos)5. Placa soporte6. Barras espaciadoras (paralelas)7. Placa portabotadores8. Placa expulsora9. Placa base móvil10. Inserto macho11.Anillo centrador12.Bebedero


13. Columna guía14. Bocina15. Bocina16. Botadero de colada17. Pin botador18. Pin de soporte19. Tope de expulsión


MOLDE DE TRES PLACAS

Estos moldes tienen las dos acostumbradas placas, fija y móvil, pero presentan una tercera placa central, llamada también placa fluctuante.

Con la abertura del molde, la placa fluctuante permite la extracción de la pieza moldeada (inyectada) por un lado y, la mazarota con los canales de alimentación por el lado opuesto. Es claro que los moldes de tres placas necesitan una mayor longitud de carrera en la apertura. La placa fluctuante se desplaza por acción de una cadena o tirante metálico hasta llegar a su desplazamiento de trabajo.

Los moldes de tres placas son usados con frecuencia en la producción de piezas pequeñas y medianas, raramente se usan en los moldes para piezas grandes.

Molde de tres placas en posición abierto y cerrado

Los moldes de tres placas se fabrican, entre otras cosas, con la finalidad de acelerar la producción y reducir la mano de obra pues ya no se necesita a un operario para separar la mazarota y canales de alimentación del producto.



MOLDE DE TRES PLACAS

LEYENDA.-

1. Placa base fija2. Placa limitadora de avance3. Placa de zona moldante hembra4. Placa fluctuante (botadora)5. Placa portamacho6. Barras espaciadoras (paralelas)7. Placa porta botadores8. Placa eyectora9. Placa base móvil10.Macho


11. Anillo centrador12. Bebedero13. Columna14. Bocina15. Bocina16. Pin botador17. Soporte18. Perno tensor19. Perno de arrastre20. Tirante


MOLDE DE TRES PLACAS CONCANAL DE ALIMENTACIÓN

LEYENDA:

1. Placa base fija2. Placa limitadora de avance3. Placa moldante hembra4. Placa porta macho/botadora5. Placa soporte6. Barras espaciadoras (paralelas)7. Placa porta botadores8. Placa expulsora9. Placa base móvil10.Macho11.Anillo centrador


12. Bebedero13. Columna guía14. Bocina15. Bocina16. Pin botador (producto)17. Pin botador (colada)18. Perno tensor19. Perno de arrastre20. Atrapa colada21. Seguro22. Tirante


Sabemos que trabajando con moldes de tres placas, la placa fluctuante debe desplazarse por medio de un elemento llamado tirante (o trinquete, dependiendo del tipo).

En la siguiente figura se muestra un molde de tres placas en posición abierta (izquierda) y cerrada (derecha). Durante el proceso de apertura, el molde se abre primeramente por el plano de partición 1, debiendo la pieza quedar unida al núcleo y rompiéndose, con ello, los canales de alimentación (estrangulamiento). Tras una cierta carrera de apertura, se arrastra la placa fluctuante (intermedia) mediante tirantes, y el molde puede abrirse por el plano de partición 2. La mazarota queda retenida aún mediante resaltes y, posteriormente, es desmoldada por una varilla expulsora. Si el molde ha de abrirse por el plano de partición 2, los tirantes tienen que fijarse en la placa base fija.

Placa fluctuante con trinqueteCon este sistema, la placa fluctuante queda bloqueada primero por un trinquete, el cual es liberado por una manivela tras alcanzar una cierta carrera de apertura. El



molde puede abrirse entonces por el plano de partición 2. En la figura se representa el curso del movimiento de apertura de un molde con eyector de trinquete. En A se representa el molde en posición cerrada. El trinquete a bloquea la placa fluctuante g

y puede girar alrededor del perno d. Con el molde cerrado, este trinquete queda fijado en posición horizontal por el resorte e y el tope f. Al abrirse el molde, la leva b establece contacto con el perno c (figura B) y suelta el trinquete a (figura C); con ello,

el molde puede abrirse por el plano de partición 2 en tanto prosigue el movimiento de apertura. La pieza y la mazarota se expulsan por separado.



Al construir estos moldes hay que fabricar en acero templado el trinquete y la leva, así como el tope del trinquete en la placa fluctuante, por estar expuesta a desgaste.

Los moldes de este tipo pueden emplearse para piezas de hasta 1 kg de peso; para moldes mayores se preferirá un bloqueo neumático y un movimiento de apertura hidráulico.

MOLDES CON ELEMENTOS MÓVILES

Esto quiere decir que contaremos con un plano de partición adicional.


En todos los moldes con varios planos de partición, hay que cuidar de que se tenga una guía y un centrado exacto de las placas fluctuantes, con el objeto de evitar el choque mutuo de las partes vaciadas al cerrar el molde, lo que podría perjudicarle. Las guías y trinquetes se colocarán de modo que no obstaculicen la pieza en su caída por gravedad tras el desmoldeo.

En todos los moldes con varios planos de partición, hay que cuidar de que se tenga una guía y un centrado exacto de las placas fluctuantes, con el objeto de evitar el choque mutuo de las partes vaciadas al cerrar el molde, lo que podría perjudicarle. Las guías y trinquetes se colocarán de modo que no obstaculicen la pieza en su caída por gravedad tras el desmoldeo.

Estos tipos de moldes se construyen cuando la expulsión del producto no puede realizarse por medio del método tradicional (abertura del molde y caída del producto). Veamos el siguiente ejemplo: Al abrirse el molde, el producto no caerá ya que se encuentra atrapado por la base. Para solucionar estos problemas, necesitamos elementos móviles que se desplacen lateral-mente para liberar al producto y proceder a su expulsión.


Molde con elementos móviles(Posición cerrado)



Moldes con elementos móviles(Posición abierto)

En los dos dibujos anteriores, las columnas inclinadas están ubicadas en el conjunto móvil del molde.

Entre las columnas inclinadas y los agujeros de los elementos móviles existe un juego f que permitirá un desplazamiento D de las placas antes de que los elementos móviles se comiencen a desplazar. Al terminar el desplazamiento D, los elementos móviles, según indican las flechas, se desplazarán hasta liberar el producto, actuando luego la placa botadora (extractora) expulsando el producto.



La inclinación de las columnas deberá ser menor que elángulo de inclinación de la cuña de cierre.

α ≤ β ≤ 30º



MOLDES CON DESENROSQUE AUTOMÁTICO


Una variedad en las columnas inclinadas son las corre-deras acodadas.Representación esquemática:

1. superficie de cierre (cuña)2. placa porta molde3. corredera acodada4. elemento móvil del molde

que debe accionarse5. placa posterior de moldeo

Representación esquemática de las columnas inclinadas.

1. superficie de cierre (cuña)2. placa anterior3. plato porta molde4. columna inclinada5. elemento móvil6. placa posterior de moldeo7. placa intermedia.


Las piezas provistas de roscas se consideran, según el tipo de la misma, como artículos con resaltes internos o externos. Mientras que algunas roscas internas pueden desmoldarse aún sobre el ligero resalte, las roscas externas han de obtenerse muchas veces en moldes en los que una parte del mismo pueda desplazarse lateralmente. Estos moldes con elementos móviles solo pueden emplearse cuando no se perjudica la línea de partición producida.

Si en el desmoldeo de piezas con rosca no puede emplearse ningún de las ejecuciones que actúan por presión, con correderas o elementos móviles, la fabricación se lleva a cabo empleando los llamados moldes para roscas, en los que el propio núcleo está constituido como si se tratara de un elemento roscado; entonces, al desmoldar, hay que desenroscar el núcleo de la pieza.

Desmoldeo de piezas con rosca interior

Moldes desenroscables

En los moldes desenroscables el propio núcleo tiene la forma de un elemento roscado. Las piezas pueden desmoldarse entonces desenroscando el núcleo, lo que puede efectuarse de diversos modos: en forma manual, semiautomática o automática. El tipo de desmoldeo elegido depende principalmente de la cantidad a fabricar. Para series reducidas y en casos especiales, en los que exige una gran exactitud de las roscas, se emplean, para la fabricación de roscas interiores, moldes con núcleos recambiables, los cuales se introducen en el molde abierto. Transcurrido el ciclo, los núcleos sacan la pieza de la matriz. Se extraen entonces conjuntamente el núcleo y la pieza; esta última puede desenroscarse posteriormente a mano o mediante dispositivos apropiados, como un manubrio o un motor auxiliar. Para que la producción sea más racional, es conveniente trabajar con varios núcleos; además, no se desmoldea hasta que la pieza se ha enfriado hasta la temperatura ambiente, a fin de evitar su deformación durante el proceso de enfriamiento.


Desmoldeo a presión. La posibilidad de desmoldear a presión piezas con rosca interior es muy limitada. Depende tanto de la masa a elaborar como el tipo de rosca. Las piezas de CAB, PA 6, PE y PP roscadas interiormente pueden desmoldearse a presión cuando la profundidad de la rosca es menor de 0,3 mm. La rosca redonda según DIN 405 es muy favorable y ocasiona un reducido efecto de cizallamiento en la pieza.


Para series mayores se efectúa el desmoldeo dentro del molde, en forma automática o semiautomática. El sistema semiautomático recurre a dispositivos de desenroscado accionados a mano; y el sistema automático emplea dispositivos en los que el desenroscado se realiza a la fuerza en combinación con la carrera de la unidad de cierre, durante la apertura del molde, por medio de un husillo con paso de rosca pronunciado, una barra dentada, o bien un motor de freno eléctrico o un motor hidráulico con engranaje planetario.

Los dispositivos semiautomáticos desenroscan el núcleo con un manubrio y transmisión por ruedas dentadas o por cadenas o correas. La fuerza efectuada sobre el manubrio no debe superar 15 kp, dependiendo de la cantidad de filetes de rosca a desmoldar.

Para grandes series, la pieza se desmoldea en forma totalmente automática. El dispositivo para el giro del núcleo puede conectarse al movimiento de apertura del molde o bien accionarse por medio de un impulso independiente.



Molde para piezas roscadas con desmoldeo manual;accionamiento por cadena

Si la carrera de la unidad de cierre introduce el proceso de desmoldeo durante la apertura del molde, éste posee un husillo con paso de rosca pronunciado, capaz de girar dentro del molde, y una tuerca de arrastre fija en la máquina, o bien están ambos elementos montados conjuntamente en el molde. En este último caso, el husillo está fijo y la tuerca puede girar. En las siguientes figuras, se representan moldes para piezas roscadas, en los que el husillo puede girar en el molde y la tuerca está anclada, en forma fija, al travesaño del eyector de la máquina.


En este molde el husillo roscado constituye, al mismo tiempo, el núcleo del molde, con lo que, durante el desmoldeo, el núcleo efectúa sólo un movimiento de giro, sin desplazamiento axial. Mientras gira el husillo, la pieza se desplaza axialmente y – como en el caso presente - se desmoldea parcialmente, lo cual sólo es posible cuando la pieza queda retenida en la matriz y no puede girar.


El husillo puede girar dentro del molde;la tuerca está fija en el travesaño del eyector

el núcleo se introduce en la rosca patrón y se desenrosca de la pieza. La guía del núcleo está lubricada. Al objeto de no impedir el movimiento de giro y evitar el desgaste del núcleo durante el desenroscado, hay que refrigerarlo intensamente para evitar que la masa de moldeo lo caliente y dilate; lo más apropiado es una refrigeración dactilar especial. La siguiente figura muestra un tubo refrigerador de este tipo, apropiado para núcleos giratorios.


En la siguiente figura, el núcleo tiene desplazamiento axial, desenroscán- dose así de la pieza. El núcleo o núcleos de los moldes múltiples llevan piñones, que giran alrededor de la rueda de engranaje central con planetarios. El extremo del núcleo se enrosca en la llamada rosca patrón, que tiene el mismo paso que la rosca de la pieza. Con el movimiento de giro,


Dispositivo de refrigeración dactilarpara núcleos giratorios

El husillo con paso de rosca pronunciado que veremos ahora, ha de apoyarse en un cojinete de rodillos cónicos para absorber la carga axial del movimiento de giro. En las figuras se representa un molde múltiple, en el que el husillo y la tuerca están incorporados al molde. El husillo es fijo, mientras que la tuerca puede girar sobre rodamientos de rodillos cónicos para absorber las fuerzas axiales del moviendo de desenroscado. Sobre la tuerca se asienta una rueda de engranaje central que acciona los núcleos roscados mediante piñones. El giro hace penetrar los núcleos en una rosca patrón, extrayéndolos de la pieza. La rueda de engranaje central ha de ser siempre más ancha que los piñones, siendo la diferencia de anchura igual a la magnitud que precisan los núcleos para desenroscarse de la pieza.

Los husillos y tuercas están provistos de una rosca trapecial o cuadrada de varias entradas. El paso de rosca y la relación de transmisión del engranaje a montar en el

molde tienen que estar ajustados con la carrera de apertura de la máquina, de modo que se alcance el número de revoluciones necesario para el desmoldeo de la rosca.



Pueden obtenerse husillos y tuercas con rosca trapecial de 9 hasta 12 filetes o entradas, de 80 a 200 mm. de paso, y de 3 a 6 filetes con un ángulo de inclinación de 70°. Para los husillos se emplean aceros de nitruración o de aleación bonificados, con una resistencia de 100 kp / mm2. Las tuercas se fabrican en poliamida o en bronce especial, por ejemplo, fosforado. Las de poliamida tienen mayor resistencia a la abrasión que las de bronce. Para facilitar el movimiento, tanto unas como otras deben ser lubricadas con bisulfuro de molibdeno.

Determinación del paso de rosca y de la relación de transmisión necesaria del engranaje

El paso de rosca y la relación de transmisión han de ajustarse a la carrera de apertura de la máquina, a fin de alcanzar el número de revoluciones necesario para el desmoldeo de la pieza.En un molde simple, en el que el husillo representa al mismo tiempo el núcleo roscado de molde, (ver figura), el paso de rosca h necesario para el desmoldeo se calcula mediante la relación:

h = s1 – s2 / g

donde:s1 = Carrera de apertura de la máquina, s2 = Carrera del expulsor, g = número de filetes a desmoldar

Si, en un molde múltiple, el paso del husillo no es suficiente para desmoldar la pieza, con una relación de transmisión adecuada del engranaje incorporado al molde puede conseguirse el número necesario de revoluciones del núcleo para el desmoldeo. Dado un paso de rosca del husillo, la relación de transmisión i del engranaje se calcula por medio de la relación:

i = s1 – s / g h

Ejemplo:



Hay que desmoldar una pieza con cuatro filetes de rosca. La carrera de apertura de la unidad de cierre de la máquina es de 340 mm. Para el desmoldeo de la pieza se precisa una carrera del expulsor de 20 mm. ¿Cuál ha de ser el paso del husillo necesario para desmoldar la pieza?

h = 340 – 20 / 4 = 80 mm.

Hay que desmoldar piezas con 6 filetes de rosca en un molde cuádruple. El fabricante dispone de un husillo con 160 mm. de paso de rosca. ¿Cuál ha de ser la relación de transmisión del engranaje incorporado si la carrera de apertura de la unidad de cierre es de 340 mm. y la carrera del expulsor es de 20 mm.?

i = 340 – 20 / 6 x 160 = 1 : 3

El engranaje necesita, pues, una relación de transmisión de 1 : 3, es decir, la rueda dentada central podría tener, por ejemplo, 60 dientes, y los piñones de los cuatro núcleos, 20 dientes.

Moldes para piezas roscadas con accionamiento por cremallera

Para transformar el movimiento de apertura y cierre del molde en un movimiento de giro de los núcleos, además de los husillos roscados, puede usarse también un accionamiento por cremallera. La siguiente figura muestra la representación esquemática de un molde múltiple para piezas roscadas, en el que los núcleos se desenroscan de las piezas por medio de una cremallera. Al abrir el molde, la cremallera 1 acciona, mediante piñones, la cremallera 2, que, también por medio de piñones, hace girar los diversos núcleos y los desenrosca de las piezas. Si los núcleos han de tener un movimiento axial durante el desenroscado, deben estar previstos de una rosca de arrastre que se introduzca en una rosca patrón al girar. La rosca de arrastre, la rosca patrón y la rosca de la pieza han de tener el mismo paso.

Las cremalleras y los piñones sufren grandes esfuerzos al iniciar los movimientos de cierre y apertura del molde, por lo que se dimensionarán en forma apropiada. El módulo del piñón del núcleo no será inferior a 1, ni el del piñón de accionamiento inferior a 2,5. Con los moldes arriba citado sólo pueden desmoldarse piezas con roscas cortas.



Moldes para piezas roscadas conaccionamiento por cremallera

DESMOLDEO POR EL LADO DE LA INYECCIÓN

Algunos moldes de inyección tienen el núcleo en el lado de la boquilla; estos moldes se desmoldan separando la pieza del núcleo. La placa expulsora puede ser accionada, durante el movimiento de apertura, por tirantes dispuestos según se indica en la figura donde se puede apreciar que van fijados a la mitad molde lado cierre, o bien mediante una cadena Galle. La eyección se efectúa, pues, por tracción en la dirección de desmoldeo.


Desmoldeo por el lado de la boquilla; accionamiento con tirantes


El accionamiento de piezas roscadas puede efectuarseal transformarse un movimiento rectilíneo en uno giratorio

PROBLEMAS ESPECIALES DE DESMOLDEO


Desmoldeo por el lado de la boquilla; accionamiento con cadena Galle


Desmoldeo de piezas con resaltes

Los resaltes son generalmente paralelos al plano de partición y pueden ser entrantes o salientes, por lo que se designan como tales las partes sometidas a tracción o compresión durante el desmoldeo. La magnitud de un resalte se indica normalmente en tanto por ciento. En las piezas con simetría de rotación, el resalte H es igual a la diferencia entre el diámetro mayor (dmax) y el menor (dmin), referido al diámetro a desmoldear (máximo cuando se trata de resaltes interiores y mínimo cuando se trata de resaltes interiores). En el caso que nos ocupa:

Los resaltes, tanto internos como externos, dificultan el desmoldeo de las piezas. Particularmente con materiales rígidos, pueden hacer que la pieza no pueda extraerse con los mecanismos descritos hasta ahora. En tal caso, resultan necesarias construcciones especiales del molde, en las que una parte de la pared de la cavidad se mueve lateralmente, preferentemente en la matriz, o bien puede desenroscarse en le caso de roscas. Citaremos aquí las condiciones que permiten el desmoldeo según los principios citados hasta ahora, y trataremos de tales construcciones.

Resalte que origina un esfuerzo de Resalte que origina un esfuerzo de tracción de la pieza compresión de la pieza


H = (dmáx – dmín / dmáx) 100 %


Para desmoldar piezas resaltes, se efectúa sobre las mismas un esfuerzo de tracción o compresión, según el tipo de aquéllos. Estos esfuerzos no pueden provocar deformaciones plásticas de la pieza. En las piezas con simetría de rotación puede determinarse el resalte admisible según las relaciones conocidas para calcular los asientos a presión. En tales asientos, el árbol tiene un diámetro superior al del agujero del cubo. La distribución de tensiones en la sección media longitudinal del cubo y del árbol corresponde, tras el ensamblado, a la de un tubo con sobrepresión interna o externa. Para el resalte H se aplica la relación:

H = δΔ . DF (KA + µA) / EA . KA + δi . dF (Ki + µi) / Ei + Ki

significando, en esta ecuación,

δΔ y δi, la tensión del aro de contracción y el cubo, respectivamente;DF, el diámetro de la ranura;KA y Ki, factores geométricos;EA y Ei, el módulo de elasticidad del anillo y el cubo, respectivamente, y µA y µi, los coeficientes de contracción transversal del anillo y del cubo.

Para determinar el resalte máximo admisible puede despreciarse el segundo sumando, que considera la parte de <tubo bajo sobrepresión exterior>. Si introducimos la relación de Hooke, para el resalte máximo obtendremos:

H = εadm Df (KA + µA / KA)

KA = d2A + d2

F / d2A – d2

F

siendo dA y dF los diámetros indicados en la figura.

El resalte máximo resulta así directamente proporcional al alargamiento obtenido al alcanzarse el límite de elasticidad del material correspondiente. Por tanto, para piezas de paredes finas, el resalte máximo desmoldable se equipara al alargamiento admisible del material correspondiente. En la tabla que sigue se indican las dilataciones admisibles por breve tiempo para algunas masas termoplásticas. Pero estas consideraciones sólo son válidas cuando los máximos esfuerzos del desmoldeo


actúan realmente sobre los resaltes, lo cual no ocurre necesariamente con algunos sistemas de desmoldeo. Por ejemplo, en la figura que tenemos al lado, se prevé que el máximo esfuerzo de la pieza, a pesar de estar provocado por los resaltes, tendrá lugar cerca de las varillas expulsoras, mientras que en la siguiente figura, es en los propios resaltes donde se presenta el máximo esfuerzo. Por tanto, para determinar el resalte, no sólo hay que considerar las propiedades del material, sino también el principio de desmoldeo.


Debe esperarse que el esfuerzo

máximo de la pieza se producirá junto a los botadores

Dilatación admisible por breve tiempo en las materias termoplásticos

Plástico Dilatación admisible o resalte máximo( % )

Poliestireno 1 - 1,5Poliestireno antichoque 2Copolímero estireno – acrilonitrillo 1 - 2Copolímero acrilonitrillo - butadieno – estireno 3Policarbonato 1 - 2Poliamida 4 - 5Poliacetal 3 - 4Polietileno de baja densidad 10 - 12Polietileno de densidad media 8 - 10Polietileno de alta densidad 7 - 8


Esfuerzo máximo de la pieza cuando el desmoldeo tiene lugar junto al resalte

Las piezas de plásticos se unen muchas veces entre sí introduciendo ganchos, levas o pestañas en entalladuras apropiadas. Estos ganchos, levas o pestañas representan también resaltes en la pieza y poseen una sobremedida respecto a la pieza en la que tienen que encajar. Con objeto de poder inyectar también estas piezas y unirlas a otras que poseen ya el máximo resalte admisible por el material, hay que procurar una mayor posibilidad de alargamiento en el desmoldeo, configurando las piezas en forma especial. Las posibilidades de alargamiento pueden mejorarse con intercepta- ciones en la pieza (ver figura). No obstante, una configuración apropiada al pie de la intercep- tación ha de cuidar de que la pieza no se deteriore por efecto de entalladura.


La parte ocasionada por la tensión cortante es:

fs = P x l x X / F x G

donde:

G = modulo de cizallamiento,F = sección,X = factor de sección


Al desmoldear, así como también en el montaje (en las uniones a presión), las entalladuras permiten la flexión de los diversos segmentos de la pieza. La magnitud de la flecha admisible, y por tanto de la entalladura, se calcula aplicando la fórmula correspondiente a la viga empotrada por un lado (ver figura). La entalladura posible será igual a la flecha máxima en el extremo de la viga, que es producida por las tensiones flectoras y cortantes.

La parte de la flecha ocasionada por tensión flectora es:

fb = P x l3 / 3 x E x l

donde…

fb = flecha máximal = longitud de vigaE = módulo de elasticidadL = momento de inerciaP = fuerza en el extremo de la viga


La influencia de la tensión cortante puede despreciarse en las piezas largas y de paredes finas. Entonces, la máxima entalladura admisible resulta igual a la flecha producida por la tensión flectora. Si consideramos…

P x I = M σ x W = M E x ε = σ

la máxima entalladura admisible será:

H = fadm = 2 εadm x l2 / 3h

donde:

εadm = Dilatación en el límite de elasticidadh = altura de la viga

Ejemplo:

¿Cuál será la entalladura máxima para desmoldar sin problemas las piezas de las figuras mostradas? Material: poliamida con Eadm = 5%

Pieza con resalte interior. Pieza con resaltes exteriores.



Según la primera figura, tendremos:

H = εadm x DF (KA + µA / KA)

KA = d2A + d2

f / d2A – d2

f = 4,56

H = 0,05 x 32 (4,56 + 0,4 / 4,56 = 1,73 mm.

Según la segunda figura, para un espesor h = 3 mm. tendremos:

H = 2 εadm x l2 / 3h = 2 x 0,05 x 152 / 3 x 3 = 2,5 mm.



MOLDES CON CÁMARA CALIENTE

Para resolver el problema de tener caminos de flujo de igual longitud en moldes simples y múltiples de gran superficie, es forzoso, a veces emplear canales distribuidores largos. Pero las vías de flujo largas significan más desperdicio, pérdidas de presión y, a veces, un enfriamiento inadmisible de la masa. Si se desmoldea la mazarota, como en el caso de los moldes de tres placas, puede resultar dudosa la rentabilidad del proceso, según el tipo y tamaño de la pieza. Los moldes de inyección de canal caliente ofrecen una solución óptima para mantener el desperdicio reducido y la masa a la temperatura de elaboración. En el molde de canal caliente no se desmoldea el material del sistema de llenado. Hay que calentar el bebedero y los canales de distribución para que la masa no se solidifique y pueda disponerse de ella, transcurrido un ciclo de trabajo, para la nueva inyección. Así se aprovecha óptimamente la capacidad de plastificación e inyección de la máquina. Junto con la entrada de colada puntiaguda con precámara, en los moldes sencillos de una sola entrada el proceso de inyección con canal caliente es el mejor método para fabricar automáticamente piezas de gran calidad técnica. Lamentablemente, el precio de estos moldes resulta muy elevado con la incorporación de la calefacción regulable, por lo que solamente pueden emplearse para la producción de series muy elevadas.

Boquilla y precámara de colada para un molde pequeñode colada caliente



En los moldes de canal caliente, la masa fundida procedente del cilindro de plastificación es recibida por el manguito del bebedero y transportada, a través de canales distribuidores calentados, hasta boquillas que la conducen hasta la inmediación de la cavidad del molde.

Manguito de bebedero con precámara

Si la temperatura es excesiva, la precámara puede calentarse demasiado por conducción térmica en su cara frontal. La consecuencia es un deterioro de la pieza, que puede adquirir una superficie ondulada en la zona de la precámara. Por estas razones es necesario cuidar de un mantenimiento exacto de la temperatura en los puntos de colada. Se recomienda aplicar, junto a cada entrada, un elemento de medición de temperatura.

En las siguientes figuras se representan la boquilla y la precámara de un molde de canal caliente con las medidas más importantes para su dimensionado.

La boquilla y la precámara de un molde de canal caliente pueden configurarse también de modo que una pequeña punta de la boquilla penetre centrada en el orificio de salida de la precámara. Como muestra la figura, la masa sale entonces por la parte lateral de la boquilla. Gracias a la punta prolongada hasta el orificio de salida, la masa se mantiene caliente en el canal de estrangulamiento. De este modo, la pieza se separa fácilmente al desmoldar y no contiene marcas visibles.Para dificultar la transmisión térmica indeseada desde la precámara al molde más frío, se efectúan ranuras en la superficie externa de la precámara; con ello se crea una cámara de aire entre la precámara y el molde, que actúa como aislante. Al igual que en la entrada de colada puntiaguda con precámara común, esta entrada de colada con precámara se ensancha en cono hacia la pieza. A esta entrada también se le denomina tapón.


Estas boquillas están rodeadas por una precámara que une la pieza con el sistema de llenado mediante una entrada puntiaguda. Las consideraciones de esta “entrada de colada puntiaguda con precámara” las veremos más adelante. Al objeto de mantener fluida la masa desde el final del proceso de llenado hasta el inicio del ciclo siguiente, hay que calentar la boquilla; la forma más sencilla de efectuarse es por conducción térmica, por lo que las boquillas deben ser de un material buen conductor. Se ha puesto de manifiesto que las aleaciones de cobre son apropiadas, particularmente las de cobre-berilio. Si la temperatura de la punta de una boquilla es demasiado baja, puede solidificarse el material en el canal de alimentación.


Boquilla calefactora con punta prolongada

Boquilla y colada de precámara para un molde decolada caliente



Sin embargo, hay que añadir que el tapón puede actuar a veces de forma perjudicial. Empleando un molde de colada caliente con válvulas de agujas, puede evitarse la formación del tapón. Las agujas tienen además las ventajas de evitar hilos (poliestireno) y un flujo indeseado de la masa.

Distribuidor de colada caliente con válvulas de aguja

Leyenda:a, placa del distribuidor; b, aguja de cierre; c, resorte de cierre; d, canal de distribución; e, ranura colectora; f, agujero de salida; g, plato del resorte; h, tornillo tensor; i, manguito; k, precámara; l, orificio de goteo; m, disco de ajuste; n, tubo de cobre, o de purga. Los agujeros f y l se han dibujado desplazados.

En cuanto desciende la presión de inyección, se cierra el orificio de entrada tras el proceso de llenado por medio de la aguja de cierre b, sobre la que actúa el resorte de c. El punto de contacto con la pieza queda entonces liso o cóncavo, según la forma de la punta de la aguja. La aguja debe estar apoyada en la camisa i, de forma que pueda desplazarse fácilmente. El juego entre el vástago de la aguja y la camisa ha de mantenerse lo menor posible para que la masa de moldeo no pueda desplazarse a lo largo del vástago. Ha dado muy buenos resultados el ajuste H6/g6



entre ambos elementos. La camisa, que conviene que sea intercambiable, tiene en su extremo una ranura colectora, e, donde se recoge la masa que pueda desplazarse eventualmente a lo largo del vástago, la cual puede extraerse a través del agujero de descarga f. Hay que evitar que la masa se solidifique en el agujer o de descarga, ya que el material acumulado en la ranura podría bloquear el movimiento de la aguja.La dilatación térmica puede ocasionar un desplazamiento de la punta de la aguja respecto al orificio de colada durante el calentamiento o la refrigeración. Para evitar un bloqueo, se recomienda dejar la punta de la boquilla retrasada en 0,1 a 0,2 mm. respecto a la posición de contacto con el agujero de la precámara. La fuerza de cierre del resorte se ajustará de modo que la aguja pueda ser desplazada hacia atrás por la presión de la masa al iniciar el proceso de inyección.

Molde simple de colada caliente concierre mediante válvula de aguja



Entrada de colada caliente en molde simplecon cierre mediante válvula de aguja

Inyección de un recipiente grandepor las paredes laterales



Distribuidor de canal caliente conválvula de aguja y barra de torsión

La aguja ha de abrirse con una presión del material comprendida entre 30 y 80 kp/cm2. Los resortes helicoidales o de disco dan buenos resultados, pero resultan muy largos. Por ello se emplean a menudo, en moldes de menor altura, los muelles de torsión, doblados en forma de z. Un brazo de estos resortes se apoya sobre la aguja, mientras que el otro asienta sobre un tope, cuya posición permite ajustar la tensión del resorte. En las cuatro figuras anteriores se representan algunas posibilidades de configuración de moldes de canal caliente con válvulas de aguja.

Empleando la válvula de aguja en la entrada pueden fabricarse correctamente piezas de alta calidad técnica que, de otro modo, sólo podrían producirse satisfactoriamente con una mazarota de barra. Ello debe atribuirse a que tal entrada puede hacerse relativamente grande en comparación con la entrada de colada puntiaguda.El molde representado en la siguiente figura, muestra una nueva posibilidad de configuración de la colada en moldes de colada caliente. Este molde trabaja con una entrada de colada puntiaguda indirecta. Como el punto de desgarre no se sitúa directamente sobre la pieza, disminuye el peligro de influir en la temperatura de la boquilla con la refrigeración del molde. Si bien es verdad que hay que eliminar posteriormente las rebabas, estos moldes trabajan en la práctica con una gran seguridad.En todas las construcciones hay que cuidar principalmente de un buen aislamiento térmico de la placa de distribución calentada respecto al resto del molde y también de que la placa caliente tenga posibilidad de dilatación libre. El mejor efecto aislante se consigue con una rendija de aire a ambos lados, de 3 a 5 mm. de anchura (46ª). Los elementos distanciadotes eventualmente necesarios han de ser de material aislante; para ello se recomienda sindanyo y amianto. Con una lámina de aluminio colocada en una cámara de aire pueden evitarse pérdidas de calor por radiación.



Molde de colada caliente con entradade colada puntiaguda indirecta

La potencia calefactora a instalar en la placa distribuidora depende del tamaño del molde y de la masa a elaborar. En la bibliografía se propone una aportación de calor de 1 a 2 w por cm3 de acero de la placa distribuidora; para moldes pequeños, de 250 a 400 w de potencia calefactora por punto de colada, y para moldes grandes, de 600 a 900 w. Las secciones de los canales distribuidores estarán también de acuerdo con el tamaño del molde; para moldes grandes, de 12 a 15 mm. Al elaborar los canales se cuidará de que favorezcan al máximo el flujo. Para eliminar los “rincones muertos” eventualmente existentes, se recomienda llenar el molde con poliamida 66 a 260° C antes de la elaboración de materiales sensibles a la temperatura; como cualquier otro tipo de plástico, la poliamida se acumula en las uniones y en los rincones poco favorables al flujo. A continuación se inyecta polietileno de alta densidad; la temperatura de la masa de polietileno ha de ser tan elevada como la de la poliamida, par que ésta no se solidifique. El polietileno inyectado posteriormente desplaza la



Entrada de colada puntiaguda simple,colada caliente

poliamida del centro del canal y, entonces, puede reducirse la temperatura hasta la de elaboración del material térmicamente sensible. El polietileno sigue siendo apto para la inyección debido a su amplio intervalo de temperatura de fusión. La poliamida que queda en los puntos de unión y “rincones muertos” se solidifica, mientras que la nueva masa de moldeo expulsa el polietileno del canal.Últimamente han entrado en uso también los llamados moldes simples de colada caliente con entrada de colada puntiaguda. La figura que hemos visto (arriba), muestra un molde de este tipo. Sin embargo, sólo se justifica un montaje tan complicado cuando no son posibles las soluciones anteriores, por ejemplo, a causa de un espesor excesivo. Tales moldes permiten una producción totalmente automática, incluso cuando no es posible una entrada de colada puntiaguda con precámara debido a un excesivo espesor, o cuando se trata de materiales duros con elevada temperatura de fusión, como, por ejemplo, POM.



Entrada de colada de varios pisos

Para aprovechar en forma óptima el rendimiento de plastificación de la máquina inyectora, se emplean muchas veces moldes múltiples en los que las cavidades se sitúan en un plano. Pero, con piezas planas de gran superficie y reducido peso, estos moldes múltiples no son suficientes para aprovechar rentablemente la capaci-

dad de plastificación de la máquina, la cual debe trabajar con un grado de aprovechamiento volumétrico de 0,2 a 0,8. Por ello, se emprendió la construcción de moldes en los que las cavidades se hallan dispuestas en varios pisos, ya que, así, se aprovecha mejor la capacidad de plastificación.La siguiente figura muestra un molde con las cavidades dispuestas en dos pisos. La desventaja de dichos moldes es la elevada pérdida de material, debida a la ramificación del sistema de llenado.

Entrada de colada de varios pisos



SALIDA DEL AIRE DE LOS MOLDES

Al proceder al llenado del molde, la masa tiene que desplazar el aire que se encuentra en el mismo. Si este aire no tiene posibilidades de salida, queda comprimido en el punto más alto o en las líneas de unión de flujo, produciendo allí quemaduras en la pieza (efecto Diesel). Estas zonas se caracterizan generalmente por tonalidades oscuras en la pieza que la hacen inservibles, ya que frecuentemente el llenado no es tampoco completo. Por lo general, para la salida del aire no se precisan medidas especiales, ya que éste tiene suficientes posibilidades para escapar por el plano de partición o los expulsores, especialmente cuando el plano de partición tiene una determinada aspereza, por ejemplo, al ser esmerilado con un disco de grano grueso (grano 240). Las estrías de pulido señalarán hacia fuera; sin embargo, es preciso que el molde se llene de modo que la masa entrante en la cavidad desplace el aire hacia una junta de partición.La forma y posición de la entrada determinan el proceso de llenado y, por tanto, también la posibilidad de eliminación del aire hacia una junta de partición.La forma y posición de la entrada determinan el proceso de llenado y, por tanto, también la posibilidad de eliminación del aire. Si la posición o forma de la entrada es tan desfavorable que no garantiza la salida de aire por una junta, habrá que tomar otras medidas para eliminarlo. Para ello no es indispensable elaborar canales especiales para la aireación, sino que muchas veces basta con construir la matriz en varias piezas. Las juntas de partición, especialmente las de longitud reducida por destalonado, son muchas veces suficientes para la salida del aire y tienen la ventaja de hacerse menos visibles en la pieza que los canales de aire elaborados en el plano de partición o en otro punto.

Si no puede tomarse la decisión de inyectar el vaso por el fondo siguiente figura), será necesario tomar otras medidas para la salida del aire. En el molde de la figura anterior puede partirse la matriz en el fondo del vaso, creando así una nueva ranura de partición, o también puede conseguirse la evacuación del aire gracias al montaje adicional de un troquel; desde luego, no puede evitarse una marca en el fondo del vaso, aunque una oportuna realización del troquel puede convertir, a veces, la marca indeseable en una muesca ornamental.


En la figura se representa un molde para vasos con entrada de colada lateral respecto a la pieza. Al proceder a la inyección, la masa rodea primeramente el núcleo en forma anular y sube después lentamente. El material cierra, pues, la cavidad por el plano de partición y desplaza el aire hacia el fondo del vaso; con ello, al comprimirse el aire, se produce un sobrecalentamiento, y el aumento de temperatura producido quema el material en esta zona.


Vaso inyectado lateralmente mediante molde con junta adicional.Expulsión de aire por la junta adicional (izquierda)

Expulsión mediante troquel auxiliar (derecha).


Cuando las ranuras del plano de partición no son suficientemente permeables y el aire no puede escapar por los expulsores o troqueles auxiliares, habrá que reducir las superficies de junta para reducir el camino o recorrer por el aire, o elaborar canales de unas milésimas de mm. de profundidad y alrededor de 1 mm. de ancho en el plano de partición.

Moldes para vasos con canales anulares para la salida de aire


La figura anterior muestra un molde con canales anulares para una mejor salida del aire. Los canales de salida para moldes múltiples, trabajan según el mismo principio.En las figuras siguientes se muestran algunas posibilidades de configuración de los expulsores y troqueles auxiliares o bien de sus agujeros. La solución esquematizada en la segunda figura tiene la ventaja adicional de poder dirigir aire comprimido al agujero del expulsor, lo que facilita el desmoldeo.Otra posibilidad de eliminar el aire consiste en hacer que el molde “respire”, es decir, que se abra ligeramente al efectuar la inyección. La forma de respiración más conocida es la que proporciona la inyección con estampado. Sin embargo, en este caso se buscan, con la “respiración”, efectos distintos a una buena aireación del molde, lo que trataremos con detalle más adelante.

Molde múltiple con canales de salida de aire

Configuración de los agujeros de los expulsores en vistas de mejorar la salida de aire del molde

Acanalado del troquel para mejorar la salida de

aire

La respiración de los moldes puede conseguirse también ajustando la fuerza de cierre de forma que el molde pueda abrirse ligeramente al efectuar el llenado. No obstante, hay que dosificar exactamente el volumen de inyección para evitar la formación de membranas en la pieza. La fuerza de cierre ha de ser mayor, en todo caso, que la ejercida por la presión residual.



GUIA Y CENTRADO DE LOS MOLDES

Para alcanzar la máxima precisión, el molde necesita una guía y unos elementos de centrado propios. En moldes pequeños y particularmente planos, se emplean ejes guía. Se trata de ejes (pines, columnas) que sobresalen de una de las mitades del molde cuando éste está abierto y, al efectuar el cierre, se introducen con un ajuste perfecto en los orificios de los casquillos y manguitos de acero templado (bocinas) previstos en la otra mitad.En los moldes planos se garantiza una posición relativa permanente y exacta de ambas superficies externas durante el proceso de inyección, así como la obtención de piezas exentas de desplazamiento. En los moldes con vaciados profundos, especialmente cuando tienen núcleos largos y finos, puede producirse un desplazamiento del núcleo durante la inyección, a pesar de un centrado exacto con los ejes guía; ello tiene lugar sobre todo cuando el momento de inercia del núcleo y el módulo de elasticidad del acero no bastan para evitar una deformación de aquél bajo la presión de la masa de moldeo. Hay que prever entonces posibilidades adicionales de centrado para el núcleo, de las que trataremos con detalle más adelante.


En la figura mostrada, mediante un ejemplo de montaje, muestra la posición y el asiento de los pines guía y de sus correspondientes bocinas (casquillos y manguitos). Para la guía axial se emplean normalmente cuatro “unidades de guía” (columna y bocina). Con objeto de facilitar el montaje y garantizar siempre una correcta colocación del molde, una de las “unidades de guía” se coloca desplazada o se hace de dimensión diferente. Este último es el caso más frecuente, ya que ofrece muchas menos dificultades de montaje, especialmente empleando elementos normalizados para moldes, que las unidades situadas en forma desplazada. Para alinear correctamente la unidad de guía al construir el molde y al montarlo en la máquina, dos de los elementos de guía dispuestos en diagonal has de ser algo más largos. Las “unidades de guía” se colocarán en la zona más extrema del molde, a fin de aprovechar este hasta el máximo para el vaciado y facilitar la colocación del sistema de atemperamiento.


Al cerrar el molde, los pernos de guía han de introducirse en los agujeros exactamente ajustados de la otra mitad del molde. Sólo puede alcanzarse un centrado efectivo cuando las tolerancias de los diámetros de la columna y de la bocina se mantienen estrechas. La consecuencia es un fuerte desgaste, la camisas se fabrican, al igual que los pernos, con aceros de cementación de una dureza de 60 a 62 HRC; pueden encontrarse en el comercio especializado en las más diversas dimensiones. El desgaste se reduce también lubricando las columnas con bisulfuro de molibdeno; a tal fin poseen ranuras de engrase. Los pernos desprovistos de ranuras sólo se aplican en moldes muy pequeños, como guías de correderas en cuña, y en el caso especial de que se empleen rodamientos de bolas como bocinas.

En el comercio pueden encontrarse columnas y camisas (casquillos y manguitos) en las más diversas ejecuciones. Las tolerancias de ajuste prescritas varían según los fabricantes; se obtiene una guía suficiente y un centrado adecuado de los moldes cuando los pernos de guía se han acabado con una tolerancia h6 en la zona de guía



o espiga, una tolerancia k5 en la zona del vástago y una tolerancia f7 en la zona de centrado. El diámetro en el punto de unión ha de estar reducido en 0,2 mm. Si la columna está asegurada contra el deslizamiento, por ejemplo con un espárrago, el agujero de recepción del molde ha de tener una tolerancia de H7. Sin tal seguro es necesario una tolerancia N7 (ajuste prensado).

La longitud de las columnas guías depende de la profundidad de los vaciados del molde. La guía del molde ha de empezar siempre antes de que una de las mitades del mismo se introduzca en la otra. La siguiente figura muestra los tipos de guía usuales en el mercado. Los pernos con dispositivos de centrado tienen también por misión la fijación de las diversas placas del molde. Los restantes pernos de guía han sido ya descritos.

Ejemplos de columnas guía Bocinas con tolerancias más usadas

Para las bocinas, las tolerancias han de ser H7 en el agujero de la zona de guía, k5 en el diámetro exterior cuando el casquillo tiene una prolongación para el centrado, y k6 en el mismo diámetro exterior cuando la tiene. La prolongación para el centrado debe ir afectada de la tolerancia f7. El diámetro de la valona puede rebajarse en 0,2 mm.



La longitud de los casquillos depende del diámetro del agujero, debiendo quedar entre 1,5 y 3 veces dicho diámetro. El agujero para alojar el casquillo en el molde tendrá una tolerancia H7. En la figura anterior se muestra dos formas de casquillos; los que tienen prolongación para centrado sirven para la fijación de los distintos platos portamolde.

Unidad de guía con rodamiento de bolas


En esta figura, se muestra un sistema de guía que se aplica en la construcción de moldes simples y para correderas. Para su fabricación se precisa una punteadora, o máquina de mandrinar de gran precisión, que garantice la alineación de los agujeros de las diversas placas.

En esta figura se representa un sistema que utiliza un eje escalona- do como guía. Los agujeros para el alojamiento del eje y la bocina pueden realizarse conjuntamente (a igual diámetro). Los elementos de centrado del eje y del casquillo de guía fijan simultáneamente las distintas placas del molde.


.Como puede verse en la primera figura de esta capítulo, el sistema de guía y centrado de un molde incluye también el llamado manguito de centraje. Estos manguitos permiten centrar y unir las placas del molde no abarcadas por los elementos de guía.

Aquí se representa un manguito de centrado. El diámetro exterior del manguito coincide con el diámetro exterior del casquillo y con el vástago de las columnas guías. De este modo las placas que no alojan los elementos guías (ejes y bocinas) pueden taladrarse en una sola operación junto a las restantes placas del molde. El diámetro interior de las bocinas (manguitos) es suficientemente grande para garantizar la segura introducción de las columnas.


La figura muestra un sistema raramente utilizado, pues, aunque garantiza una guía muy exacta y ligera, reporta costes muy elevados.


De entre los muchos nuevos sistemas de guía y centrado, cabe citar aún los representados en las siguientes figuras. Ambas modalidades se basan en los elementos ya descritos: columna guía, bocinas y manguitos de centrado.



En el sistema de guía y centrado según la primera figura, las columnas y casquillos están provistos de agujeros roscados y tornillos de fijación que se alojan en el orificio de la parte opuesta. También aquí se emplean manguitos de centrado para las placas no abarcadas por las columnas y bocinas. Esta ejecución del sistema de guía y centrado es de coste más elevado que la representada en la primera figura de este capítulo; pero tiene ventajas decisivas para el montaje, pues no son necesarios los agujeros para los tornillos que fijan entre sí las diversas placas del molde; para unir las diversas placas se emplean aquí los tornillos de fijación del sistema de guía y centrado. Al mismo tiempo, permite un mejor aprovechamiento de las placas del molde para la cavidad y la colocación sin obstáculos del sistema de acondicionamiento de la temperatura.El sistema representado en la segunda figura muestra un tipo de configuración de bocinas y manguitos totalmente distinto, así como posibilidades de montaje en el molde. Los casquillos de este sistema constan de tres piezas: el casquillo propiamente dicho, una arandela de seguridad y una tuerca anular. La posición de la arandela puede variarse, lo que reporta la ventaja de que los extremos de los casquillos pueden coincidir con las placas del molde o, gracias a la acción de la tuerca, sobresalir unos 5 mm.; en esta posición pueden fijarse entre sí un número ilimitado de placas. El casquillo con alargamiento para centrado, como la de los desprovistos del mismo, en los otros sistemas; además, puede emplearse también como manguito de centrado, caso en el que se prescinde de molde, con lo que pueden ahorrarse, a veces, las placas intermedias que, en los demás sistemas suelen ser necesarias, para la fijación de los casquillos. Así se reduce la altura del molde y se equilibran los costes adicionales de la construcción de tales casquillos.Para garantizar un correcto funcionamiento hay que evitar la acción de fuerzas laterales sobre los sistemas de guía; si no existen tales fuerzas, no es preciso calcular la sección de las columnas guías. Hay que hacerlo, en cambio, con guías inclinadas y, especialmente, con correderas laterales.



Cálculo de las fuerzas en las columnas inclinadas

En la siguiente figura se representa una columna inclinada con las fuerzas que actúan sobre la misma al ascender la placa del molde; la resultante de estas fuerzas se deduce de las ecuaciones para el movimiento de cuerpos sobre un plano inclinado.

La resultante de las fuerzas P Q es:

Pr = √ Q2 + p2

Si en esta ecuación sustituimos P por…

P= Q ∙ tg (α + p)

Columna inclinada con las fuerzas que actúan sobre ella.

Movimiento sobre plano inclinado utilizado para el cálculo de las columnas.

tendremos:

Pr = √Q2 + Q2 + tg2 (α + p)

o bien,

Pr = Q √1 + tg2 (α + p)

verificándose:

tg β (α + p)

Por lo general, el valor de tg β no ha de ser mayor a 0,5



Con R = μN se obtiene el diagrama de fuerzas.

tg p = R ⁄ N = μN ⁄ N = μ

El coeficiente de rozamiento μ es 0,1 para el movimiento de acero contra acero; con ello puede calcularse el ángulo de inclinación de las columnas.

La fuerza resultante, que actúa perpendicularmente a la columna y es decisiva para el cálculo de la sección del mismo, se calcula por la relación:

Pr = Q √1 + tg2 β cos α

Al abrir el molde, las columnas están sometidas a esfuerzos de cizallamiento. La sección necesaria para tales columnas se calcula por la relación…

F = Q ⁄ ז

o, para el caso presente,

F = Q √1 + tg2 β ⁄ ז (cos α)

En la siguiente figura se representa la fuerza que actúa sobre las columnas inclinadas en función del tiempo. La fuerza total sólo actúa en el momento de iniciar el ascenso la placa del molde.

Esquema representando la carga sobre unacolumna inclinada, en función del tiempo

Por las consideraciones relativas al movimiento de cuerpos sobre un plano inclinado, puede verse (diagrama de fuerzas) que es necesaria una fuerza P' que evite justamente el deslizamiento del cuerpo. Si esta fuerza se hace P' = 0, el ángulo será α = p0, produciéndose auto-retención. En el caso de acero contra acero tiene lugar la auto-retención cuando α ≤ p0 = 6°. Como no debe producirse tal caso, la inclinación de los pernos ha de ser siempre superior a 6°, a fin de evitar su sobrecarga. En la



práctica se ha establecido que los ángulos más favorables para la inclinación de las columnas oscilan entre 15 y 25°. Los ángulos grandes facilitan el movimiento de apertura del molde, mientras que los pequeños aportan una mayor fuerza de cierre; hay que situarse en el punto justo, que puede determinarse por el tamaño del molde o las fuerzas de apertura y cierre.

Molde con elementos móviles

7.- Cuña de cierre 8.- Bocina botadora 9.- Pin expulsor 10.- Botador de colada11.- Columna inclinada 12.- Pin guía de placas expulsoras15.- Perno de sujeción15 y 16.- Pernos de sujeción 20.- Resortes


El ángulo de las columnas inclinadas, deberá ser menor que el de las cuñas de cierre.

(3 a 5 grados)

El ángulo de las columnas inclinadas, deberá ser menor que el de las cuñas de cierre.

(3 a 5 grados)


EXPULSORES (BOTADORES)

La extracción de los productos del molde son en general un problema. Los plásticos se adhieren a las superficies del molde a pesar de que estas tienen un leve ángulo de salida.

Un ángulo de salida del orden de 0,5 a 1° es suficiente para poder reducir la adhesión, más aún cuando se usan botadores neumáticos o mecánicos.

Siempre que sea posible, el botador deberá expulsar completamente el producto o productos del molde.

En la mayoría de los casos, el producto es extraído del lado del macho debido a la contracción del material plástico inyectado. Esto es más difícil si el grado de acabado del molde (partes moldantes) no es bueno (presenta ralladuras).

Los botadores trabajan de tal manera que no deben dejan marcas visibles en el producto.

La extracción puede ser por:

1. Pines y láminas botadoras2. Bocinas botadoras3. Placas botadoras4. Aire comprimido

A. PINES BOTADORESLas varillas expulsoras o pines, normalizados según DIN 1530, se aplican de un modo muy general para desmoldar las piezas. Son relativamente económicas y fáciles de montar. Estos pines botadores son generalmente templados con una dureza de 60 – 62 HRC. Para que estos pines tengan fácil movimiento en el molde, se rectifica el vástago con gran exactitud, recomendándose para el mismo la tolerancia g6. El tipo de ajuste depende de la masa a elaborar y de la temperatura del molde. En moldes calientes hay que tener en cuenta que los pines

1.- Pines botadores



Diámetro de pin d Longitud de guía

1 a 3 aprox. (8 a 4) d3 a 5 aprox. (4 a 3) d5 aprox. (3 a 2,5) d

Los pines botadores van montados en las placas de eyección, de modo que, se acciona conjuntamente. La placa debe tener suficiente juego para que puedan ajustarse correctamente en los agujeros del molde para los que pasan. De no ser así, los pines pueden agarrotarse o, incluso, romperse. Según su aplicación, existen diversas modalidades de ejecución:

C) Los pines botadores con cabeza cilíndrica y de vástago con espiga extrema de menor diámetro, se adoptan cuando la superficie de ataque sobre la pieza es muy pequeña y la fuerza necesaria es reducida. El vástago con espiga aumenta la resistencia al pandeo. Los pines se emplean con diámetros de 1,5 a 3 mm. y longitudes de hasta 200 mm.


no han de accionarse hasta alcanzar la temperatura del molde. Normalmente, para el agujero da buenos resultados la tolerancia H7. Los pines botadores están sometidos a compresión durante su actuación, por lo que han de dimensionar- se contra el pandeo; para ello hay que darle suficiente diámetro, pero también una guía de suficiente longitud en el molde. La longitud de esta guía ha de ser de 2,5 a 8 veces el diámetro del pin. Para los diversos diámetros de los pines botadores pueden considerarse los siguientes valores orientativos:

A) Los pines botadores de vástago cilíndrico con cabeza cónica se adoptan cuando no hay especiales exigencias en cuanto a la transmisión de fuerzas por medio de los mismos. Se emplean con diámetros de 3 a 16 mm. y una longitud de hasta 400 mm.

B) Los pines botadores con cabeza cilíndrica se adoptan cuando se precisa una gran fuerza de eyección. La cabeza cilíndrica ofrece una superficie de apoyo mayor que la cónica y reduce el peligro de penetración en la placa expulsora. (3 a 16 por 400 mm.)


1.1 Láminas botadoras

Láminas botadoras

2.- Bocinas botadoras



3.- Placas botadoras

4.- AIRE COMPRIMIDO

El aire comprimido, realiza una extracción positiva, y generará un vacío que permitirá la expulsión de la pieza moldeada.



EJEMPLOS DE SISTEMAS DE EXTRACCIÓN









ATEMPERAMIENTO (REFRIGERACIÓN)

En los diversos procedimientos de moldeo, las variaciones de la temperatura de fusión o de plastificación juegan un papel diferente, según se trate de un material termoplástico o de un termofijo. La velocidad es constante cuando la temperatura también es constante.

Las variaciones de temperatura del polímero fundido se traducen en variaciones de viscosidad. Por esta razón es posible facilitar el llenado de un molde complejo, reduciendo la viscosidad del polímero con un pequeño aumento de temperatura en el cilindro de plastificación o en el molde.

De hecho el molde de estas resinas resulta más crítico, porque debe hacerse en el intervalo de tiempo que ocurre entre la plastificación y la reacción de endurecimiento.

La fusión de los materiales termoplásticos se realiza gradualmente en el cilindro de plastificación, bajo condiciones controladas. Al calentamiento externo proporcionado por el cilindro de plastificación, se suma el calor generado por la fricción del husillo (tornillo), la variación de su velocidad de rotación y de los valores de la contrapresión (que actúa sobre el husillo durante la plastificación), producen variaciones de la cantidad de calor por fricción dentro del cilindro.

Llegando a la energía térmica para la fusión, se nota que en general los materiales semicristalinos (ejemplo: poliolefinas PE y PP, poliamidas PA, poliacetales POM, etc.) requieren mayor cantidad de calor que los materiales amorfos (ejemplo: resinas estirénicas PS, SB, ABS, etc.) pues el calor específico de los plásticos semicristalinos es mayor que el de los materiales amorfos.

Las variaciones de temperaturas en el molde pueden producir piezas con calidad variable y dimensiones diferentes. Cada separación de la temperatura de régimen se traduce en un enfriamiento más veloz o más lento de la masa fundida inyectada en la cavidad del molde. Si la temperatura del molde se baja, la pieza moldeada se enfría más rápidamente y esto puede crear una marcada orientación de la estructura, elevadas tensiones internas, propiedades mecánicas y aspecto superficial de mala calidad.

Cuando se moldean materiales con estructuras semicristalinas (ejemplo: poliolefinas PE, PP, poliamidas PA, resinas acetálicas POM, poliésteres termoplásticos PBTP, PETP, etc.) debe trabajarse con moldes calientes (60º - 120º C). El enfriamiento lento produce en las piezas moldeadas una cristalización uniforma en casi toda la sección (tanto en lo interno como en la superficie). De esta manera, se mejoran las características mecánicas y la estabilidad dimensional de las piezas producidas.

Esto ocasiona, inevitablemente, ciclos de moldeo más largos y mayores costos de producción.



La expresión “enfriamiento del molde” significa: necesidad de circular un líquido alrededor de las cavidades de un molde a fin de asegurar la disipación del calor acumulado por la masa fundida inyectada en el molde en cada ciclo de trabajo.

Sería mucho mejor utilizar la palabra “termorregulación” o control de la temperatura de acuerdo a las necesidades y según las circunstancias, considerando líquidos “fríos” (de 0 a 10º C) o líquidos “calientes” (de 50º a más de 100º C) los que son circulados bajo presión en los moldes para termoplásticos.

En general, para los moldes más sencillos se utilizan dos circuitos separados para los semimoldes: uno para el semimolde fijo y otro para el semimolde móvil. Sin embargo, para moldes grandes o complicados, no son suficientes dos circuitos de enfriamiento.

Diferencias en la temperatura sobre la superficie de la cavidad de un molde de acuerdo a la posición de los agujeros de atemperamiento. En el caso A se tiene mayores diferencias de temperatura (Δ T), debido a los grandes espacios entre los conductos individuales de atemperamiento. En el caso B las diferencias de temperatura son menores, ya que los conductos de atemperamiento están más cerca uno del otro.


Para una efectiva disipación de calor en las diferentes zonas del molde, es

necesario distribuir circuitos de enfriamiento separados e

independientes.

Para una efectiva disipación de calor en las diferentes zonas del molde, es

necesario distribuir circuitos de enfriamiento separados e

independientes.


Transmisión de calor no uniforme Transmisión de calor uniforme

Espacio b muy grande Si tenemos:+ espacio C muy pequeño I Espesor de la pieza W+ diámetro del agujero d1 muy grande Diámetro de lo agujeros d1

Resultado: Temperatura no uniforme ≤ 2 mm 8 – 10 mm en la cavidad del molde ≤ 4 mm 10 – 12 mm

≤ 6 mm 12 – 15 mmII Espacio c = 2 – 3 x diámetro del agujero

III Espacio b = máximo 3 diámetro de agujero

Diámetro y localización de los agujeros de atemperamiento en moldes de precisión. Los agujeros están rodeados por líneas concéntricas isotérmicas.

Representación esquemática del atemperado de placas de molde con sección rectangular

mediante canales

A. Atemperado simple con canales paralelos. El circuito se cierra mediante una manguera (1)

B. Ejecución como en A, pero con canal transversal que aumenta la efectividad del líquido de atemperado. Los extremos de los canales están provistos de tapones de cierre (2)

C. Sistema de circulación formado por canales longitudinales paralelos unidos mediante canales transversales. El recorrido del flujo se determina incorporando tapones y limitadores (3)



Sistemas de atemperamiento paracorazones con dimensiones pequeñas



Representación esquemática del atemperado de placas en moldes múltiples

Representación esquemática del atemperado de placas

Representación esquemática del atemperado núcleos fijos


A. Circuito formado por un tubo de cobre que conduce el líquido hasta la punta del núcleo.

B. Circuito formado por dos agujeros que se unen en la zona extrema. (1) núcleo; (2) placa expulsora: (T) pieza; (3) placa posterior; (4) placa intermedia con canales de entrada y salida del líquido de atemperado.

La circulación del líquido de atemperamiento tiene lugar a través de canales de diámetro adecuado, cuya posición viene determinada por la disposición de las diversas cavidades del molde.

A. Canal espiral, que exige maquinaria adecuada.

B. Canal formado por anillos concéntricos unidos mediante tramos rectos. Estos canales ofrecen ventajas de producción. (Z) entrada; (A) salida del líquido de atemperamiento.


Representación esquemática de dos posibilidades para atemperado externo de moldes

Representación esquemática del atemperado de núcleos de gran diámetro


A. Conducción del agente del temperado mediante un anillo (1) acoplado por soldadura (2).

B. Conducción del líquido mediante garganta radial, cerrada por medio de juntas tóricas (4) y la corona (5).

(1) Placa posterior; (2) elemento con perfil helicoidal, por cuyos pasos fluye el líquido de atemperamiento; (T) pieza; (3) placa intermedia.


Detalle del molde para vasos (material: PE). El enfriamiento interior del corazón, asegura

una disipación de calor efectiva



Circuitos de enfriamiento en un molde para canastilla para botellas.Cada corazón, corresponde al espacio para una botella y es enfriado

internamente por la circulación forzada del líquido atemperante.

Localización de los circuitos de atemperamiento en el corazón del semimolde móvil. Los cuatro corazones en las esquinas del molde están enfriados con circuitos independientes, por la gran cantidad de calor que debe disiparse debido a lo cercano que están a las coladas de inyección.




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Inyeccion de Plasticos Senati