Tratamientos superficiales comunes de herramientas de moldeo por inyección y cómo elegir el adecuado

El proceso de moldeo por inyección es bastante complejo. Se trata de varias partes diferentes que trabajan juntas para producir un producto de plástico. Sin embargo, una parte que se destaca es el propio molde, donde se inyecta el plástico fundido para formar la forma fija y deseada del producto plástico. El molde es obviamente una de las partes funcionales más importantes del moldeo por inyección, pero también una de las más caras. El daño al moho representa una obligación financiera significativa. Afortunadamente, esta es una obligación que puedes evitar. ¿Cómo? Mediante el tratamiento adecuado del moho. Aquí, veremos una descripción general de algunos tratamientos superficiales de herramientas de moldeo por inyección.

¿Por qué es importante el tratamiento del molde de inyección?

Quizás la respuesta más fácil a esta pregunta es:ahorrar costos. Esto tiene sentido cuando se considera cuánto cuestan los moldes. Un solo molde puede costar cientos de miles de dólares, y ese es solo el costo de comprarlo. Este costo puede y debe evitarse, y el tratamiento de la superficie de la herramienta de moldeo por inyección es una forma de lograrlo.

Los moldes no son nada débiles, generalmente están hechos de acero endurecido. Sin embargo, el proceso de inyección de resinas fundidas a altas temperaturas y presiones acabará pasando factura a los moldes de inyección. Muchos de los materiales termoplásticos que se utilizan en la actualidad también son abrasivos y provocarán abrasión y fricción en las superficies del molde después de muchos ciclos de inyección. También existe el riesgo de corrosión y fatiga después de un uso continuado.

Si bien el resultado final suele ser el daño de la herramienta de moldeo, la calidad del trabajo producido por los moldes afectados por la corrosión, la fricción, el desgaste y la abrasión suele ser inferior a la requerida. El flujo del molde también puede verse afectado sin un tratamiento adecuado del molde. Todo esto puede ahuyentar a los clientes, y recuperarlos suele ser un desafío, incluso después de reemplazar el molde. Esto enfatiza aún más por qué los moldeadores por inyección deben recibir formación sobre el tratamiento de moldes y las diferentes herramientas de acabado de moldes.

Tipos de tratamiento superficial para herramientas de moldeo por inyección de plástico

El acero es duro, sí. Pero, ¿es lo suficientemente difícil proteger los moldes de inyección del desgaste después de una exposición prolongada a la resina fundida a alta temperatura y presión? No, no del todo. Diferentes tratamientos de superficie pueden brindar la protección adicional que tanto se necesita. Examinaremos brevemente algunos de ellos a continuación.

Enchapado

El enchapado es una de las soluciones más comunes para moldear el desgaste, las roturas y las abrasiones. Hay dos formas principales de enchapado:electrolítico y no electrolítico. La diferencia entre los dos se debe a la presencia o no de corrientes eléctricas. El recubrimiento electrolítico requiere una corriente eléctrica, mientras que el recubrimiento no electrolítico no.

El cromado y el niquelado electrolítico son las dos formas más típicas de enchapado para moldes. El cromado consiste en galvanizar una fina capa de cromo en el molde. El producto del cromado es cromo. A diferencia del niquelado, el cromado requiere el uso de un ánodo conforme que se introduce en la cavidad del molde. Esto significa que el cromado llevará más tiempo, especialmente para moldes detallados y, por implicación, puede costar más. Otro inconveniente aquí es que el cromado durante demasiado tiempo puede inhibir el revestimiento uniforme, especialmente en moldes detallados. La textura de la superficie del molde es más dura con el cromo, lo que los hace más resistentes a la oxidación. El cromado suele ser suave y muy funcional.

El niquelado electrolítico es uno de los más versátiles de todos los tratamientos superficiales de moldes de inyección. El recubrimiento sin electricidad se basa en reacciones químicas en lugar de corriente eléctrica. Ofrece protección contra la corrosión, problemas de lubricación, abrasión e incluso ataques químicos. Esta forma de enchapado no requiere un ánodo, lo que implica un enchapado más uniforme que el cromado. El níquel negro es uno de los niquelados electrolíticos más identificables.

Ya sea cromo o níquel, una cosa que el enchapado asegura es la durabilidad. El tratamiento de moldes con chapado garantizará que los moldes duren más ciclos de inyección sin comprometer la calidad del producto.

Nitruración

La nitruración es un proceso de difusión termoquímica. Junto con la cementación, esta forma de tratamiento de moldes es la práctica de tratamiento térmico más común. Este proceso permite la difusión de átomos de nitrógeno en la superficie del molde a bajas temperaturas sin ningún cambio en la estructura de fase de la superficie del molde. Ningún cambio de fase significa una distorsión mínima del acero del molde.

Hay varias formas de nitruración, incluida la nitruración iónica, la nitruración en paquete, la nitruración en baño de sal y la nitruración en gas, todas con el mismo propósito de aumentar la textura y el rendimiento de la superficie de moldeo.

Para este proceso, las partes del molde se exponen a nitrógeno activo entre 925 y 985F. El control adecuado de la temperatura es fundamental para el proceso de nitruración para lograr una distorsión mínima del acero. Además, los componentes del molde de inyección que se tratan con nitruración normalmente se liberan de la tensión antes del mecanizado final para garantizar cambios de tamaño insignificantes.

Con el tiempo, el proceso de nitruración se ha desarrollado y mejorado desde las técnicas tradicionales de nitruración con gas hasta una nitruración más controlada usando una computadora para controlar los parámetros de nitruración.

La nitruración conduce al desarrollo de una caja de molde dura, pero las partes que deben permanecer blandas pueden enmascararse en el proceso de nitruración. El estuche de molde duro lo hará resistente al desgaste y la abrasión.

Carburación

Otra práctica de tratamiento de moho que requiere calor es la cementación. Este proceso es similar a la nitruración. La principal diferencia es la difusión de átomos de carbono en la superficie de los componentes del molde de inyección durante el procesamiento en lugar de los átomos de nitrógeno en la nitruración.

La cementación a menudo conduce a moldes duros y resistentes al desgaste. Este proceso implica calentar los componentes del molde de inyección en un horno de pozo. Luego, se introducen los gases carburantes para permitir la difusión en la superficie del molde.

Al igual que con la nitruración, existen varias formas de procesos de cementación, incluida la cementación con gas, la cementación al vacío, la cementación con plasma pulsado y la cementación a alta temperatura.

La cementación es un mejor tratamiento de la superficie de la herramienta de moldeo por inyección que la nitruración para componentes de molde más pesados ​​y cargados, como engranajes y cojinetes grandes. A diferencia de la nitruración, la cementación requiere un tratamiento posterior al calor. Esto se debe a la temperatura marcadamente más alta a la que se produce la cementación.

Recubrimiento PVD

PVD es un acrónimo de Deposición física de vapor. También conocido como recubrimiento de película delgada, este tipo de tratamiento de moldes es un proceso en el que un material sólido, conocido como fuente, se vaporiza al vacío y se deposita sobre la superficie de un componente del molde. La fuente suele ser una varilla de cerámica o metal.

Los procesos de recubrimiento por PVD más comunes son la evaporación y la pulverización catódica. Con la evaporación, el proceso utiliza un arco catódico o una fuente de haz de electrones. Por otro lado, la pulverización implica el uso de fuentes magnéticas mejoradas.

El principio detrás de este proceso es la formación de superficies de molde de alta densidad debido al bombardeo del componente del molde con iones energéticos cargados positivamente. El material de origen se convierte en plasma por pulverización catódica, formando fuertes enlaces con la superficie del molde, formando una fina capa adhesiva.

También es posible crear composiciones de revestimiento compuesto mediante la introducción de gases reactivos, como oxígeno y nitrógeno, en la cámara de vacío durante el bombardeo.

El recubrimiento PVD ayudará a mejorar la resistencia del molde. Debido a que las capas formadas también son muy delgadas, la capa tiene poco impacto en las dimensiones finales de los componentes del molde. El tratamiento superficial de herramientas de moldeo por inyección de PVD es uno de los más aceptables en la industria actual; sin embargo, su uso es solo para materiales que puedan soportar la altísima temperatura que conlleva este proceso. Este proceso tampoco es ideal para moldes muy detallados con muchas partes ocultas.

El recubrimiento PVD puede ser funcional o decorativo, según se haga hincapié en mejorar el rendimiento general o mejorar la estética, respectivamente. El nitruro de titanio (TiN) es un ejemplo de un recubrimiento de PVD funcional, mientras que una película a base de Zr es un ejemplo de un recubrimiento de PVD decorativo.

Recubrimiento CVD

CVD es un acrónimo de Deposición de vapor químico. El principio detrás de este recubrimiento es similar al de PVD, con la principal diferencia de que se utiliza una reacción química para producir la película delgada que recubre el molde en el recubrimiento CVD.

El proceso de recubrimiento CVD se lleva a cabo normalmente en un reactor CVD. Uno de los problemas con el recubrimiento PVD es la alta temperatura a la que se lleva a cabo; bueno, el recubrimiento CVD se lleva a cabo a temperaturas aún más altas (alrededor de 1925F). Esto, como se puede imaginar, limita este tratamiento de molde a los componentes que pueden soportar temperaturas elevadas.

La película delgada que se forma en este proceso de recubrimiento se debe a las reacciones entre las fases gaseosas y la superficie caliente del molde en los reactores.

Al igual que el PVD, el recubrimiento de CVD garantiza un molde duro, resistente al desgaste y la abrasión. La película formada también es muy delgada, generalmente en el rango de nanómetros, lo que garantiza que las dimensiones finales del molde no se alteren significativamente.

El recubrimiento CVD es útil para una amplia gama de componentes de moldes, particularmente aquellos que implican mucho deslizamiento. Sin embargo, debido a la naturaleza dependiente del gas de este proceso, enmascarar algunas áreas puede ser difícil o incluso imposible.

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Consideraciones para el tratamiento del moho

Hay varios factores a considerar antes de aplicar las diversas herramientas de acabado de moldes. Estos son algunos de ellos.

1. Se debe examinar minuciosamente el tipo de componente o pieza del molde que se somete al proceso de tratamiento del molde. No elija cualquier herramienta de acabado de moldes. Más bien, considere la tolerancia al calor del componente del molde, ya que diferentes procesos tendrán diferentes impactos térmicos en la superficie del molde. Además, el margen de maniobra que puede permitirse con los cambios finales de dimensión debería entrar en juego. Algunos componentes del molde necesitan películas extremadamente delgadas, mientras que otros pueden aceptar recubrimientos relativamente gruesos.
2. El precio del tratamiento del moho es otro factor esencial a considerar. Los mejores procesos suelen costar más, pero hay ocasiones en las que resulta más económico optar por opciones más económicas, especialmente cuando el molde de inyección es solo para un uso esporádico.
3. También debe asegurarse de la compatibilidad del proceso con su molde. Por ejemplo, algunos procesos permiten el enmascaramiento; otros no. Por lo tanto, si enmascarar algunos componentes del molde es esencial para el tratamiento de su molde, entonces debe seleccionar procesos que permitan el enmascaramiento. El mismo principio se aplica a la uniformidad del recubrimiento.

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