Manufactura industrial
Internet industrial de las cosas | Materiales industriales | Mantenimiento y reparación de equipos | Programación industrial |
home  MfgRobots >> Manufactura industrial >  >> Industrial materials >> Resina

Explicación de los componentes clave de un molde de inyección:una guía completa

Las herramientas de moldeo son un aspecto crítico de todos los proyectos de moldeo por inyección de plástico, ya que determinan la forma final y la calidad de las piezas o productos diseñados. Sin embargo, un molde de inyección no es un elemento único que toma los flujos de plástico fundido y los solidifica. En cambio, varios componentes de un molde de inyección realizan funciones distintas en una estructura de diseño compacta durante todo el proceso.

Este artículo analizará los diversos sistemas y componentes y cómo impactan la estructura general y la funcionalidad de las herramientas de moldeo. Además, describirá brevemente posibles defectos y materiales para la fabricación de moldes para ayudar a los lectores a tomar mejores decisiones.

¡Repasémoslo!

Tipos de moldes de inyección

Antes que los moldes y sus tipos, ¿qué es el moldeo por inyección? Es un proceso de dar forma a piezas termoplásticas mediante la inyección y solidificación del material líquido dentro del molde. Las cavidades en los moldes imitan la geometría negativa de la geometría de la pieza prevista.

A continuación, el molde de inyección tiene varias variaciones, cada una con capacidades de producción y estructuras de ensamblaje únicas para los componentes y sistemas incluidos. Los siguientes son algunos tipos populares de moldes de inyección;

Moldes familiares

Primero, comprendamos los moldes de una y varias cavidades. Una sola cavidad produce un solo artículo en un ciclo de producción, mientras que una cavidad múltiple produce múltiples artículos idénticos. Además, los moldes de la familia implican múltiples cavidades con geometrías distintas. Esto significa fabricar múltiples diseños en una sola configuración de molde, por ejemplo, moldear carcasas, botones y soportes internos de un diagnóstico médico con el mismo material.

La complejidad del diseño y operación del molde plantea el riesgo de ciertos defectos, como solidificación desigual e inconsistencias dimensionales.

Moldes de dos placas

Es una forma simple de molde que solo incluye una mitad móvil y una mitad fija, ambas se unen en una línea de separación. La principal característica de los moldes de dos placas es que la línea de separación única facilita la apertura sencilla de la cavidad de moldeo por inyección y el núcleo para expulsar la pieza curada.

Si el molde tiene múltiples cavidades, el canal y las compuertas permanecen cerca de esta línea de separación. Los fabricantes utilizan estos moldes para piezas pequeñas sin características complejas a bajo costo. Sin embargo, las altas presiones pueden provocar rebabas y la estructura simple limita la flexibilidad del diseño del moldeado.

Moldes de tres placas

Los moldes de tres placas contienen dos o más líneas de separación; las piezas finales no se pueden lograr simplemente abriendo la cavidad y el núcleo. En cambio, la placa de corredor adicional separa el corredor y la puerta para que pueda retirar por separado el objeto moldeado del corredor.

La sección o placa adicional no necesita la posición del corredor y la puerta cerca de la línea de separación de la cavidad y el núcleo, por lo que puede colocar puertas separadas de los corredores. Estos tipos de moldes son adecuados para formas complejas y requisitos de compuertas multipunto. Sin embargo, tanto las herramientas del molde de inyección como los costos de producción son relativamente caros.

Moldes apilados

Los múltiples moldes se combinan en alineación precisa con una sola cara para formar un molde apilado. Así, las cavidades son el doble o mayores que las de un molde de inyección estándar. Mientras un molde expulsa las piezas, el otro molde las inyecta, y este ciclo funciona simultáneamente; así es como un solo ciclo duplica el número de piezas. Además, no es necesario que la forma o el tamaño de las cavidades sean iguales en todos los lados. Esto resulta muy beneficioso cuando se requieren diferentes componentes del molde de inyección para el montaje.

Los moldes apilados aumentan la eficiencia de la producción y hacen que el moldeado de gran volumen sea más fluido. Las máquinas avanzadas pueden automatizar los procesos de inyección y mantener una precisión estricta.

Desatornillar Moldes

Los moldes para desenroscar son populares principalmente para fabricar superficies de tornillos como grifos de botellas. Se trata de un núcleo roscado que empuja las piezas solidificadas mediante ciclos de desenroscado. Mientras tanto, un mecanismo de piñón y cremallera apoya el desenroscado del núcleo interno.  

Si necesita grandes volúmenes de piezas roscadas precisas y con características similares en su superficie, desatornillar moldes es la mejor opción.

Insertar moldes

Estos moldes especialmente diseñados incorporan inserciones metálicas dentro de las piezas de moldeo por inyección. El material inyectado fluye alrededor de estos insertos y se encapsula al solidificarse. El moldeado por inserción es principalmente popular para insertar componentes roscados y conectores metálicos electrónicos en piezas de plástico.

Mecanismos manuales o automáticos colocan y sujetan el inserto dentro del molde. En sujeción manual, se coloca dentro del molde con una mano. Los pasadores, ranuras o soportes magnéticos proporcionan la alineación y el posicionamiento correcto.  Por otro lado, los sistemas robóticos o alimentadores ejecutan la inserción de forma automática antes de cada ciclo de moldeo.

Moldes multidisparo

Esta herramienta se utiliza para producir piezas multicolores y multimateriales. El molde incluye múltiples inyectores que pueden inyectar simultáneamente el material fundido en la cavidad. Una vez que el primer plano toma forma, sobre él se construyen los sucesivos planos. Para facilitar la inyección de múltiples disparos, el molde está conectado a un mecanismo giratorio, de desplazamiento o de retroceso del núcleo.

Los moldes multidisparo son adecuados para combinar material termoestable y termoplástico en una sola pieza y piezas con múltiples materiales termoplásticos en un solo artículo. Por ejemplo, se pueden utilizar para añadir agarres a mangos de herramientas termoestables, espadañas, sellos, juntas, juntas tóricas, etc.

Los componentes principales de los moldes de inyección

Dos secciones fundamentales de cualquier molde de inyección son el lado de la cavidad A (fijo) y el lado de la cavidad B (móvil). La sección estacionaria define los perfiles exteriores de la pieza y forma la cavidad para llenar el material, mientras que el lado B se mueve hacia la línea de separación.

Lado de la cavidad A (lado estacionario)

El lado de la cavidad A está unido a la placa estacionaria de la máquina de moldeo y no se mueve durante el proceso de moldeo. Aloja el sistema de guías y mantiene la alineación precisa con el lado móvil B mediante pasadores y casquillos guía. En consecuencia, este lado también incorpora los canales de refrigeración para hacer fluir los refrigerantes durante la solidificación. 

Lado de la cavidad B (lado móvil)

El lado B de la cavidad juega un papel crucial en la apertura y cierre del molde. A menudo contiene un sistema eyector y un mecanismo de sujeción del inserto. Además, el plato móvil de la máquina de moldeo conecta este lado y facilita la apertura y cierre del molde. El movimiento y la alineación de esta cavidad son esenciales para lograr dimensiones precisas y una liberación suave de las piezas finales.

Componentes por función

Después de los componentes principales, aquí se muestran los componentes de un molde de inyección según su funcionalidad. Algunos de ellos transfieren la materia prima, guían la apertura y el cierre y proporcionan refrigeración. Esto significa que un conjunto específico de piezas realiza algunas funciones específicas para lograr los resultados deseados.

Sistema de corredores

Entendámoslo de esta manera:El barril inyecta el líquido fundido a través de una boquilla, y se requieren algunos canales para transferir el flujo desde la boquilla del barril hasta la compuerta de inyección, desde donde el material ingresará a una cavidad. En este caso, el sistema de correderas facilita esta transformación del material en la puerta. Además, el sistema de canales puede tener una red de canales de distribución en el caso de moldes de múltiples cavidades.  

Las piezas típicas del sistema de rodadura de un molde de inyección son:  

Es posible que esté pensando en la presión y la temperatura mientras analiza estos componentes del canal de un molde de inyección. La propia boquilla mantiene la alta presión de inyección. Así, el material fluye uniformemente dentro del nivel viscoso deseado.

Además, los canales pueden ser de dos tipos:canales fríos y canales calientes. El canal caliente contiene un canal de alta temperatura con dispositivos de calentamiento adicionales y mantiene la temperatura del flujo para evitar una solidificación prematura. Por otro lado, el canal frío simplemente suministra el flujo de entrada sin calentarlo más.

Sistema de refrigeración

La etapa de enfriamiento toma entre el 50 y el 80% del tiempo del proceso de moldeo por inyección, por lo que puede imaginarse lo importante que es producir piezas de plástico sin defectos. Esencialmente, el sistema de enfriamiento es una red de líneas de agua cerca de los componentes del molde de inyección, que rodean principalmente la cavidad principal que da forma a la alimentación fundida. Aunque el agua es más familiar como refrigerante, el etilenglicol u otros aceites circulan en el moldeo a alta temperatura.

Un sistema de enfriamiento proporciona más control sobre las operaciones, ya que puede regular y ajustar la temperatura y el caudal. Como resultado, un enfriamiento adecuado evita el envoltorio, aumenta la eficiencia de la producción y ralentiza el desgaste del molde.

La circulación del agua es conforme en lugar de líneas rectas para los moldes complejos y grandes (por ejemplo, núcleos con un tamaño de 50 mm o más). Las siguientes son las partes de un molde de inyección que se encuentran bajo el sistema de enfriamiento;

Sistema de componentes de moldeo  

Estos son los componentes centrales de un molde de inyección responsables de la geometría, las dimensiones, la alineación y la precisión finales. Como sugiere el nombre, moldean las piezas, dándoles los detalles de la superficie de las cavidades y las características internas. Los componentes de moldeo incluyen un núcleo, una cavidad, una varilla de moldeo, un elevador, etc.

Puede identificar rápidamente estos componentes. Cada componente que está en contacto con los materiales de alimentación una vez que ingresa a la cavidad desde la puerta.

Estos son los elementos comunes del sistema de componentes de moldura;

Sistema de ventilación

El flujo fundido puede llevar aire al interior de la cavidad y los procesos de solidificación producen gases de moldeo. Estos atrapamientos pueden causar huecos, burbujas, puntos débiles, marcas de quemaduras y llenado incompleto. Por lo tanto, un sistema de ventilación en moldes y matrices de inyección es esencial para eliminar el aire atrapado y abordar estos problemas. Además, los respiraderos ayudan a limitar la presión de inyección excesiva.

En el proceso de moldeo pequeño y estándar, los respiraderos se colocan en la línea de enchapado junto con los pasadores de respiradero en el cuerpo de la cavidad central. Sin embargo, las partes del sistema de un molde de inyección se vuelven más complejas con la complejidad del molde.

Algunos otros sistemas de ventilación típicos son;

Sistema de guía

Las piezas del sistema de guía garantizan la alineación de dos mitades del molde y otros componentes durante la apertura y el cierre. Por lo tanto, su papel es crucial para garantizar la precisión y la coherencia en cada ciclo. Posteriormente, las fuerzas de sujeción en ciclos repetitivos pueden desviar la posición. Por lo tanto, los componentes del sistema de guía, como pasadores guía, casquillos y placas, trabajan para evitar esto.

Pasadores y casquillos guía:  Estos dos componentes actúan juntos para guiar el movimiento de las mitades del molde. Los pasadores guía son extensiones cilíndricas unidas a una mitad que se entrelazan con los casquillos homólogos (mangas) en la otra mitad y mantienen la alineación.

Sistema eyector

Una vez finalizado el período de enfriamiento, el molde se abre y el sistema eyector facilita la extracción segura y sin problemas de las piezas y canales. Normalmente, para este fin se utilizan pasadores expulsores. Estos finos pasadores cilíndricos están fijados en una placa eyectora unida al lado móvil. Los puntos de contacto de los pasadores son superficies de placas planas, por lo que la fuerza se distribuye uniformemente y no daña la pieza.

Otros componentes incluyen;

Componentes por estructura

La categorización estructural de los componentes del molde de inyección incluye la base del molde, el núcleo y varias piezas y sistemas auxiliares.

Base del molde

Es la base sobre la que se construyen o fijan todos los demás componentes de un molde de inyección. La base del molde suele estar fabricada con materiales sólidos y rígidos como el acero endurecido. Sin embargo, el término “base” de moldeo por inyección no se refiere a una sola pieza. En su lugar, se combinan diferentes tipos de placas en una sola placa con varias características de montaje, como agujeros perforados.

Se intercalan diferentes placas entre las placas de sujeción raras y superiores. La rara placa de sujeción conecta el molde con la máquina de moldeo por inyección:placa de molde, placa de expulsión, placa de retención de eyector, etc., dependiendo de las características particulares del molde.

Núcleo del molde

Un núcleo de molde forma las cavidades para geometrías huecas e internas mientras se combina con la cavidad. Proporciona la estructura y soporta una parte de la presión de sujeción. La forma del núcleo normalmente implica esquinas y bordes redondeados con ángulos de inclinación adecuados. Cuando entrelazas el núcleo y la cavidad con la alineación correcta, forman un vacío o cavidad para recibir la alimentación de plástico fundido.

Después del moldeo, el núcleo se retira y el sistema de expulsión retira la pieza de la sección de cavidad estacionaria. Los mecanismos de extracción de núcleos comunes son la tracción mecánica, hidráulica y neumática.

Piezas auxiliares

Las piezas auxiliares se refieren a elementos de soporte que no están instalados debajo de la estructura del molde. Se ensamblan temporalmente para facilitar el funcionamiento de las piezas cerradas del molde de inyección. Aunque las piezas auxiliares no influyen en la forma y la geometría, son cruciales para mantener tolerancias estrictas, integridad estructural y calidad general de las piezas de plástico moldeadas por inyección.

Sistemas auxiliares

Al igual que las piezas auxiliares, los sistemas auxiliares son los sistemas de soporte para el proceso de moldeo por inyección. Ejemplos típicos son los sistemas de rodadura, expulsión y refrigeración, que analizamos anteriormente en este artículo.

Configuraciones auxiliares

Dos configuraciones auxiliares principales en el molde de inyección son los orificios para cáncamos de elevación y los orificios KO. Estas configuraciones ofrecen el mecanismo para transferir o reubicar el molde y ayudar en el procedimiento de expulsión.

Estructuras de manipulación de esquinas muertas

En primer lugar, los rincones muertos se refieren a áreas o rincones de difícil acceso para el procesamiento (llenado, enfriamiento, etc.). Los ejemplos incluyen socavaduras, esquinas afiladas, canales profundos, etc. Aquí, estructuras como eyectores angulares, cilindros hidráulicos y correderas contrarrestan esta complejidad.

Defectos comunes y métodos de ajuste de moldes de inyección

La compleja estructura y ensamblaje de las piezas del molde también corren el riesgo de sufrir algunos defectos en las piezas finales. Estos defectos están asociados principalmente con una alineación, configuración y operación incorrecta de diferentes componentes de un molde de inyección. Sin embargo, considerar los posibles defectos durante el diseño y el procesamiento le permite realizar contraajustes.

La siguiente tabla muestra los defectos comunes, las posibles causas y los métodos de contraajuste;

Defecto 1:las acciones de apertura, cierre, expulsión y reinicio del molde no son fluidas

Causa:

Solución:

  1. Repare o reemplace el pasador guía y el casquillo guía. 
  2. Inspeccione y repare el ajuste del deslizador y el pasador expulsor. 
  3. Aumente o reemplace el resorte.

Defecto 2:No coinciden el molde y la máquina de inyección

Causa:

Solución:

  1. Reemplace el anillo de localización; ajuste el tamaño y la posición del anillo de localización. 
  2. Utilice una máquina de inyección de mayor tonelaje; aumentar el espesor del molde. 
  3. Ajuste la posición y el tamaño del orificio de expulsión; ajuste la posición y el tamaño del orificio de reinicio.

Defecto 3:Dificultad para llenar y retirar piezas

Causa:

Solución:

  1. Inspeccione todos los segmentos del sistema de compuertas y las compuertas, y repare las piezas relevantes. 
  2. Compruebe si las carreras de limitación, extracción del núcleo y expulsión cumplen con los requisitos de diseño y ajuste las carreras que no cumplan con los requisitos.

Defecto 4:canales de agua del moho bloqueados o con fugas

Causa:

Solución:

  1. Inspeccione el método de conexión de las juntas de las tuberías de entrada y salida de agua del sistema de enfriamiento y todos los segmentos del canal de agua, y repare las piezas relevantes. 
  2. Inspeccione el anillo de sellado y la junta de la tubería de agua, y repare o reemplace las piezas pertinentes.

Defecto 5:Mala calidad de la pieza (rebaba, disparo corto, marcas de expulsión, marcas de arrastre, deformación significativa, tolerancias excesivas, líneas de soldadura visibles)

Causa:

Solución:

  1. Ajuste la holgura adecuadamente y esmerile la superficie de separación de las piezas de trabajo. 
  2. Agregue material localmente y mejore la ventilación. 
  3. Aumente el tamaño de los pines expulsores y distribúyalos uniformemente. 
  4. Repare rebabas, aumente el ángulo de desmoldeo y realice nitruración. 
  5. Ajuste la compuerta, asegure una presión uniforme y fortalezca el producto. 
  6. Vuelva a trabajar el mecanizado. 
  7. Mejorar la entrada y aumentar la temperatura del molde.

Materiales para la producción de moldes de inyección

El acero al carbono, el acero inoxidable, el aluminio, el titanio, el cobre berilio y otros metales y aleaciones diversas son opciones clave de materiales para producir moldes de inyección. Sin embargo, los moldes cerámicos también son habituales para materias primas con puntos de fusión elevados.

El material del molde para cualquier proyecto o pieza plástica específica depende del volumen de producción deseado, tipo de material de inyección, complejidad, maquinabilidad y tolerancias. Por ejemplo, el acero inoxidable puede soportar hasta un millón de ciclos y el aluminio es adecuado para unos pocos miles de ciclos. Dicho todo esto, el requisito mínimo para el material del molde es que tenga un punto de fusión más alto que el plástico inyectado.

A continuación se ofrece una breve explicación de los materiales comunes para moldes de inyección;

Acero

El acero es un material imperecedero para el proceso de fabricación de moldes con excelente durabilidad. Puede soportar hasta 5000 ciclos y admite ABS, nailon, PP, PC, acrílico y muchos otros plásticos. Los aceros A-2, D-2 y M-2 pueden fabricar el núcleo, la cavidad y otros componentes de un molde de inyección.

Acero inoxidable

La composición de cromo y carbono adicionales mejora la resistencia a la corrosión, el desgaste y la abrasión. Por ejemplo, los grados de acero inoxidable 420, 316-L, 174-PH, etc., permiten fabricar moldes más complejos y duraderos. Sin embargo, el tiempo del ciclo puede ser más largo debido a una baja tasa de disociación del calor.

Acero para herramientas

Los aceros para herramientas son aleaciones de hierro fundido con carbono y otros elementos de aleación. La variación de aleaciones y grados de acero para herramientas permite moldes de máquinas con propiedades personalizadas. Algunos ejemplos son los aceros para herramientas H-10, H-13, T-15, A6 y M2.

Aluminio

El aluminio no puede soportar varios lotes, pero es famoso como material de mecanizado rápido. Esto significa que los moldes de inyección de aluminio se pueden preparar a bajo costo y en un corto plazo de entrega debido al costo del material y a la excelente maquinabilidad. En consecuencia, la alta conductividad térmica de 6061 y 7075 también reduce significativamente el tiempo del ciclo.

Cobre berilio

Esta aleación de cobre es conocida por su excepcional conductividad térmica y resistencia a la corrosión, lo que la convierte en un material de molde beneficioso para piezas de plástico de alta precisión. Los fabricantes utilizan este metal para canales calientes, inserciones de moldes, núcleos y otras piezas.

Conclusión

Además del núcleo y la cavidad, varios otros sistemas y componentes actúan juntos para dar forma al material fundido que pasa por la punta de la boquilla del cilindro calentado. Los componentes del corredor transfieren el flujo a la compuerta y a la cavidad del molde, el sistema de enfriamiento controla la solidificación, el componente guía señala las mitades del mod, los pasadores de expulsión retiran las piezas de la cavidad y varios otros componentes auxiliares e integrados ejecutan funciones especializadas.

La selección adecuada del material, la fabricación precisa, el acabado de las cavidades y las alineaciones precisas son esenciales para fabricar un molde que pueda cumplir con todas las especificaciones previstas. Además de eso, la experiencia de los ingenieros y operadores también influye en la calidad final.

Nuestros completos servicios de moldeo por inyección abarcan todo, desde el mecanizado de moldes con CNC, electroerosión y otros métodos hasta diversas opciones de pesca en superficie para productos de moldeo por inyección. Nuestros ingenieros expertos también lo ayudan a optimizar diversas piezas y sistemas del diseño de su molde de inyección. ¡Sube tu archivo de dibujo a nuestra plataforma en línea hoy mismo!

Preguntas frecuentes

¿Cuáles son los cuatro pasos fundamentales en el proceso de moldeo por inyección?

Los cuatro pasos fundamentales del moldeo por inyección son reclamar el molde en la máquina, inyectar la paleta en un barril calentado y luego en la cavidad del molde, enfriamiento controlado y expulsión. Todos estos pasos tienen papeles críticos en el éxito general del moldeado de plástico.

¿Cuántos ciclos puede soportar normalmente un molde de inyección?

La capacidad del ciclo de producción de un molde de inyección depende de factores como el material del molde, el tipo de plástico en bruto y las condiciones de procesamiento. Por ejemplo, un molde rápido de aluminio puede durar unos pocos miles de ciclos, mientras que un molde de aleación de acero tratado térmicamente puede soportar hasta un millón de ciclos.

¿Cuál es la temperatura estándar para un molde de inyección?

Durante el moldeo por inyección, la temperatura de fusión de las paletas de plástico oscila entre 204 °C y 249 °C (400 a 480 °F), mientras que la temperatura del molde oscila entre 80 °C y 90 °C (176 a 194 °F).

¿Desde qué dirección se debe inyectar el plástico en el proceso de moldeo?

El plástico debe inyectarse desde una dirección que permita que el material fluya uniformemente por todo el molde, a menudo primero a través de la sección más gruesa. Esto garantiza un llenado adecuado, minimiza las trampas de aire y reduce el riesgo de defectos.

¿Cuál es el espesor máximo posible para un molde de inyección?

El espesor máximo de una pieza moldeada por inyección suele oscilar entre 4 mm y 6 mm (0,16 a 0,24 pulgadas). Sin embargo, dependiendo del tipo de material y del diseño de la pieza, puede llegar hasta 10 mm.


Resina

  1. Braskem se asocia con la Universidad para la producción sostenible de plástico mediante la captura y el uso de CO2
  2. Avanzando en el demostrador de fuselaje multifuncional (MFFD)
  3. Termoendurecibles reprocesables y epoxis termoplásticos:un paisaje en expansión
  4. Sujetadores de plástico de Craftech utilizados en productos para ciegos
  5. BASF emite aumentos de precios en los aditivos plásticos y el nailon 6
  6. Desarrollo de estructuras de isogrid compuestas utilizando tecnología innovadora de deposición
  7. Materiales:PVDF de alta viscosidad para extrusión
  8. West System proporciona materiales para el bote de remos que cruza el Atlántico
  9. Illig y Suedpack colaboran en envases de alimentos biobasados ​​y compostables certificados
  10. Agilyx colabora con Maire Tecnimont para proyectos globales de reciclaje químico
  11. Materiales de espuma para moldeo por inyección o compresión