Optimizando el moldeo por inyección con pines expulsores: Tipos y mejores prácticas

La introducción de pines expulsores en moldeo por inyección a procesos de fabricación ha resultado en operaciones automatizadas, velocidad de producción mejorada y productos más eficientes asegurados. También ha mejorado la consistencia en los diseños de productos.

A pesar de la mejora de procesos de fabricación por moldeo por inyección, hay, sin embargo, muchos fallos en su diseño que necesitan ser optimizados. Esto es para garantizar productos mejores y más efectivos.

Así, este artículo examina los pines expulsores en moldeo por inyección y cómo optimizar su diseño para tener productos más efectivos.

¿Qué son los pines expulsores de moldeo por inyección?

Los pines expulsores son vitales en la creación de piezas. Son un componente integral del sistema de expulsión en molde, que determina el resultado final de productos en un proceso de moldeo por inyección. El moldeo por inyección es un proceso de fabricación que implica inyectar plástico fundido en un molde metálico para asumir la forma del molde. Por tanto, los pines expulsores de moldeo por inyección implican la remoción de piezas completadas de los moldes de matriz. El molde metálico está hecho de dos partes: lados A y B. Al enfriarse el material fundido en el molde, ambas partes del molde metálico se separan para permitir la remoción del plástico sólido. Los moldes de inyección se construyen de tal manera que cuando se abren, la mitad del lado A se eleva, dejando la pieza formada y el lado B.

Los pines expulsores están ubicados en la mitad del lado B de un molde, desde donde empujan la pieza formada fuera del molde. La marca de pin de un molde expulsor se imprime comúnmente en productos terminados como una muesca.

Tipos de pines expulsores

Hay muchos tipos de pines expulsores usados en fabricación de productos. A continuación se muestran los tipos más comunes que encontrarás ideales para el proceso.

Pines expulsores endurecidos completamente (Through-Hard)

Estos pines expulsores son tratados térmicamente para asegurar consistencia en la dureza a través del diámetro del pin. Los pines through-hard pueden soportar temperaturas de trabajo hasta 200°C, y son mayormente adecuados para sistemas de expulsión de plástico en molde.

Pines expulsores endurecidos en superficie (Case Hardened)

También conocidos como pines Nitruro H13, son pines mucho más duros que los through-hard, y son adecuados para sistemas de expulsión de fundición a presión en molde. Los pines endurecidos en superficie son nitrurados a 65-70 HRC y pueden soportar temperaturas arriba de 200°C.

Pines expulsores negros (Black Ejector Pins)

Los fabricantes desarrollaron estos pines expulsores debido a la incapacidad de los pines Nitruro H13 para ser empleados en temperaturas de trabajo arriba de 600°C. El pin expulsor negro está recubierto con un tratamiento de superficie negro que le permite ser auto-lubricante y soportar altas temperaturas hasta 1000°C. Es un pin expulsor costoso y es adecuado para un sistema de expulsión de metal en molde para automóviles.

Consideraciones de diseño de moldeo por inyección

Un diseño de molde de inyección debe ser tal que funcione como se planeó. Un error en el diseño puede resultar en agrietamiento o encogimiento de la pieza, lo que puede resultar demasiado costoso o demasiado arduo de remediar.

Por tanto, la necesidad de ejecutar un diseño bien estructurado es importante, y hay ciertos factores a considerar.

● Crear ángulos de desmoldeo

El ángulo de desmoldeo es una inclinación en forma que se aplica a ambos lados de un molde de inyección. Esta ligera distorsión en la forma del molde permite la fácil remoción del plástico del molde.

El desmoldeo del molde debe estar presente para proporcionar resistencia contra la fricción mientras se remueve la pieza del molde. Permitir más ángulos de desmoldeo aseguraría la fácil liberación de piezas del sistema de expulsión en molde.

La ausencia de ángulos de desmoldeo resultaría en grandes marcas de pines expulsores en la pieza durante la remoción y rasguños en la pared del molde.

● Espesor de pared uniforme

Cuando el material fundido se vierte en un molde con espesor de pared uniforme, fluye libremente sin restricción, llenando la cavidad de la pared y asumiendo su forma definida.

Paredes de molde no uniformes resultarán en el enfriamiento de la sección más delgada del material fundido. Por tanto, mientras la sección más gruesa se enfría, resultará en encogimiento del material, concentración de estrés y eventualmente agrietamiento durante la remoción.

Sin embargo, si tu diseño no permite espesor de pared uniforme, puede remediarse mediante vaciado y adición de gussets. (El vaciado es un proceso de remover el plástico fundido del área ancha para asegurar uniformidad a lo largo de la pared. Los gussets son estructuras de soporte que añades a la pared como refuerzos para reducir el espesor de la pared)

● Asegurar bordes redondeados

Tener esquinas redondeadas en el interior y exterior de la pieza tiene varias ventajas. Reduce la concentración de estrés y previene que la pieza se agriete.

Las esquinas agudas limitan el flujo de plástico fundido en la matriz, y al enfriarse el plástico tira contra las esquinas agudas y es difícil de remover.

Las piezas con bordes redondeados son fáciles de producir, más económicas y permiten mejor formación y remoción de productos.

● Reducir undercuts (cortes internos)

Los undercuts son características salientes en el diseño del molde que obstruyen la remoción de cualquiera de los lados del molde. Los undercuts son necesarios e inevitables en un diseño de molde ya que previenen que la pieza sea expulsada directamente del molde.

Sin embargo, los undercuts pueden remediados creando interlocks o pestillos que permitan fácil remoción o ensamblaje. Tanto como sea posible, el equipo de diseño debe mantener el número de undercuts en un sistema de expulsión en molde al mínimo.

● Ubicaciones de entrada (gate)

Las entradas son los puntos de entrada del plástico fundido al molde. Sin embargo, al enfriarse la pieza, la entrada deja una marca de pin, que la mayoría de las veces sigue visible incluso después de la remoción de la muesca.

El equipo de diseño puede usar una entrada lateral para remediar esto, donde las muescas resultantes serían menos notorios. El material fundido también es inyectable a través de una extensión ubicada en el pin de expulsión. Al enfriarse la pieza, el pin expulsor puede empujar la marca de pin resultante de la entrada durante la remoción de la pieza del molde.

● Naturaleza del material

El tipo de material usado debería depender de la función del producto.

Algunos materiales son gruesos, algunos son flexibles, mientras que otros son duros o frágiles. El tipo de material elegido determinaría para qué propósito es la pieza y su diseño.

Aunque puedes engrosar algunos materiales, también es posible doblarlos en formas. También deberías considerar estos antes de elegir el tipo de material.

Defectos comunes y soluciones

El moldeo por inyección usando pines expulsores viene con algunos defectos. A continuación se muestran los posibles defectos y las soluciones necesarias.

Roturas (Breaks)

La razón principal para la rotura de pines expulsores es la diferencia en la fuerza requerida para expulsar la pieza del molde y la resistencia del pin.

La expulsión de piezas del molde requiere fuerza. A veces la fuerza requerida excede la resistencia del pin debido a su longitud sin soporte, llevando a rotura.

Por tanto, la forma más eficiente de remediar roturas de pines expulsores es emplear grandes cantidades de pines expulsores con diámetros mayores. De esta forma, la fuerza requerida tiene distribución uniforme a través de varios pines, reduciendo así la rotura.

Marcas de pines expulsores (Ejector Pin Marks)

Estas son "muescas" dejadas en la pieza por pines expulsores durante la remoción del molde. Esta marca de pin puede resultar en agrietamiento de los productos mientras están en uso. Por tanto, es importante diseñar un sistema de expulsión en el molde para prevenir defectos de marcas de pines expulsores.

• Organiza los pines expulsores de tal manera que la fuerza de expulsión a través de la pieza sea constante.
• Coloca los pines expulsores en partes duras como insertos metálicos, pilares y nervios para evitar defectos de marcas de pines expulsores.
• Diseña la posición de los pines expulsores en la superficie plana de la pieza en lugar de en pendientes.

Jetting (Efecto chorro)

El jetting ocurre como resultado de tamaño de entrada pequeño, o hay inyección rápida de material fundido en el molde resultando en forma distorsionada.

Esto puede remediarse por:

• Aumentar el tamaño de la entrada
• Controlar el flujo del material fundido al molde

Otros tipos de expulsores

Aunque podrían no ser comunes con muchos maquinistas, también hay otros tipos de expulsores. A continuación se muestran algunos ejemplos.

Mangas expulsoras (Ejector Sleeves)

Estos son simplemente pines expulsores huecos. Consiste en un pin de manga de superficie dura con un agujero y un pin de núcleo que encaja en el agujero. Los agujeros en las mangas expulsoras son para guiar y proteger el pin.

Placas expulsoras (Ejector Plates)

En un sistema de expulsión en molde, las placas expulsoras funcionan junto con los pines expulsores. Sostiene la cabeza de los pines para prevenir que salgan durante el proceso de moldeo por inyección de pines expulsores.

Bloques expulsores (Ejector Blocks)

Tienen ranuras huecas lubricantes y se aplican a la superficie de productos delgados que requieren un alto acabado superficial pero serían marcados por defectos de marcas de pines expulsores. Limitan las marcas de pines expulsores y también son aplicables para uso en la superficie de productos con alta deformación.

Conclusión

Los expertos en diseño no pueden ignorar la importancia de los pines expulsores en el proceso de moldeo por inyección. Esto es porque el producto formado en el molde depende de la eficiencia de los pines expulsores para evitar defectos de marcas de pines expulsores.

Por tanto, es importante confiar en una empresa con conocimiento de Diseño para Fabricación, cómo usar pines expulsores y un excelente historial de manejo de diseño de moldeo por inyección de pines expulsores. En RapidDirect podemos garantizar diseños optimizados para tu proceso de moldeo por inyección de pines expulsores. Consulta a nuestro equipo de soporte para asesoramiento de fabricación y si ya tienes un archivo CAD queda un pequeño paso. Súbelo ahora para obtener una cotización instantánea para tu diseño.

Preguntas frecuentes

¿Qué diseños de moldeo por inyección pueden usarse si el área de superficie es limitada?

En casos de diseño donde el área de superficie es limitada, de tal manera que no hay puntos en la pieza que permitan la expulsión del molde, puedes optimizar tu diseño por: Añadir bosses para actuar como almohadillas de expulsión; Reemplazar pines expulsores con piezas de caucho de silicona líquido, de tal manera que al enfriarse, las piezas sean expulsadas manualmente de los moldes vía el caucho de silicona líquido.

¿Cuál es el mejor material para usar en piezas?

Al elegir un material, es mejor considerar la función de tu producto y las propiedades que debería poseer. Alternativas más baratas fallarían a largo plazo. Por tanto, es mejor usar materiales de alto rendimiento que satisfagan nuestras necesidades de producto.