Materiales de construcción
Se debe seleccionar el acero del molde apropiado según los requisitos de la aplicación. Para la creación de prototipos, no es necesario utilizar acero para moldes endurecido. En la mayoría de los casos, se utiliza acero o aluminio pre-templado para reducir costos y facilitar los ajustes del molde durante la etapa de creación de prototipos. Estos metales blandos también pueden moldear suficientes piezas de prueba y piezas prefabricadas. Los aceros para moldes pre-endurecidos (como P-20 o NAKR-55) se utilizan a menudo para moldes a gran escala porque endurecer el acero del molde no es práctico para aplicaciones de gran tamaño.
Para volúmenes de producción mayores, se requiere acero de molde endurecido para el núcleo y la cavidad. S-7, H-13 y acero inoxidable 420 son los aceros más utilizados. S-7 es un excelente acero para moldes que se puede utilizar para operaciones de producción prolongadas. Si se requieren temperaturas de fusión y de molde muy altas, se debe seleccionar acero H-13. H-13 también se puede utilizar para fabricar colectores de canal caliente. H-13 tiene una temperatura de templado muy alta y puede soportar temperaturas de procesamiento de moldes muy altas sin afectar su dureza.
El acero inoxidable es la mejor opción para aceros para moldes donde se requiere una alta resistencia al desgaste o donde se produce una condensación significativa en el medio ambiente. Los insertos de cavidades de moldes de alto-desgaste se pueden fabricar utilizando aceros tipo A2, ASP23 o D-2.
Todos los aceros para moldes pueden protegerse contra el desgaste y la corrosión mediante algún tipo de recubrimiento. Sólo el acero inoxidable puede repararse mediante soldadura y mecanizado. Para aceros con revestimientos existentes, la reparación sólo es posible después de retirar el revestimiento. Después de la reparación, se debe volver a aplicar el recubrimiento.
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Acabado superficial
El acabado superficial de las piezas moldeadas puede variar según los requisitos estéticos, las necesidades del cliente y la funcionalidad. Desde el acabado de alto brillo-similar a un espejo-de SPI #1 hasta superficies texturizadas logradas mediante grabado, los compuestos LNP pueden lograr prácticamente cualquier tipo de acabado superficial de piezas moldeadas. Es importante comprender que algunos materiales presentan un rendimiento mejorado con determinados acabados de la superficie del molde. Por ejemplo, el polipropileno muestra propiedades de desmoldeo significativamente mejores en moldes mate que en moldes de alto brillo-. Lograr un acabado de alto brillo es difícil con resinas con alto contenido de relleno. Desfogue
La ventilación es una parte crucial del ciclo de moldeo para maximizar el rendimiento del molde. Cuando el material termoplástico ingresa a la cavidad del molde, es necesario expulsar el aire. Los respiraderos generalmente están ubicados en las últimas áreas llenas, cerca de la línea de costura y en el sistema de canales. Ventilaciones adicionales distribuidas alrededor de la línea de separación pueden mejorar significativamente el rendimiento general de la ventilación. El gas residual en el molde aparece como marcas de quemaduras en la pieza moldeada. Una regla básica es que el gas del molde debe poder escapar al mismo ritmo que el plástico entra en la cavidad.
La profundidad de los huecos varía según el material utilizado; en general, los termoplásticos amorfos requieren una mayor profundidad de los huecos debido a su mayor viscosidad.
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Una sola-cavidad y varias-cavidades
En la industria se utilizan con mayor frecuencia tres tipos básicos de moldes, especialmente para moldes que utilizan compuestos LNP.
El tipo más común es la configuración de canal frío de dos-placas que se muestra en la Figura 1. El material se inyecta en la pieza a través del buje del canal y el sistema de canal. Después del enfriamiento, se expulsan todas las piezas moldeadas (incluidas compuertas, guías y bebederos). Luego se retiran las piezas y los canales y bebederos restantes se desechan o reciclan.
La Figura 2 muestra un molde de tres-placas con canales fríos. Con este diseño, el material se inyecta en la cavidad de la pieza a través del sistema de canal y bebedero. Después de enfriar, se abre el molde, separando la pieza de las compuertas y canales. La pieza se desprende naturalmente de los corredores. Los corredores, las compuertas y los bebederos aún deben reciclarse o desecharse.
La Figura 3 muestra un molde múltiple de canal caliente calentado eléctricamente. Los canales del colector y de la sonda de compuerta se calientan hasta o cerca de la temperatura de fusión del polímero, manteniendo el material fundido. Esto elimina la necesidad de manipular los residuos de los canales, las compuertas y los bebederos. Estos sistemas son más caros que los diseños convencionales de dos-o tres-placas, pero ofrecen un mejor control térmico del material y generan pocos residuos.
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corredor caliente
Los moldes con canal caliente completo, o moldes "sin canal", ofrecen muchas ventajas, pero requieren un diseño cuidadoso para garantizar un control adecuado de la masa fundida que fluye hacia la cavidad del molde. Si bien los moldes sin canal prácticamente no generan residuos durante las operaciones de moldeo, son propensos a tener problemas en el arranque, especialmente con los compuestos LNP semi-cristalinos, que son propensos a solidificarse rápidamente. Los principios a seguir incluyen:
• Utilice únicamente sistemas de colectores de canal caliente bien-equilibrados y diseñados específicamente para la aplicación.
• Dependiendo del material utilizado, el canal caliente puede diseñarse para permitir el vertido directo sobre la pieza utilizando una placa base de compuerta abierta o una compuerta de válvula para moldeo-sin residuos, o la compuerta se puede ubicar en un canal de superficie pequeño.
• El recorrido del canal calentado y la placa base caliente deben proporcionar un recorrido de flujo suave hacia la cavidad del molde y estar calentados externamente.
• Cuando se utilizan resinas largas reforzadas con fibra de vidrio, es inevitable que queden residuos en la puerta.
• Utilice un sistema completo de un único fabricante de canal caliente, en lugar de utilizar diferentes componentes de diferentes fabricantes.
• El tamaño de la compuerta depende de la cantidad y el tipo de material agregado, el tamaño/relación de la pieza y el espesor de la pared.
• Para obtener más información sobre el diseño de canal caliente, consulte al personal técnico de GE Plastics Group.
2. Guía de métodos comunes de mejora de la superficie del molde en la industria de procesamiento de plásticos
La siguiente tabla proporciona a los operadores de moldeo y a los fabricantes de moldes una variedad de tratamientos comunes de acero para moldes para mejorar la resistencia a la corrosión o al desgaste. También pueden existir otras soluciones.
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3. Corredores, bebederos y puertas
Bujes de bebedero
Cuando se utilizan moldes convencionales, el material caliente ingresa al molde a través del casquillo del bebedero. El sistema de guías guía el material a través de la puerta hacia la cavidad del molde. El diseño y tamaño adecuados del casquillo del bebedero son cruciales para una distribución adecuada del material fundido y la expulsión correcta de la pieza moldeada. El diámetro "O" del bebedero debe ser aproximadamente un 20% mayor que el diámetro de salida de la boquilla para evitar el bloqueo del bebedero cuando se abre el molde. A continuación se muestra un diagrama esquemático de las dimensiones del bebedero. La dimensión "O" también está estrechamente relacionada con el tamaño de las piezas y guías. Se pueden utilizar casquillos de rodadura calentados en lugar de casquillos de rodadura convencionales. El costo inicial de un rodamiento calentado (o buje "caliente") puede ser mayor que el de un buje "frío", pero reduce significativamente el desperdicio porque elimina el rodamiento que corre a lo largo de cada pieza o sistema de rodamiento. Con un casquillo calentado, el control de la temperatura del material fundido que ingresa al sistema de canales puede ser mucho más preciso.
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Diseño de corredor
Los corredores deben ser lo más cortos posible para reducir caídas de presión innecesarias. Es preferible una sección transversal-circular. Si el corredor debe colocarse hasta la mitad del molde, use un corredor trapezoidal con fondo redondeado. Los corredores semicirculares y planos son ineficaces y no se recomiendan. Los canales deben permitir que el material fluya uniformemente y sin restricciones hacia una o más partes (si se utilizan múltiples cavidades). Por lo general, es necesario reducir el diámetro de un corredor en un 20% por cada 90 grados de rotación. Esto debe tenerse en cuenta al diseñar el sistema de rodadura. Los diámetros de los canales circulares suelen ser de 0,125" a 0,375" (3,2 a 9,5 mm). Imagen
Puerta |
El diseño de puerta para piezas compuestas LNP debe proporcionar amplios márgenes de mecanizado sin crear tensión en-el molde. Dependiendo del tipo de compuerta utilizada (es decir, submarina, borde, orejeta, etc.), algunas dimensiones básicas de la compuerta controlan la tasa de llenado, la cantidad de material que fluye hacia la cavidad del molde y la tasa de solidificación de la pieza.
El espesor de la pared determina el tamaño de la puerta, mientras que la geometría de la pieza determina la ubicación de la puerta en la pieza. Hay tres dimensiones clave de la puerta: profundidad, ancho y cara. En la página siguiente se muestran diseños específicos para varios tipos de puertas.
Tamaño/ubicación de la puerta
• El tamaño mínimo de la compuerta es de 0,040" (1 mm), 0,100" (2,5 mm) para compuestos de fibra larga Verton - redondos o trapezoidales - 50–60 % de espesor de pared (para compuestos cristalinos) - 50–75 % de espesor de pared (para compuestos amorfos)
• Idealmente, la puerta debe colocarse donde la sección de la pared es más gruesa - alinee la puerta directamente con la pared o el casquillo para evitar el relleno y el "chorro" (excepto para los compuestos de fibra larga Verton) - no se recomiendan las puertas de túnel para los compuestos Verton.
