Los moldes de inyección de plástico de colada y canal fríos

¿En qué consiste la inyección de plástico en los moldes de colada y canal fríos?

La colada fría es un componente de la pieza inyectada, puede ser bastante grande y necesita ciclos de inyección más largos. Este sistema es aplicado para piezas pequeñas.

Los canales fríos llevan el plástico a las cavidades del molde y no cuentan con sistemas de control de temperatura como los sistemas de colada y canal calientes.

Principales características de los moldes de inyección de plástico de colada y canal fríos

• Tiempos de ciclo altos.
• Mecanismo de desmolde complicado.
• Gran cantidad de desperdicio de material (colada fría).
• Difícil repetitividad del producto.
• Distancias (carreras) de apertura del molde muy grandes.
• Proyección y distribución de las cavidades compleja.

Principales sistemas de colada fría en los moldes de inyección de plástico

Cuando existen contrasalidas que hacen necesarias los carros (correderas), se necesita una distribución en serie que presenta el inconveniente de tener recorridos desiguales de alimentación.

Para equilibrar artificialmente el llenado sin cambiar el diámetro de las boquillas se varían los diámetros de los canales a partir de un análisis del comportamiento.

El canal frío en los moldes de inyección de plástico

• Fabricación económica.
• Propiedades de la pieza inyectada.
• Tolerancias.
• Uniones.
• Tensiones propias del material, etc.

Sistemas de coladas y entradas frías en los moldes de inyección de plástico

Sistemas de colada fría

• Colada, como componente de la pieza inyectada, pero que no forma parte de la pieza propiamente dicha.
• Canal de colada, definido desde el punto de introducción de la masa plastificada en el molde hasta la entrada.
• Entrada, como sección del canal de colada en el punto donde se une con la cavidad del molde.

Colada cónica, con o sin barra

Por lo general, se aplica para piezas de espesores de pared relativamente gruesos, y también para la transformación de materiales de elevada viscosidad en condiciones desfavorables térmicamente. La barra debe separarse después del desmoldeo de la pieza.

1. Ángulo de desmoldeo de la colada cónica. 2. Diámetro de la colada cónica. 3. Radio de la colada cónica. 4. Espesor de pared.

Entrada puntiforme (o capilar)

A diferencia de la colada de barra, la colada de sección puntiforme es separada automáticamente, la separación es de forma automática. Para está expulsión automática se utilizan boquillas neumáticas.

1. Altura de la sección puntiforme <1 mm. 2. Punto de ruptura. 3. Diámetro de la sección puntiforme. 4. Espesor de pared.

Colada de paraguas

Este tipo de colada es adecuado para la fabricación, por ejemplo, de cojinetes de fricción, evitando al máximo la existencia de líneas de unión. Las desventajas que presenta este tipo de colada son el apoyo unilateral del hoyo central y la necesidad de operaciones mecanizadas para eliminar la colada.

Colada de disco

En este tipo de colada se unen preferentemente piezas cilíndricas por el interior, sin líneas de unión residuales. Por ejemplo, en el caso de materiales fibrosos de refuerzo, la colada de disco puede favorecer la tendencia a la contracción. La colada se elimina después del desmoldeo.

Entrada de cinta

1. Espesor de la pieza. 2. Espesor de la colada. 3. Ancho de la colada.

Entrada laminar

La entrada en el caso de moldes sencillos, está situada fuera del eje de gravedad de la pieza, lo que puede conducir a un desgaste del molde no uniforme. La lámina de entrada es generalmente maquinada.

Entrada de túnel o submarina

La entrada es separada de la colada al abrir el molde o por medio de una ruptura forzada en el momento de expulsar la pieza. La entrada de túnel es adecuada para una inyección lateral.

Los canales de distribución deben ser de lo más recto posible para conseguir que las cavidades de un molde múltiple se llenen de forma simultánea y homogénea.

1. Ariste de corte. 2. Ángulo de inyección.

Distribuciones en forma de anillo o de estrella

Ofrecen la ventaja de distancias cortas e iguales, pero están en desventaja cuando los moldes utilizan carros (correderas).

A. Distribuidor en estrella. B. Distribuidor en anillo. 1. Cavidad.

Proveedores de moldes de inyección de plástico

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El control de los parámetros en la inyección de plástico

Los moldes de inyección de plástico de colada y canal calientes

Los moldes de inyección de plástico de colada y canal calientes

¿En qué consiste la inyección de plástico en los moldes de colada y canal calientes?

La colada caliente es un componente de la pieza inyectada, generalmente casi inexistente y permite inyectar el plástico en el molde en ciclos más cortos. No forma parte de la pieza propiamente. Este proceso es adecuado para la inyección de piezas grandes.

Los canales calientes contienen la colada caliente y cuentan con sistemas de control de temperatura (termopares).

Principales características de los moldes de inyección de plástico de colada y canal calientes

Carácteristicas operativas

• Los sistemas de colada caliente, aplicados correctamente, ofrecen un menor consumo de materias primas y una menor pérdida de presión en comparación con los sistemas de canales que se solidifican en cada ciclo (colada fría). Por lo tanto, son apropiados para inyectar productos grandes.
• Estos sistemas permiten la operación de los moldes de pisos.
• Ofrecen un ahorro de tiempo de llenado y espacio en las máquinas de inyección, debido a que los sistemas de colada caliente son más cortos que los de colada fría. Se minimizan los posibles efectos adversos a las propiedades del material.
• Existen sistemas de colada caliente integrados y listos para ser montados en el molde. Estos sistemas se utilizan especialmente en moldes de cavidades múltiples.
• Los moldes de inyección de plástico de colada caliente permiten producir simultáneamente partes de diferentes tamaños y formas en un mismo ciclo.
• Es importante mantener el control óptimo del proceso de inyección de plástico de colada caliente para moldes de cavidades múltiples por medio de un balance del llenado de todas las cavidades.

Características de diseño

• Flexibilidad de distribución y uniformidad de llenado: Los sistemas de colada caliente proporcionan una gran flexibilidad en la distribución de las cavidades en un molde. El correcto dimensionamiento y distribución de los canales garantizan un óptimo funcionamiento de llenado de las cavidades.
• Expulsor (Botado) simplificado: Una distancia reducida de apertura ayuda a disminuir el tiempo del ciclo de moldeo y a simplificar los moldes de múltiples cavidades con colada caliente.
• Líneas de refrigeración adecuadas: El diseño optimizado de las líneas de refrigeración es muy importante en el balance térmico en las placas del molde para obtener una disminución del tiempo de ciclo. Pues en los sistemas de colada caliente no existen las grandes coladas para ser enfriadas.
• Variedad de opciones de puntas de inyección: El diseño de la punta de inyección influye de manera importante en la calidad de la pieza y en el buen desempeño del sistema, ya que una vez que la pieza es enfriada, es la sección de transferencia entre el material solidificado y fundido.
• Mantenimiento fácil en producción: Los sistemas de colada caliente de múltiples cavidades se fabrican pensando en facilitar el mantenimiento correctivo o preventivo directamente sobre la máquina de inyección. La placa “Porta cavidades” puede desprenderse del lado fijo fácilmente. Una vez removida esta placa se tiene acceso a las puntas de inyección, resistencias y termopares para dar el mantenimiento necesario.

Moldes de inyección de plástico de colada y canal calientes asistidos por gas inyectado a presión

El gas se introduce a través del vástago de la válvula en el sistema de colada caliente. Las ventajas son las siguientes:

• El inyector de gas no requiere mayor espacio del ya disponible en el sistema de colada caliente.
• Debido a que la válvula no penetra en la cavidad, el proceso no queda limitado por el espesor de la sección moldeada.
• El material fundido mantiene su dirección de flujo porque el gas entra en la cavidad en el momento en que la resina lo hace. La dirección deseada del flujo no se ve afectada por un contraflujo del gas.

Simulación del proceso de inyección de plástico en un molde de colada y canal calientes

Para este análisis en la computadora deben ser importados los siguientes datos:

• La geometría del sistema.
• La capacidad calórica y la conductividad térmica de los materiales en función de la temperatura.

Un programa especial procesa los datos y puede proporcionar los siguientes valores:

• El proceso de calentamiento en estado no estacionario (tiempo real) en todas las fases de la inyección.
• El comportamiento de la temperatura.
• Las propiedades de la resina fundida a medida que evoluciona el ciclo.

El estudio de estas condiciones permite optimizar los cálculos de diseño y construcción de los sistemas de colada caliente.

El canal caliente en los moldes de inyección de plástico

Los sistemas de canal caliente se utilizan para la inyección sin colada de piezas termoplásticas. Pero también se pueden aplicar como canal caliente parcial, o sea, con subdistribuidores, aprovechando las ventajas de éstos.

Los sistemas de canal caliente presentan una menor pérdida de presión respecto a moldes comparables con sistemas de distribuciones de solidificación. De esta forma, con sistemas de canal caliente se pueden inyectar piezas extremadamente grandes.

La fabricación óptima de piezas en moldes de pisos sólo es posible utilizando la técnica de canal caliente.

Existe una temperatura óptima del molde en el momento de la inyección que es función, principalmente, de la cristalinidad del material.

Puede ser necesaria una refrigeración adicional para mantenerla en las zonas más cercanas a la boquilla, donde el paso continuado del flujo de fundido eleva más la temperatura.

Existen diferentes sistemas de canal caliente, tanto para el bloque de distribución como para las boquillas de canal caliente (bebederos):

Los diferentes sistemas de canal caliente no son necesariamente adecuados de forma similar para todos los tipos de termoplásticos.

Cambio del material a inyectar en moldes de inyección de plástico de colada y canal calientes

Un sistema óptimo de canal caliente permite un cambio de material en el menor tiempo posible.

Las boquillas de canal caliente abiertas favorecen el "goteo". Después de abrir el molde, el material puede expandirse a través de la entrada hacia la cavidad y formar un tapón frío que en la siguiente pieza no será licuado necesariamente. En casos extremos, este tapón puede obstruir seriamente la entrada. Con ayuda de una descompresión del husillo de la máquina de inyección (retroceso del husillo antes de abrir el molde), o también con ayuda de una cámara de succión del material en el bebedero, se puede solucionar este problema.

Tipos de expulsores en los moldes de inyección de plástico de colada y canal calientes

Se usan diferentes tipos de expulsores en función de la forma de la pieza, que deben ejercer la presión mínima, suficiente para el desmoldeo evitando eventuales deformaciones.

Si existen contrasalidas es necesario el uso de carros (correderas) y, cuando hay roscas o contrasalidas internas, pueden utilizarse machos roscados, plegables o intercambiables.

El camino del material hasta la cavidad debe ser lo más corto posible para, entre otras cosas, minimizar las pérdidas de presión y de calor.

El tipo de ejecución de la colada/sección de entrada tiene mucha importancia respecto a:

• Fabricación económica.
• Propiedades de la pieza inyectada.
• Tolerancias.
• Uniones.
• Tensiones propias del material, etc.

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Los moldes de inyección de plástico de colada y canal fríos

El control de los parámetros en la inyección de plástico

El proceso de inyección de plástico consiste en calentar los pellets de un material termoplástico para transformarlos en un tipo masa a través de un cilindro de plastificación, dándole la forma final al molde. En el proceso de inyección de plástico es necesario optimizar la relación producción-calidad a través del ajuste adecuado de los parámetros.

Los parámetros más importantes para un proceso de inyección son los siguientes:

Ciclo de moldeo en la inyección de plástico

En el ciclo de moldeo destacan los siguientes pasos principales:

• Molde cerrado y vacío. La unidad de inyección carga material y se llena de polímero fundido.
• Se inyecta el polímero abriéndose la válvula y, con el husillo que actúa como un pistón, se transporta el material a través de la boquilla hacia las cavidades del molde.
• La presión se mantiene constante para lograr que la pieza tenga las dimensiones adecuadas, pues al enfriarse puede contraerse.
• La presión se elimina y la válvula se cierra. El husillo gira para cargar material y al girar también retrocede.
• La pieza en el molde termina de enfriarse. La prensa libera la presión y el molde se abre; las barras expulsan la parte moldeada fuera de la cavidad.

Relaciones de presión, volumen y temperatura en la inyección de plástico

• Para obtener un proceso de inyección eficiente, las relaciones entre presión, volumen y temperatura juegan un papel importante.
• Al ascender la temperatura del polímero su volumen específico también aumenta.
• Los polímeros amorfos y semicristalinos tienen un comportamiento diferente durante el enfriamiento.
• En el diseño de equipos de procesos es importante conocer las relaciones de presión, volumen y temperatura de los polímeros que se utilizarán.

Cristalización y deformación de la pieza al enfriarse en el proceso de inyección de plástico

• Al enfriarse, las partes inyectadas se contraen, siendo su volumen menor que el de la cavidad.
• Los polímeros semicristalinos modifican más su tamaño dependiendo de la temperatura en la cual se les permita cristalizar.
• Las cadenas que forman cristales de menor granulometría ocupan menos espacio (mayor densidad) que las cadenas en estado amorfo.
• El grado de cristalinidad afecta directamente a la densidad final de la pieza.
• La temperatura del molde y el enfriamiento deben ser los adecuados para obtener partes de calidad.

Colada fría y caliente en la inyección de plástico

La colada fría es el remanente de polímero solidificado que queda en los canales y por su parte, la colada caliente mantiene al polímero en estado fundido para continuar con la inyección.

Coloración de la pieza en la inyección de plástico

El acabado de la pieza, la identificación y las funciones ópticas dependen de su coloración. Los colores pueden ser opacos y, si el polímero es transparente, se pueden utilizar colores translúcidos.

Existen tres formas de colorear una pieza en los procesos de inyección:

1. Usar plástico del color que se necesita (precoloreados).
2. Usar plástico de color natural y mezclarlo con pigmento en polvo o colorante líquido.
3. Usar un plástico de color natural y mezclarlo con concentrado de color.

Los concentrados de color deben cumplir con la aplicación final de la parte, para utilizar pigmentos o colorantes que no migren a la superficie.

En polioleofinas no se debe utilizar colorantes porque migran.

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