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Abril de 2017 Página 1 de 2

¿Cómo mejorar la precisión en piezas inyectadas?

Por: Dr.-Ing. Laura Flórez, directora de contenido

Una revisión de los fenómenos que generan deformación en los productos plásticos moldeados por inyección y de medidas que se pueden tomar para contrarrestarlos.

El proceso de moldeo por inyección es cada vez más empleado en la manufactura de componentes, especialmente de componentes de precisión. Es una tendencia común buscar reemplazar varios componentes “sencillos” por un único componente “complejo” moldeado en una sola pieza. Esta tendencia ha revolucionado el concepto de moldeo por inyección en los últimos 20 años y ha hecho que se integren a la inyección convencional otros procesos, como el sobre-moldeo de materiales o de insertos.

Sin embargo, esta tendencia trae consigo un desafío: los componentes moldeados tienen que encajar uno con el otro. Y esta precisión de la manufactura no es tan fácil de obtener en los componentes plásticos, como lo es en componentes metálicos, donde lo que “sale de la máquina” no varía más en dimensiones.

La naturaleza intrínseca del plástico determina comportamientos que le son únicos y que no se observan en otros materiales. Posiblemente hayamos oído ya que las macromoléculas que componen el plástico son como “espaguetis”. Pues bien, estos espaguetis en realidad tienen una gran facilidad para moverse y se trasladan en función de la temperatura interna o de la carga a la que sometemos un producto. Una pieza inyectada normalmente es expulsada del molde con temperaturas internas superiores a la temperatura del medio ambiente y, por lo tanto, sus moléculas todavía tienen energía libre para desplazarse y moverse, generando deformaciones.

Cuando los espaguetis tienen más energía disponible, porque se encuentran más calientes, sencillamente se van a mover más, deformando el producto moldeado. Por tanto, lo que queremos hacer es retirarle al producto durante el proceso de moldeo la mayor cantidad posible de energía para que las macromoléculas no se puedan mover.

Así que aquí va mi primera sugerencia para controlar las dimensiones de un producto inyectado: preguntémonos ¿cómo puedo quitar energía (temperatura) del producto antes de moldearlo?

Diseño térmico del molde

Y la primera respuesta es: a través del diseño del sistema de atemperamiento del molde. El molde de inyección tiene dos funciones principales: conformar la geometría del producto moldeado y retirar la energía que utilizamos para fundir el plástico en la unidad de plastificación. Muchas veces hacemos más énfasis en la primera función y olvidamos la segunda. De hecho, no es poco común que los canales de atemperamiento sean lo último que diseñamos, y que pasen “por donde quepan”, después de que hayamos diseñado el sistema de expulsión y otros componentes críticos.

El agua (o aceite, en el caso de resinas de alto desempeño) dentro de los canales debe llegar lo más cerca posible a la pared de la cavidad. Entre más cerca esté el agua, más capacidad tendrá de retirar energía del plástico caliente.

Otra consideración importante es el circuito de agua que tenemos dentro del molde. Es fundamental garantizar que el recorrido de agua va a ser lo más corto posible y evitar lo que en la práctica se conoce como el “puenteo” de los canales de atemperamiento. Es decir, conectar la salida de agua de un canal de atemperamiento con la entrada de otro canal. En general, entre la entrada y la salida del agua no debería existir una diferencia de temperatura superior a 5°C en piezas “commodity” y de 3°C en piezas técnicas.

En los casos en los que por diseño mecánico o por esbeltez del inserto dentro de la cavidad es imposible llegar con agua, la recomendación es emplear aleaciones de alta conductividad térmica. Es popular el uso de aleaciones de cobre al berilio, pero su utilización está limitada porque son más costosas que el acero de moldes convencional, y además requieren más tiempo y causan más desgaste en la manufactura. Una alternativa poco utilizada en nuestra región es el uso de aleaciones de acero de corte rápido. Este tipo de aleaciones de acero son más fáciles de fabricar y tienen mejor tenacidad (por lo cual son menos frágiles que el cobre al berilio), pero también cuentan con alta conductividad térmica.

En cualquier punto de la cavidad del molde donde se genere un punto caliente tendremos tendencia a la deformación del producto plástico. De mi experiencia personal podría decir que es deseable no tener gradientes de temperatura superiores a 35°C dentro del molde. Si se supera este gradiente de temperatura, lo más probable es que tengamos deformación por encima de lo esperado en la pieza moldeada.

Calidad y cantidad de agua dentro del molde

Nada hacemos diseñando una excelente configuración de canales de atemperamiento si no garantizamos el suministro de suficiente agua (o aceite) y de buena calidad. No solo debemos llegar cerca de la cavidad, sino que también debemos llegar con suficiente caudal. En general, la recomendación es que los canales de atemperamiento no tengan un diámetro interno inferior a 8 mm y de ser posible se aconseja trabajar con un diámetro interno de 10 mm (y es importante recordar que se trata del diámetro interno efectivo del canal y no del diámetro externo que puedo medir en los acoples).


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ANTONELLA
18 de mayo de 2017 a las 10:46

Muy buen compendio de conceptos aplicados a la inyección de polímeros, bastante conciso e útil. Quisiera dejar una consulta: si hago uso de negro de humo o dióxido de titanio para disminuir la contracción, sólo por ensayo y error puedo determinar que tanto necesito de ellos o que tanto me afectan en la contracción?

Walter
05 de abril de 2017 a las 09:22

Excelente observacion...Es necesario experimentar en el uso de materiales que degraden su rango de temperatura interna en el proceso de moldeo durante la inyeccion, a diferentes parametros de presion que ayuden a disminuir el movimiento molecular y por lo tanto reducir mas rapidamente la temperatura. Los felicito por su articulo, es una excelente recomendacion a tenerse en cuenta para el moldeo mas que nada de piezas tecno mecanicas.


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