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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Las partes de una máquina inyectora

El moldeo por inyección

El moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más famoso, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma y tamaño son idénticas a las de la pieza que se desea obtener. La cavidad se llena con plástico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.

Partes más importantes de una máquina inyectora

Unidad de inyección

La función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el polímero. Para lograr esto se utilizan husillos (tornillos de hierro o madera que se usan en el movimiento de algunas máquinas) de diferentes características según el polímero que se desea fundir. El estudio del proceso de fusión de un polímero en la unidad de inyección debe considerar tres condiciones termodinámicas:

La unidad de inyección es en origen una máquina de extrusión con un solo husillo, teniendo el barril calentadores y sensores para mantener una temperatura programada constante.

Unidad de cierre

Es una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre bastante grande que contrarresta la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos de MPa, que sólo se encuentran en el planeta de forma natural únicamente en los puntos más profundos del océano.

Si la fuerza de cierre es insuficiente, el material escapará por la unión del molde, causando así que la pieza final tenga defectos de rebabas. Es común utilizar el área proyectada de una pieza (área que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total de la cavidad) para determinar la fuerza de cierre requerida, excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.

Molde

El molde (también llamado herramienta) es la parte más importante de la máquina de inyección, ya que es el espacio donde se genera la pieza; para producir un producto diferente, simplemente se cambia el molde, al ser una pieza intercambiable que se atornilla en la unidad de cierre.

Las partes del molde son:

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