Las herramientas utilizadas para el moldeo por inyección de plástico se denominan molde de plástico o molde de inyección de plástico. El molde de plástico está hecho de una combinación de placas de acero y otros componentes del molde, acoplados para formar un molde general, que luego se ensambla e instala de manera confiable en una máquina de moldeo por inyección, luego se aplica una resina termoplástica a la forma deseada para cumplir el propósito previsto. La mayoría de los productos plásticos se moldean mediante moldes de plástico. Según las características del plástico de moldeo, los moldes de plástico se dividen en moldes termoendurecibles y termoplásticos. El molde de inyección debe satisfacer una multitud de demandas simultáneamente cuando se realiza el proceso de moldeo. Para formar un componente plástico que tenga la forma de la cavidad del molde, el molde debe contener el polímero fundido dentro de la cavidad del molde.
Ventajas del molde de plástico
Alta eficiencia de producción
Los moldes de plástico pueden lograr una producción rápida y producir formas complejas y componentes de precisión. En la producción industrial moderna, la aplicación de moldes de plástico puede reducir en gran medida las operaciones manuales, el tiempo de producción y los costos. En comparación con el procesamiento manual tradicional, la eficiencia de producción de los moldes de plástico es varias veces mayor.
Ventaja del control de costos
El costo de fabricación de los moldes de plástico es relativamente bajo y pueden producirse en masa. Durante el proceso de moldeo de plástico, sólo se necesitan herramientas y equipos simples, lo que tiene ciertas ventajas en el control de costos. Además, en algunas grandes empresas, los moldes de plástico también se pueden procesar y reparar para un procesamiento secundario, lo que puede lograr una producción más sostenible.
Calidad estable
Los moldes de plástico utilizan procesos y materiales de fabricación modernos para garantizar la calidad y precisión de los productos plásticos, logrando así una cierta estabilidad de calidad. En comparación con los métodos de producción tradicionales, la calidad de los productos producidos con moldes de plástico es más uniforme, lo que evita errores e inestabilidad durante el procesamiento manual y garantiza la consistencia y confiabilidad de la calidad del producto.
Gran flexibilidad de diseño
Los moldes de plástico se pueden personalizar según las diferentes necesidades de los clientes y pueden producir productos de plástico con diferentes formas y alta precisión para satisfacer las necesidades de diferentes industrias y campos. En términos de diseño, los moldes de plástico son más flexibles y pueden adaptarse a diferentes necesidades de producción, ayudando a las empresas a producir de manera más eficiente.
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Fundamentos básicos del diseño de moldes de plástico
Consideraciones de diseño de piezas
El diseño de moldes de plástico comienza con los requisitos de la pieza. Los diseñadores analizan cuidadosamente la geometría de la pieza, las tolerancias dimensionales y los acabados de la superficie para determinar el mejor enfoque para crear el molde. La geometría de la pieza debe estar dentro de los límites de la abrazadera de la máquina para garantizar que sea moldeable, y los ángulos de salida deben ser correctos para permitir una fácil expulsión de la pieza.
Selección de materiales
La selección de materiales es un aspecto crucial del diseño de moldes de plástico. Las propiedades del material, como la viscosidad y la conductividad térmica, afectan el diseño del molde, como los canales de enfriamiento, la temperatura del molde y la presión de inyección. Los diseñadores deben considerar las características del punto de fusión, la contracción y la deformación del material para desarrollar un diseño de molde eficaz.
Diseño de puerta
El diseño de la puerta es crucial para la producción exitosa de una pieza moldeada de plástico. La puerta es el punto por donde el plástico fundido ingresa a la cavidad del molde y prepara el escenario para el proceso de llenado. El tamaño de la compuerta debe ser apropiado según el tipo de producto, las propiedades del material y la presión de inyección, y su ubicación debe optimizarse para facilitar su extracción.
Diseño de moldes
El diseño del molde incluye elementos como el número de cavidades, canales, sistemas de enfriamiento, determinación de la línea de separación y expulsión. Estos elementos contribuyen significativamente a la calidad y eficiencia del proceso de moldeado de plástico. El equilibrio entre el llenado, la presión de empaque y el enfriamiento son elementos cruciales que deben considerarse al diseñar el molde.
Diseño para fabricación
Los diseñadores deben considerar el proceso de fabricación en el proceso de diseño del molde. Funciones como socavaduras, roscas y ajustes a presión pueden ser difíciles de producir a menos que se diseñen e implementen cuidadosamente. Incluir proyecciones, chaflanes, nervaduras y características de alineación específicas de la pieza en el molde puede facilitar la producción y mejorar el rendimiento del componente.
Documentación
El diseño de moldes de plástico no debe detenerse con la creación del molde. La documentación completa, incluidos dibujos 2D/3D, lista de materiales, pautas de mantenimiento y reparación y procedimientos de seguridad, es crucial para garantizar una comunicación eficiente y una fácil navegación por el ciclo de vida del molde. Las actualizaciones periódicas de la documentación garantizan que se mantenga precisa y actualizada.
Las estructuras de moldes de plástico se dividen por función y cuáles incluyen
Sistemas de vertido
Esta es la parte del canal antes de que el plástico ingrese a la cavidad desde la boquilla de inyección e incluye el canal de flujo principal, la cavidad fría, el colector y la compuerta. El sistema de vertido y las piezas moldeadas están en contacto directo con el plástico y varían según el plástico y el producto. Son las piezas más complejas y variadas del molde, requiriendo el mayor grado de acabado y precisión.
Sistema de piezas moldeadas
Es una combinación de varias partes que conforman la forma del producto, incluido el molde dinámico, el molde fijo y la cavidad (molde cóncavo), el núcleo (molde convexo), la varilla de formación y otros componentes.
El núcleo forma la superficie interior del producto y la cavidad (molde cóncavo) forma la superficie exterior del producto. Una vez cerrado el molde, el núcleo y la cavidad forman la cavidad del molde.
De acuerdo con el proceso y los requisitos de fabricación, a veces el núcleo y el molde cóncavo se combinan en varios bloques, o a veces se forman en un todo y sólo las piezas difíciles de procesar utilizan insertos.
Sistema de regulación de temperatura
Para cumplir con los requisitos de temperatura del molde del proceso de inyección, se requiere un sistema de regulación de temperatura para regular la temperatura del molde. En el caso de los moldes de inyección de termoplásticos, el sistema de refrigeración está diseñado para enfriar el molde (el molde también se puede calentar).
El método común para enfriar el molde es abrir un canal de agua de enfriamiento en el molde usando el agua de enfriamiento en circulación para quitar el calor del molde. El molde se puede calentar utilizando agua caliente o aceite caliente además del agua de refrigeración. Sin embargo, el proceso también se puede realizar instalando elementos calefactores eléctricos dentro y alrededor del molde.
Sistema de escape
Para llevar a cabo el proceso de moldeo por inyección en la cavidad del aire, el gas que sale del molde genera la fusión del plástico y lo prepara. Un sistema de escape de molde de plástico suele ser una ranura en el molde para abrir la salida de aire para descargar el aire original de la cavidad y fundirlo en el gas.
Sistema de guía
Para garantizar que los moldes móviles y fijos estén alineados y configurados con precisión cuando el molde está cerrado, se deben proporcionar elementos de guía en el molde. En los moldes de inyección, normalmente se utilizan cuatro juegos de pilares guía y casquillos guía para formar las piezas guía. A veces es necesario instalar las superficies cónicas interior y exterior en los moldes móviles y fijos, respectivamente, para ayudar en el posicionamiento.
Sistema eyector
Generalmente incluye: pasador de expulsión, placa de expulsión delantera y trasera, barra guía del pasador de expulsión, resorte de restablecimiento del pasador de expulsión, tornillo de bloqueo de la placa de expulsión y otras piezas. Cuando el producto se moldea y se enfría en el molde, los moldes delantero y trasero se separan y abren. Además, el producto plástico y su material condensado en el canal son empujados o extraídos de la cavidad del molde y de la posición del canal mediante el mecanismo de empuje, el pasador eyector de la máquina de moldeo por inyección, para llevar a cabo el siguiente ciclo de trabajo de moldeo por inyección.
Materiales utilizados en moldes de plástico
Nailon (PA)
Nylon es el nombre de una familia de polímeros sintéticos compuestos de poliamidas (PA). El nailon es un termoplástico similar a la seda, generalmente elaborado a partir de petróleo, que puede procesarse mediante fusión para obtener fibras, películas o formas. Los polímeros de nailon se utilizan en muchas aplicaciones comerciales.
Plástico ABS
El ABS (acrilonitrilo butadieno estireno) es un plástico de ingeniería de uso general de alta resistencia que se utiliza para muchos productos comerciales. El ABS es duradero y liviano. Es un terpolímero creado polimerizando estireno y acrilonitrilo en presencia de polibutadieno. Las proporciones pueden variar del 15% al 35% de acrilonitrilo, del 5% al 30% de butadieno y del 40% al 60% de estireno.
Policarbonato (PC)
El policarbonato es un termoplástico de grado de ingeniería, transparente y de alto rendimiento que se puede utilizar en entornos con temperaturas más altas, debido a su punto de fusión relativamente alto (155 grados). Esas cualidades van acompañadas de un precio más elevado, pero este aspecto se equilibra con la versatilidad del policarbonato.
Las principales características de este termoplástico giran en torno a la tenacidad y alta resistencia, lo que se traduce en resistencias a impactos y resistencia a la fractura. Estas resistencias se complementan con la alta densidad del material (1,2 – 1,22 g/cm3).
Copolímero de acetal (POM)
Acetal es el nombre común de una familia de termoplásticos con el nombre químico "PoliOxi-Metileno". Como material semicristalino, el acetal tiene un bajo coeficiente de fricción y buenas propiedades de desgaste.
Homopolímero de acetal
El homopolímero de acetal es un plástico resistente y resistente que tiene rigidez, buena resistencia a la fluencia, tenacidad, estabilidad dimensional, lubricidad, dureza superficial y baja absorción de humedad.
Poliuretano termoplástico diseñado (ETPU)
El poliuretano termoplástico es suave y elástico, con excelente resistencia a la tracción y al desgarro. Por este motivo, suele utilizarse para fabricar piezas que exigen una elasticidad similar a la del caucho. La ETPU es más cara que otras resinas, pero no existe sustituto para muchas aplicaciones, como las cubiertas protectoras de cables y alambres. Otra ventaja es que el TPU mejora el agarre de los productos que deben sujetarse de forma segura en la mano.
Polímero de cristal líquido
Los polímeros de cristal líquido, o LCP, son polímeros con propiedades de cristal líquido y que normalmente contienen anillos aromáticos como mesógenos. A pesar de los LCP no reticulados, los materiales poliméricos como los elastómeros de cristal líquido (LCE) y las redes de cristal líquido (LCN) también pueden exhibir cristalinidad líquida. Ambos son LCP reticulados pero tienen diferente densidad de reticulación. Se utilizan comúnmente en el mercado de pantallas digitales.
Polietileno lineal de baja densidad
El polietileno lineal de baja densidad es una de las películas de embalaje más utilizadas en la industria del embalaje. La reducción de la densidad se produce mediante el uso de comonómeros que colocan grupos laterales en la cadena principal que actúan como ramas al disminuir la cristalinidad. Es un material suave y flexible.
Acrílico (PMMA)
El PMMA, también conocido como vidrio acrílico, es un termoplástico transparente que se utiliza a menudo como sustituto del vidrio irrompible. El PMMA es totalmente reciclable, pero debido a sus similitudes con el vidrio, normalmente se combina con varios aditivos o cargas para mejorar propiedades específicas como la resistencia al impacto, el retardo de llama, la resistencia química o el filtrado de la luz ultravioleta.
Poliestireno (PS)
El poliestireno es un plástico muy utilizado en aplicaciones de embalaje y bienes de consumo debido a su coste relativamente bajo. Sin embargo, la arena a base de PS tarda mucho en descomponerse. Dependiendo del tipo, el PS puede clasificarse como termoplástico o termoestable (un plástico que no se funde para su procesamiento).
Polipropileno (PP)
El polipropileno está hecho de una combinación de monómeros de propileno. Se utiliza en todo, desde la industria automotriz hasta productos de consumo. Una característica destacable de este plástico es su resistencia al pegamento, lo que significa que el pegamento tendrá dificultades para adherirse a las piezas fabricadas con este material. Por esta razón, normalmente se emplea soldadura siempre que se necesita unión.
Tipos de moldes de plástico
Cavitación baja/alta
Los moldes de una sola cavidad están diseñados para producir una pieza por ciclo. Son un enfoque rentable cuando los volúmenes de piezas son bajos, ya que su construcción es menos costosa. También tienen un plazo de entrega más corto.
Molde familiar
Un molde familiar tiene una única base de molde pero dos o más cavidades diferentes, lo que permite la producción de dos o más piezas diferentes. Todas las piezas se pueden producir simultáneamente o se pueden utilizar cierres para aislar la producción en cavidades seleccionadas. Para obtener mejores resultados en el moldeado, las piezas deben ser similares en tamaño, forma, resina y volúmenes previstos, especialmente si la intención es ejecutar todas las piezas al mismo tiempo. Puede ser necesaria la automatización para separar las piezas durante o después de la producción.
Desatornillando Moldes
Destornillar moldes es el método más común para crear agujeros roscados dentro de una pieza de plástico. Estos moldes están automatizados con pequeños sistemas de accionamiento (motores de piñón y cremallera, eléctricos o hidráulicos) que están vinculados al proceso y giran las características roscadas para extraer las características socavadas. Los hilos pueden ser internos o externos y la extracción está ligada al ciclo de prensa.
Moldes de canal caliente
Las herramientas de canal caliente utilizan un colector con temperatura controlada para reducir o eliminar en gran medida los desechos de canal del ciclo. Los puntos de inyección pueden estar fuera de la pieza o directamente dentro de la misma. Esto puede mejorar en gran medida los tiempos de ciclo, ya que un sistema de bebedero o canal es a menudo un factor determinante en el ciclo del molde. Y al eliminar la guía se ahorra material desperdiciado y costoso.
Moldes de canal frío
Los moldes de canal frío son buenos ejemplos de herramientas más tradicionales, ya que utilizan bebederos y canales para entrar en la pieza. Esta suele ser la forma menos complicada; sin embargo, puede generar mayores cantidades de material desperdiciado y ciclos de funcionamiento más lentos. Dependiendo de la aplicación, un porcentaje del material desperdiciado se puede volver a moler y procesar para uso futuro, aunque esto podría afectar las propiedades físicas de la resina.
Moldes de canal aislados
Las herramientas de canal aislado se parecen a los moldes de canal frío más tradicionales, pero utilizan calentadores de cartucho u otros métodos de calentamiento para formar una capa circundante de resina fundida, formando un "desechamiento" aislado para crear un efecto similar a un sistema de canal caliente. Este enfoque es menos costoso que usar un canal caliente que requiere un controlador de temperatura y también tiene la ventaja de permitir cambios más rápidos de color y material. Sin embargo, los canales aislados no son adecuados para todo tipo de materiales y, por lo general, no funcionan bien con resinas de grado de ingeniería más exigentes.
Dos / Tres Platos
Los moldes de tres placas son herramientas de canal frío, pero al agregar una tercera placa al sistema de canal, puede ubicar su punto de inyección prácticamente en cualquier lugar de la herramienta. Esto suele ser menos costoso que agregar un sistema de canal caliente; sin embargo, este tipo de molde a menudo tiene canales grandes y difíciles de manejar, que pueden ser más difíciles de automatizar.
Cómo mantener el molde de plástico
Limpieza
La limpieza regular es esencial. La suciedad, los escombros y los residuos pueden afectar el rendimiento del molde y la calidad de los productos. Utilice métodos de limpieza no abrasivos como limpieza ultrasónica o limpieza criogénica para garantizar la integridad del molde.
Inspección
Después de la limpieza, inspeccione el molde en busca de signos de desgaste, daño o desalineación. Busque grietas, desgaste, óxido y otras imperfecciones. Preste mucha atención a las rejillas de ventilación, que pueden obstruirse y provocar quemaduras parciales o disparos cortos.
Lubricación
Lubrique las partes móviles del molde para reducir el desgaste y garantizar un funcionamiento suave. Utilice un lubricante que sea compatible con el material que está moldeando para evitar la contaminación.
Pulido
Pula las superficies del molde para mantener un buen acabado en las piezas de plástico. No pula demasiado ya que esto puede alterar las dimensiones del molde y provocar inconsistencias en las piezas.
Reparar
Si encuentra componentes dañados durante la inspección, repárelos o reemplácelos inmediatamente. Un pequeño problema puede convertirse rápidamente en uno grande si no se aborda con prontitud.
Mantenimiento preventivo
Implemente un programa de mantenimiento preventivo basado en las recomendaciones del fabricante y el historial de uso específico de su herramienta. Esto debe incluir tareas como comprobar si el molde está flojo, lubricar y limpiar.
Gestión de temperatura
Asegúrese de que el sistema de enfriamiento/calentamiento del molde funcione de manera efectiva. Las variaciones de temperatura pueden provocar tensiones, provocando grietas y deformaciones en el molde.
Almacenamiento
Cuando no esté en uso, almacene el molde en un ambiente controlado para evitar la oxidación y la degradación. Séllelo adecuadamente y manténgalo en un área seca y con temperatura controlada.
Preguntas frecuentes
P: ¿Qué es un molde de plástico?
P: ¿Cuál es el molde de plástico más resistente?
P: ¿Cuántos tipos de moldes de plástico existen?
P: ¿De qué están hechos los moldes de plástico?
P: ¿Cuánto duran los moldes de plástico?
P: ¿Cómo se utilizan los moldes de plástico?
P: ¿Los moldes de plástico son reutilizables?
P: ¿Cómo seleccionar plástico para moldeo por inyección?
P: ¿Cuál es el principio de funcionamiento del molde de inyección?
P: ¿Cuál es la estructura del molde de inyección de plástico?
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