Guía general sobre tolerancias en el moldeo por inyección

Las tolerancias de moldeo por inyección definen los límites permisibles de variación dimensional en las piezas moldeadas. Comprender y gestionar estas tolerancias es fundamental para garantizar que las piezas cumplan con las especificaciones de diseño y funcionen según lo previsto.

En esta guía completa, exploraremos los factores que influyen en las tolerancias, la importancia de mantener tolerancias precisas y las estrategias para optimizarlas para lograr componentes plásticos impecables.

Ya sea diseñador, ingeniero o fabricante, este artículo le brindará el conocimiento necesario para navegar por las complejidades del proceso de moldeo por inyección y mejorar la calidad y confiabilidad de sus productos.

¿Qué son las tolerancias de moldeo por inyección?

Las tolerancias en el moldeo por inyección de plástico se expresan como valores positivos o negativos (±) en milímetros o pulgadas que especifican la desviación aceptable de las dimensiones nominales de una pieza. Son fundamentales para garantizar que las piezas encajen y funcionen correctamente, especialmente cuando se ensamblan varios componentes.

Hay dos tipos de tolerancia: Tolerancia de mecanizado y tolerancia a la resina.

La tolerancia de mecanizado se refiere a la tolerancia incorporada en la propia herramienta de moldeo. Normalmente, los moldes de inyección se mecanizan con CNC según tolerancias de +/- 0,003 pulgadas (0,076 mm). Esto representa la precisión de las dimensiones de la cavidad del molde.

La tolerancia de resina se refiere a la tolerancia de la pieza moldeada terminada, que está influenciada por las propiedades del material y el proceso de moldeo. La tolerancia de resina es generalmente mayor o igual que hasta +/- 0,002 pulgadas por pulgada (0,051 mm por mm).

En conjunto, estos dos tipos de tolerancias determinan la precisión dimensional general que se puede lograr para las piezas moldeadas por inyección.

Las tolerancias reales alcanzables pueden variar en función de diferentes factores. Sin embargo, en general, para aplicaciones no críticas, el índice de tolerancia típico es ±0,1 mm; para aplicaciones que requieren tolerancias más estrictas (por ejemplo, piezas médicas) es ±0,025 o mejor.

¿Por qué son importantes las tolerancias en el moldeo por inyección?

Muchas industrias, como la automotriz, la aeroespacial y la de dispositivos médicos, tienen requisitos de tolerancia estrictos en materia de seguridad y cumplimiento normativo.

Las tolerancias determinan si las piezas encajarán correctamente durante el ensamblaje y funcionarán según lo previsto. Incluso pequeñas desviaciones pueden causar problemas de ajuste, alineación y rendimiento, especialmente en ensamblajes complejos.

¿Qué afecta las tolerancias de moldeo por inyección?

Las tolerancias del moldeo por inyección se ven influenciadas por varios factores que pueden afectar la precisión dimensional y la consistencia de las piezas moldeadas. Estos son los principales factores:

• Contracción:Los distintos materiales tienen diferentes índices de contracción, lo que afecta la capacidad de lograr tolerancias estrictas. Los materiales cristalinos generalmente tienen índices de contracción más altos en comparación con los materiales amorfos debido a los cambios de fase durante el enfriamiento. Esto afecta el volumen y las dimensiones de la pieza final.
• Deformación:A medida que la resina se enfría en el molde, todas las piezas experimentan una contracción. Las piezas con un espesor de pared uniforme tienden a encogerse de manera uniforme, lo que ayuda a evitar deformaciones y marcas de hundimiento. Por el contrario, las piezas con espesores de pared no uniformes se enfrían y encogen a velocidades variables, lo que aumenta la probabilidad de deformación debido al diseño.
• Expansión térmica:Los plásticos suelen presentar tasas de expansión térmica elevadas, lo que puede provocar cambios dimensionales cuando la temperatura fluctúa. Esto es especialmente importante cuando las piezas se utilizan en entornos con variaciones de temperatura o se combinan con materiales como metales.
• Diseño de piezas:La geometría, el tamaño y el espesor de la pared de una pieza influyen significativamente en el control de tolerancia. Las piezas más grandes o con secciones gruesas pueden experimentar diferentes tasas de contracción, lo que dificulta mantener tolerancias estrictas. Un espesor de pared uniforme y características de diseño estratégicas pueden ayudar a gestionar estos problemas.
• Complejidad de la pieza:Las piezas complejas pueden afectar el flujo de material y el diseño de las herramientas, lo que afecta la capacidad de mantener tolerancias estrictas. La gestión adecuada de la presión de inyección, la viscosidad de la resina y el tiempo de llenado del molde es esencial para garantizar una calidad constante de las piezas.
• Estampación:El diseño y el material del molde, así como la cantidad de cavidades, afectan la capacidad de lograr las tolerancias deseadas. Un enfriamiento y un calentamiento constantes son cruciales para mantener tolerancias estrictas. Las herramientas de múltiples cavidades o de familia requieren un diseño y un soporte cuidadosos para evitar errores debido a variaciones de presión o temperatura.

Cómo reducir el impacto de los factores que afectan las tolerancias del moldeo por inyección

Para reducir el impacto de los factores que afectan las tolerancias del moldeo por inyección, se pueden emplear varias estrategias:

1. Diseño para la fabricabilidad (DFM):
   1. Aplique prácticas de DFM en las primeras etapas del proceso de diseño del molde para anticipar posibles variaciones y evitar costosos rediseños. Esto implica diseñar piezas con espesores de pared uniformes y ángulos de desmoldeo adecuados, y considerar la ubicación de características como protuberancias y nervaduras para minimizar la deformación y la contracción.
2. Selección de materiales:
   1. Elija materiales con índices de contracción adecuados para la aplicación. Considere las propiedades de expansión térmica y cómo pueden interactuar los diferentes materiales, especialmente en conjuntos de materiales múltiples. Aumente el tamaño del molde para tener en cuenta la contracción del material.
3. Consideraciones sobre las herramientas:
   1. Diseñe moldes con herramientas precisas para garantizar dimensiones uniformes en las piezas de plástico. Esto incluye optimizar la ubicación de las compuertas para un flujo uniforme del material, usar canales de refrigeración para un enfriamiento uniforme y colocar pasadores de expulsión para minimizar la deformación y los defectos de la superficie.
4. Control de procesos:
   1. Implemente controles de proceso efectivos para gestionar variables como la temperatura, la presión y el tiempo de enfriamiento. Utilice sensores para monitorear estos parámetros en tiempo real, lo que permite realizar ajustes rápidos para mantener tolerancias constantes.
5. Prototipado y pruebas rápidas:
   1. Utilice la creación rápida de prototipos para probar y perfeccionar los diseños antes de la producción a gran escala. Esto permite realizar ajustes en el diseño o el proceso para mejorar las tolerancias y la calidad de las piezas.

Normas de tolerancias de moldeo por inyección

A continuación se muestra una tabla que visualiza las tolerancias dimensionales en milímetros (mm):

La siguiente tabla visualiza las dimensiones de Tolerancias de concentricidad/ovalidad (en milímetros)

Tolerancias de rectitud/planitud (mm)

Tolerancias de profundidad de orificios ciegos (mm)

Tolerancias del diámetro del orificio (mm)