La técnica de moldeo por inyección se utiliza para fabricar moldes de inyección para piezas idénticas, conocidas como componentes moldeados. Este proceso requiere alta presión, y el plástico fundido u otro material se inyecta en una cavidad del molde para el moldeo por inyección de plástico.
El segundo paso tiene lugar dentro del molde, donde la sustancia se enfría y solidifica, adaptándose a los contornos del hueco. La porción moldeada se retira tras abrir el molde. El procedimiento se repite varias veces para crear muchas piezas idénticas.
Además, se suele utilizar acero extremadamente resistente para moldes de inyección, diseñado para soportar la alta presión y el calor generados durante el proceso de moldeo por inyección. Para fabricar piezas precisas y consistentes, los moldes deben ser precisos.
La calidad del producto terminado está significativamente influenciada por el diseño del molde, que puede ser complicado debido a consideraciones como el tipo de material que se moldea, la forma prevista del artículo terminado y los procedimientos de producción involucrados.
Las piezas moldeadas se utilizan en diversos productos, desde artículos sencillos para el hogar hasta piezas mecánicas complejas empleadas en sectores como la automoción, la electrónica y los dispositivos médicos. El moldeo por inyección es un método de producción popular para diversos productos gracias a su adaptabilidad y asequibilidad.
Productos de moldeo por inyección: equipos y procesos
Mediante maquinaria especializada, el proceso industrial de moldeo por inyección crea componentes moldeados a partir de materiales termoplásticos o termoestables. Los siguientes componentes son esenciales en la fabricación de productos de moldeo por inyección:
Equipos
Durante el proceso de moldeo por inyección se utilizan los siguientes equipos:
- Máquina de moldeo por inyección: Esta máquina contiene componentes como una tolva, un cilindro calefactor, un tornillo reciprocante y una abrazadera de molde, que constituyen la parte principal del proceso de moldeo por inyección. La máquina funde los gránulos de plástico y los inyecta bajo presión sólida en el molde para crear una pieza moldeada.
- Cavidad del molde: Este instrumento, a menudo de acero o aluminio, da forma al plástico. Dos piezas del molde se unen durante el proceso de moldeo por inyección.
- Tolva de material: Los pellets de plástico se almacenan aquí antes de introducirlos en el barril calefactor de la máquina de moldeo por inyección.
- Barril calefactor: Los pellets de plástico se funden en esta parte del proceso de moldeo por inyección para que estén listos para ser inyectados en el molde.
- Tornillo alternativo: Esta parte de la máquina de moldeo por inyección calienta el plástico antes de dirigirlo hacia el molde.
- Abrazadera de molde: Este sistema aplica la presión necesaria para inyectar el plástico fundido en el molde mientras mantiene el molde cerrado durante el proceso de moldeo por inyección.
- Sistema de refrigeración: Esto se utiliza para enfriar los componentes moldeados por inyección una vez creados. Esto puede lograrse enfriando el sistema con aire, agua o una combinación de ambos.
Estos son los elementos esenciales de una instalación de moldeo por inyección. Dependiendo de las necesidades específicas del proceso, se pueden emplear equipos auxiliares adicionales, como granuladores, secadores de material y unidades de control de temperatura.
Unidad de inyección de plástico
En el moldeo por inyección, la unidad de inyección de plástico funde e inyecta el material plástico en la cavidad del molde. El material se funde e inyecta en el molde mediante un cilindro calentado, un tornillo y una boquilla.
La sustancia plástica se introduce en el cilindro, donde el tornillo sinfín la calienta y la mezcla. En el siguiente paso, la boquilla inyecta el material plástico en la cavidad del molde una vez que alcanza la temperatura y consistencia adecuadas, donde se enfría y endurece para obtener el resultado deseado.
Para mantener una producción constante y de alta calidad, la unidad de inyección de plástico, que es una parte crucial del proceso de moldeo por inyección, debe gestionarse adecuadamente.
Unidad de sujeción de moldes
Durante el moldeo por inyección, las dos mitades del molde deben cerrarse herméticamente y mantenerse unidas mediante el dispositivo de sujeción. La unidad aplica y mantiene la fuerza de sujeción necesaria para mantener las mitades firmemente unidas e impedir que el material plástico se escape de la cavidad.
La unidad de sujeción del molde está compuesta por una platina fija y una platina móvil, acopladas a un sistema hidráulico o mecánico. Ambas platinas se unen al colocar el molde en la máquina, y se aplica una fuerza de sujeción para mantenerlo cerrado.
La fuerza de sujeción necesaria varía según el tamaño, la complejidad, el tipo de plástico utilizado y el molde. Para garantizar una fabricación segura y eficaz, la unidad de sujeción del molde, parte crucial del proceso de moldeo por inyección, debe supervisarse rigurosamente.
Procesos: Moldeo por inyección de polímeros termoplásticos
El proceso de moldeo por inyección de polímeros termoplásticos normalmente implica lo siguiente:
El molde
El moldeo por inyección de polímeros termoplásticos depende en gran medida del molde de inyección. Este es un dispositivo que se utiliza para moldear plástico fundido y obtener el producto final deseado. La cavidad y el núcleo, los dos componentes principales del molde, suelen construirse para que encajen y creen una forma tridimensional.
Tras inyectarse en la cavidad del molde, el material plástico se enfría y endurece para adoptar la forma del molde. La forma y el tamaño finales del producto están determinados por el diseño del molde, lo que lo convierte en un componente crucial del proceso de moldeo por inyección.
El molde debe desarrollarse cuidadosamente para garantizar que el material plástico fluya sin esfuerzo en cada cavidad y que el proceso de enfriamiento sea rápido y uniforme. Además, el molde debe construirse con materiales que soporten las altas temperaturas y presiones del proceso de moldeo por inyección.
Dado que el molde es reutilizable durante la inyección, permite crear numerosas piezas idénticas. Para mantenerlo en buen estado y seguir produciendo piezas de alta calidad, es posible que deba limpiarse y mantenerse regularmente.
Molde de dos placas
En la inyección de polímeros termoplásticos, el molde de dos placas es un tipo típico de molde. Consta de dos partes fijadas a las dos placas de la máquina de moldeo: la mitad de la cavidad y la mitad del núcleo. El molde de dos placas se denomina así porque tiene un diseño de dos partes con una línea divisoria que separa las dos porciones del molde.
La función del molde de dos placas es moldear el plástico fundido hasta obtener la forma final requerida. El material plástico se inyecta en la mitad de la cavidad del molde a través de una compuerta en la línea de separación. La cavidad se llena con material plástico, que luego se deja enfriar y solidificar. El producto terminado se libera una vez que se abren las dos mitades del molde.
Dado que solo necesita dos placas y unos pocos componentes sencillos, el molde de dos placas es un tipo de molde bastante fácil y económico. Funciona bien para componentes con geometría sencilla, incluyendo curvas planas o redondeadas.
Sin embargo, podría no ser adecuado para piezas con geometrías más complejas, ya que llenar la cavidad con plástico puede resultar complicado en estas circunstancias. En el moldeo por inyección, el molde de dos placas es versátil y se utiliza con frecuencia, especialmente para piezas sencillas y series de producción pequeñas.
Molde de tres placas
El molde de tres placas es uno de los moldes utilizados en el moldeo por inyección de polímeros termoplásticos. Comparado con el molde de dos placas, ofrece más características y versatilidad gracias a sus tres placas: dos móviles y una estable.
El propósito del molde de tres placas es moldear las piezas de plástico inyectadas para obtener la forma final requerida. El material plástico se inyecta en la cavidad del molde a través de una compuerta en la línea de separación.
Una vez que el plástico fundido se encuentra en la cavidad del molde, las dos placas móviles se separan de la placa fija, lo que permite la expulsión del objeto plástico del molde. La tercera placa del molde de tres placas, situada entre la cavidad y la mitad del núcleo, se denomina placa de deslizamiento o subplaca.
Con esta placa, se crea un sistema de canal único que permite dirigir el flujo de material plástico a diversas cavidades o ubicaciones dentro de una misma cavidad. Como resultado, el proceso de moldeo por inyección es más flexible y eficaz.
Al producir piezas más grandes, donde el uso de un molde de dos placas resultaría en un tamaño mayor o requeriría la instalación de características adicionales como elevadores, se suele emplear el molde de tres placas. Al incluir varias cavidades en el diseño del molde, este permite fabricar varias piezas en un solo ciclo.
El molde de tres placas es un tipo de molde versátil y eficaz que se utiliza con frecuencia en el proceso de moldeo por inyección, especialmente para piezas y series de producción más grandes.
Reutilización de la matriz y el canal en moldes de dos y tres placas
El material utilizado, la geometría de la pieza y las cualidades deseadas del producto final influyen en la cantidad de bebederos y canales que se pueden reutilizar en el moldeo por inyección. La reutilización de bebederos y canales es frecuente en la industria del moldeo por inyección porque permite reducir costos y desperdicios.
Además, la mazarota y el canal se fijan normalmente al objeto moldeado en un molde de dos placas, y el conjunto se expulsa del molde. Posteriormente, la pieza puede separarse manualmente de la mazarota y el canal, lo que permite su uso en otros ciclos de moldeo.
La reutilización de la mazarota y el canal de colada podría requerir procedimientos de procesamiento adicionales, como el pulido o la refundición, para garantizar que el material esté en condiciones adecuadas para su reutilización. En un molde de tres placas, el procedimiento de expulsión separa la mazarota y el canal de colada del objeto moldeado, y la mazarota suele reutilizarse en ciclos de moldeo consecutivos.
La placa del canal suele ser desmontable, lo que facilita el acceso al sistema de canales y la reutilización de la mazarota y el canal. Es fundamental recordar que la reutilización de la mazarota y el canal puede afectar significativamente la consistencia y la calidad del producto final.
Sin embargo, los materiales reutilizados podrían presentar impurezas o problemas de consistencia que afecten la resistencia o durabilidad del plástico. Para lograr productos consistentes y de alta calidad, se requiere una supervisión continua del proceso de moldeo y de la calidad del material reciclado.
En general, la industria del moldeo por inyección reutiliza la mazarota y el canal de colada en moldes de dos y tres placas, lo que puede ayudar a reducir costos y desperdicios. Garantizar que la calidad y las cualidades del producto final no se vean comprometidas requiere una planificación y una gestión rigurosas.
Máquinas de moldeo por inyección
Las máquinas utilizadas para el proceso de moldeo por infección incluyen las siguientes:
Unidades de inyección
La unidad de inyección, que funde e inyecta el material plástico en el molde, es una parte crucial de una máquina de moldeo por inyección. Sus componentes típicos son el cilindro, el calentador, el tornillo o émbolo, la tolva y la unidad de inyección.
Antes de introducirlo en el barril, el material plástico se introduce en la tolva y se mantiene allí. El tornillo o émbolo móvil y el calor del calentador funden y homogeneizan el plástico dentro del barril. A medida que avanza, el material plástico fundido se inyecta en el molde a través de una compuerta accionada por el tornillo o émbolo.
La unidad de inyección regula con precisión la temperatura, la presión y el caudal del material plástico durante todo el proceso de moldeo por inyección. Esto garantiza que el material plástico se homogeneice uniformemente, se funda correctamente y se inyecte en el molde.
También es posible modificar la velocidad, la presión y el volumen de la unidad de inyección, lo cual es crucial al moldear objetos con geometrías complejas o tolerancias exigentes. Dependiendo de la aplicación, el tipo y el tamaño de la unidad de inyección pueden variar; algunas máquinas están diseñadas para la producción a gran escala y otras para el moldeo preciso o a pequeña escala.
La unidad de inyección es crucial para generar productos plásticos de alta calidad y, a menudo, es uno de los componentes más importantes para definir el rendimiento y las capacidades de una máquina de moldeo por inyección.
Máquina de tornillo alternativo
Un dispositivo de moldeo por inyección, una máquina de tornillo reciprocante, funde e inyecta material plástico en el molde mediante un tornillo reciprocante. Gracias a su adaptabilidad, eficacia y capacidad para crear productos plásticos de alta calidad, este equipo se utiliza frecuentemente en el sector del moldeo por inyección.
Idealmente, el moldeo por inyección consiste en fundir e inyectar materiales termoplásticos en un molde mediante una máquina de tornillo reciprocante. Los gránulos de plástico se introducen en el cilindro de la máquina mediante el tornillo reciprocante y se funden, generando así presión y calor.
Después de fundirse, el plástico se inyecta en el molde mediante un tornillo a alta presión para darle al producto terminado la forma deseada.
Máquina plastificadora de tornillo o máquina de dos etapas
La máquina de dos etapas es una máquina de moldeo por inyección que utiliza dos unidades de inyección independientes: una para fundir el material plástico y otra para inyectarlo en el molde.
La fusión y preparación para la inyección del material plástico se conoce como la primera etapa, o "plastificación". En esta etapa, un tornillo reciprocante genera calor y presión que funden el plástico a medida que se introduce en la unidad de inyección principal de la máquina.
El material plástico fundido se bombea al molde durante la segunda etapa, también llamada etapa de dosificación. Este paso implica trasladar el plástico fundido de la unidad de inyección primaria a la unidad de inyección secundaria, donde se inyecta bajo presión sólida en el molde.
Las piezas grandes y complejas se producen con frecuencia utilizando máquinas de dos etapas porque proporcionan un control superior del proceso de moldeo y permiten una inyección más precisa del material plástico en el molde.
Unidades de sujeción
Las siguientes unidades de sujeción se utilizan para fabricar piezas moldeadas por inyección:
Abrazaderas de palanca
Para mantener unidas las dos partes del molde durante el proceso de inyección, se emplean abrazaderas de palanca. Estas abrazaderas generan una fuerte fuerza de sujeción que garantiza que el molde permanezca cerrado y correctamente orientado durante la inyección del material plástico fundido.
Las abrazaderas de palanca aumentan la fuerza de sujeción que se aplica al molde mediante un sistema de varillaje. Este sistema genera una ventaja mecánica al accionar la abrazadera, aumentando la fuerza aplicada al molde. Como resultado, las abrazaderas pueden aplicar mucha fuerza con una pequeña fuerza de entrada.
Además, las abrazaderas de palanca son las preferidas en el moldeo por inyección porque proporcionan una fuerza de agarre robusta y fiable, que puede ajustarse para adaptarse a las necesidades específicas del proceso de moldeo. Además, se acoplan y desacoplan rápidamente y son fáciles de usar, lo que contribuye a un ciclo de moldeo más corto.
Abrazaderas Hidráulicas
Las abrazaderas hidráulicas se emplean frecuentemente en el moldeo por inyección para mantener unidas las dos mitades del molde durante el proceso de inyección. Para aplicar una fuerte fuerza de sujeción al molde y mantenerlo firmemente cerrado y alineado durante la inyección del material plástico fundido, las abrazaderas hidráulicas utilizan presión hidráulica.
El sistema hidráulico convencional del mecanismo de sujeción está compuesto por una bomba hidráulica, válvulas de control y cilindros. Los cilindros mueven la placa de sujeción o la placa de montaje del molde cuando se activa el sistema hidráulico, aplicando presión al molde durante el proceso.
Abrazaderas hidromecánicas
Para mantener juntas las dos partes del molde durante el proyecto de moldeo por inyección, el moldeo por inyección utiliza abrazaderas hidromecánicas, también conocidas como abrazaderas de asistencia de palanca.
Al combinar un sistema hidráulico para iniciar el proceso de sujeción y un mecanismo de palanca mecánico para aumentar y mantener la fuerza de sujeción, las abrazaderas hidromecánicas combinan los beneficios de los métodos de sujeción hidráulicos y mecánicos.
Un cilindro hidráulico que mueve la placa de sujeción hacia la placa fija genera la fuerza de sujeción. Una vez alcanzada una determinada fuerza de sujeción, el cilindro hidráulico se bloquea y el mecanismo de palanca mecánico asume el control para continuar aplicando la fuerza de sujeción.
