Enfriamiento de moldes de inyección: optimización del tiempo y la calidad del ciclo

Diseño del sistema de enfriamiento de moldes de inyección

El sistema de refrigeración garantiza una refrigeración uniforme y un control de temperatura eficiente al diseñar su molde de inyección. Esto no sólo afecta la calidad de la pieza moldeada sino que también influye significativamente en el tiempo del ciclo y la eficiencia de enfriamiento. Los deflectores, los burbujeadores y los pasadores térmicos son estrategias de enfriamiento especializadas que se utilizan para optimizar la distribución de la temperatura en los moldes de inyección, especialmente en áreas difíciles a las que los canales perforados regulares no pueden llegar de manera efectiva. Mejoran la eliminación de calor al aumentar la superficie de contacto del refrigerante o utilizar la transferencia de calor por cambio de fase. El diseño adecuado de estas características es fundamental para lograr un enfriamiento uniforme de las piezas y minimizar los tiempos de ciclo. Ahora profundicemos en sus funciones únicas:

Deflectores

• Un deflector es un canal de enfriamiento perforado perpendicularmente a una línea de enfriamiento principal, con una cuchilla que separa el canal en dos pasajes semicirculares.
• El refrigerante fluye en un lado de la pala desde la línea principal, gira alrededor de la punta hacia el otro lado y luego regresa a la línea principal.
• Los deflectores aumentan la superficie que el refrigerante puede alcanzar en áreas que normalmente carecerían de refrigeración.
• La lámina de metal que forma el deflector se puede torcer en forma de hélice para diámetros de 12 a 50 mm para proporcionar una distribución de temperatura más homogénea.
• Los núcleos en espiral de uno o dos tramos son otro desarrollo de los deflectores.

Burbujeadores

• Un burbujeador es similar a un deflector pero reemplaza la cuchilla con un tubo pequeño.
• El refrigerante fluye hacia la parte inferior del tubo y “burbujea” por la parte superior, luego fluye hacia abajo por el exterior del tubo de regreso al canal principal.
• Los burbujeadores proporcionan el enfriamiento más eficaz para núcleos delgados.
• Los diámetros interior y exterior del burbujeador deben tener una relación de 0,707 para lograr la misma resistencia al flujo.
• Los burbujeadores también se pueden utilizar para enfriar secciones de moldes planos que no pueden acomodar canales perforados.

Pasadores térmicos

• Un pasador térmico es una alternativa a los deflectores y burbujeadores que consisten en un cilindro sellado lleno de fluido.
• El fluido se vaporiza a medida que extrae calor del molde y se condensa a medida que libera calor al refrigerante de forma continua.
• Los pasadores térmicos tienen una eficiencia de transferencia de calor casi 10 veces mayor que los insertos de cobre o aleación de cobre.
• Se deben evitar los espacios de aire entre el pasador térmico y el molde o rellenarlos con un sellador altamente conductor para una conducción óptima del calor.

Diferentes tipos de sistemas de enfriamiento de moldes de inyección

El sistema de refrigeración adecuado garantiza una distribución uniforme de la temperatura, minimiza la deformación y la contracción y promueve la eficiencia energética y la eficacia de la refrigeración.

Sistemas enfriados por agua

Los sistemas enfriados por agua son el método de enfriamiento más utilizado en el moldeo por inyección debido a su eficiencia y eficacia en la eliminación del calor. Estos sistemas hacen circular agua fría a través de canales dentro del molde, absorbiendo el calor del molde y del plástico fundido. Este método es particularmente eficaz para moldes complejos y materiales sensibles a la temperatura, ya que proporciona excelentes capacidades de control de temperatura y absorción de calor.

Sistemas enfriados por aire

Los sistemas enfriados por aire utilizan ventiladores o sopladores para disipar el calor de la superficie del molde mediante convección. Este método es más sencillo y menos costoso de implementar en comparación con los sistemas refrigerados por agua. La refrigeración por aire es adecuada para diseños de moldes menos complejos y materiales que son menos sensibles a las fluctuaciones de temperatura. Sin embargo, es menos eficiente en la absorción de calor y el control de la temperatura en comparación con los sistemas refrigerados por agua.

Sistemas enfriados por aceite

Los sistemas enfriados por aceite se utilizan en escenarios donde se requiere un enfriamiento muy rápido. Estos sistemas hacen circular aceite, que puede eliminar el calor de manera más eficiente que el aire. El enfriamiento por aceite es generalmente más costoso que el enfriamiento por agua o aire, pero se prefiere en grandes operaciones de moldeo por inyección o para materiales que necesitan una transición muy rápida de temperaturas altas a bajas.

Sistemas de enfriamiento criogénico

Los sistemas de enfriamiento criogénico utilizan sustancias a temperaturas extremadamente bajas, como nitrógeno líquido, para enfriar rápidamente el molde. Este método avanzado puede reducir significativamente el tiempo de enfriamiento y el consumo de energía, pero generalmente se reserva para aplicaciones especiales debido a las complejidades y costos involucrados.

Sistemas de enfriamiento de medios mixtos

Para personalizar la gestión térmica, es posible que encuentre sistemas de refrigeración de medios mixtos que combinen diferentes medios de refrigeración, como aire y agua. Estos sistemas híbridos tienen como objetivo aprovechar los beneficios de cada medio, como el rápido enfriamiento del agua con la simplicidad de los sistemas de aire, optimizando la eficiencia para aplicaciones específicas de moldeo por inyección.

El impacto del enfriamiento del molde de inyección en los productos moldeados

La fase de enfriamiento en el proceso de moldeo por inyección juega un papel crucial en la determinación de la calidad, la eficiencia y el éxito general de los productos moldeados. Esta fase impacta directamente varios aspectos del producto final, incluido el ciclo de moldeo, la modalidad, la precisión dimensional y las propiedades mecánicas.

Ciclo de moldeo

El tiempo de enfriamiento es una parte importante del ciclo de moldeo por inyección y representa aproximadamente entre 50% y 80% del tiempo total del ciclo. La refrigeración eficiente es esencial para reducir el tiempo del ciclo de moldeo, aumentando así la eficiencia y el rendimiento de la producción. Un sistema de enfriamiento bien diseñado puede acortar significativamente el tiempo de enfriamiento sin comprometer la calidad del producto moldeado, lo que conduce a tasas de producción más rápidas y menores costos de fabricación.

Modalidad

La modalidad de un producto moldeado se refiere a sus características físicas y estéticas, incluido el acabado superficial, la deformación y la presencia de defectos como marcas de hundimiento o líneas de soldadura. La fase de enfriamiento influye en estas características al afectar la forma en que el material se solidifica dentro del molde. El enfriamiento uniforme y controlado puede prevenir defectos y garantizar un acabado superficial de alta calidad. Por el contrario, un enfriamiento desigual puede provocar deformaciones y otros defectos que comprometan la apariencia y funcionalidad del producto.

Precisión dimensional

La precisión dimensional es fundamental para el rendimiento y el montaje de piezas moldeadas por inyección. La fase de enfriamiento afecta directamente la contracción y deformación del material, lo que a su vez afecta la precisión dimensional del producto final. Un enfriamiento adecuado garantiza una contracción uniforme y minimiza la deformación, lo que da como resultado piezas que cumplen con especificaciones dimensionales precisas. Se pueden optimizar factores como la temperatura del molde, el diseño del canal de enfriamiento y el medio de enfriamiento para lograr la precisión dimensional deseada.

Propiedades mecánicas

La fase de enfriamiento también influye en las propiedades mecánicas de los productos moldeados por inyección, como la resistencia, la rigidez y la resistencia al impacto. El enfriamiento rápido o desigual puede inducir tensiones residuales dentro del material, reduciendo potencialmente la resistencia y aumentando la susceptibilidad a agrietarse o fallar bajo carga. El enfriamiento controlado puede promover una cristalización uniforme en polímeros semicristalinos y minimizar las tensiones residuales, mejorando así las propiedades mecánicas del producto final.

En conclusión, la fase de enfriamiento en el moldeo por inyección es fundamental para garantizar la eficiencia del ciclo de moldeo, la calidad y modalidad de los productos moldeados, su precisión dimensional y sus propiedades mecánicas. Un sistema de refrigeración bien diseñado, adaptado a los requisitos específicos del material y de la pieza que se está moldeando, es esencial para producir productos moldeados por inyección de alta calidad que cumplan o superen los estándares estéticos y de rendimiento.