Aspectos Fund Amen Tales en La Const de Moldes

ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES

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Si se observa críticamente un gran número de moldes de inyección, resultan determinados grupos y clases que se diferencian entre sí por su construcción completamente diferente. Tal clasificación, si es que quiere ser comprensible, no puede contener todas las posibilidades de combinación entre los diferentes grupos y clases. Es posible que nuevas experiencias y resultados obliguen a una ampliación de la misma.

Datos:

Forma de la pieza, requerimientos volumen del pedido, cantidad/tiempo

1

Número de cavidades

Selección de la máquina de inyección

Forma de ejecución del molde

2

Molde de dos placas Canal caliente

Canal frío

Molde de tres placas

Colada normal

Canal caliente

(Canal frío)

Situación de las cavidades

3

Distribución simétrica

Distribución en serie

Distribución en serie

Sistema de colada

4 Normal

Punto

Laminar

(Película)

Rectángulo

Disco, paraguas

Sistema de regulación de la temperatura

5

Superficies Aceites

Figuras

Resistencias eléctricas

Agua

Aceite

Aire

Agua

Sistemas de extracción

6 Extractores

Segme. (anillo o marco)

Aire

Mordazas, correderas

Sistemas de salida de gases (o ventilación)

7

Nivel de partición

Postizos interpuestos

Canales

Canales

Extractores

Láminas

Espigas sinteri.

Materiales de construcción Base del molde

Postizos o placas

Figuras

8 Aceros de temple integral, de cementación, de bonificación, sin alear

Aceros de temple integral, de cementación, de bonificación

Aceros de temple integral, de cementación, (nitruración)

Determinación de la contracción

9 Forma de la pieza

Sistema de colada

Condiciones de elaboración

Construcción Figura 1.1 Esquema para la construcción metódica y planificada de moldes de inyección de plástico MO CON ASP DES Aspectes fonamentals / aspectes

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Esta clasificación ya cumple con su objetivo si transmite de forma clara y detallada las experiencias adquiridas hasta ahora en la construcción de moldes de inyección. Al tratar un nuevo problema, el proyectista puede ver cómo se ha construido o se ha de construir un molde en casos similares. Sin embargo, el proyectista siempre tratará de evaluar las experiencias y construir algo mejor, en lugar de copiar la anterior ejecución. Una exigencia elemental de cada molde que ha de utilizarse en una máquina automática es que las piezas se desmoldeen automáticamente sin necesidad de una operación adicional (separación de la colada, operación para determinadas realizaciones, etc.). La clasificación de moldes de inyección se rige lógicamente por las características principales de construcción y función. Estas son: El tipo de colada y su separación, El tipo de expulsión de las piezas inyectadas, La existencia o no de contrasalidas exteriores en la pieza a inyectar, El tipo de desmoldeo.

La figura 1.1 representa un procedimiento para el desarrollo metódico y planificado de moldes de inyección. Para la construcción y dimensionado de piezas de inyección y sus correspondientes moldes se utiliza cada vez con mayor frecuencia el método de elementos finitos (FEM), así como procedimientos de cálculo como Cadform, Cadmould, Moldflow, etc. Con estos métodos se puede reducir el tiempo de desarrollo y los costos, así como optimizar la funcionalidad de las piezas. Sólo cuando se han determinado la pieza a inyectar y todas las exigencias que influyen en el diseño de un molde, se puede ejecutar la construcción definitiva de éste.

CLASIFICACIÓN DE MOLDES DE INYECCIÓN La norma DIN E 16 750 «Moldes de inyección para materiales plásticos» contiene una división de los moldes según el siguiente esquema: Molde estándar (molde de dos placas), Molde de mordazas (molde de correderas), Molde de extracción por segmentos, Molde de tres placas, Molde de pisos (molde sandwich), Molde de canal caliente. Análogamente a los moldes de canal caliente para la inyección de materiales termoplásticos existen moldes de canal frío para la inyección sin colada de materiales termoestables.

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Si no es posible la disposición de canales de distribución en el plano de partición, o si se han de unir centralmente las piezas de un molde con cavidades múltiples, se requiere un segundo plano de separación para el desmoldeo del distribuidor solidificado (molde de tres placas) o una alimentación del material a través de un sistema de canal caliente. En moldes de pisos se montan prácticamente dos moldes en serie en el sentido de cierre, sin que se requiera el doble de fuerza de cierre. La condicion previa para este tipo de moldes es una elevada cantidad de piezas relativamente fáciles, como por ejemplo piezas de forma plana. Como ventaja esencial se han de mencionar los bajos costos de producción. Los moldes de pisos hoy se equipan sin excepción con sistemas de canal caliente con extremas exigencias, sobre todo en lo que al equilibrio térmico (homogeneidad térmica) se refiere. Para la extracción de las piezas se utilizan preferentemente extractores de tipo pasador cilíndrico. Frecuentemente también asumen la función de purgar el aire o gas de la cavidad correspondiente. Desde que la técnica de electroerosión por penetración se aplica para la fabricación de moldes, se han acentuado los problemas de oclusión de gases en las cavidades. Si antes las cavidades se componían de varias partes con la posibilidad de una salida de gases eficaz en las superficies de contacto entre estas partes, hoy es posible en muchos casos fabricar una cavidad a partir de un bloque macizo utilizando la técnica de electroerosión por penetración. Por lo tanto se ha de asegurar que la inyección desplace totalmente los gases. También se han de evitar oquedades a causa de los gases, sobre todo en puntos críticos. Una cavidad mal purgada puede producir una cascarilla de recubrimiento en el molde, o puede producir el efecto Diesel y, en última consecuencia, generar problemas de corrosión. El tamaño de un orificio de ventilación depende en gran medida de la viscosidad del material a inyectar. La anchura de estos orificios oscila entre 1/100 y 2/100 mm. Con materiales de viscosidad extremadamente baja pueden ser suficientes orificios de ≥ 1/1000 mm. de anchura. Se ha de tener en cuenta que donde existan estos orificios tan pequeños no es posible, por lo general, una ventilación eficaz. Las partes móviles del molde se han de guiar y centrar. Las columnas de guía de una placa móvil en una máquina de inyección son, como mucho, un preajuste basto. Es necesario siempre un «ajuste interno» del molde de inyección. Los moldes de inyección se fabrican generalmente con aceros para herramientas. En función de los materiales a inyectar se ha de seleccionar cuidadosamente el material a utilizar. Las exigencias respecto a estos aceros son, entre otras: alta resistencia al desgaste, alta resistencia a la corrosión, alta fiabilidad de las cotas (ver también apartado 1.10).

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES CLASIFICACIÓN DE COLADAS Y ENTRADAS

Sistemas de colada fría Según DIN 24 450 se diferencia entre: Colada, como componente de la pieza inyectada, pero que no forma parte de la pieza propiamente dicha, Canal de colada, definido desde el punto de introducción de la masa plastificada en el molde hasta la entrada, Entrada, como sección del canal de colada en el punto donde se une con la cavidad del molde.

El camino del material hasta la cavidad debería ser lo más corto posible para, entre otras cosas, minimizar las pérdidas de presión y de calor. El tipo de ejecución y la situación de la colada/sección de entrada tienen mucha importancia respecto a: fabricación económica, propiedades de la pieza inyectada, tolerancias, uniones, tensiones propias del material, etc. A continuación se expone un resumen de los tipos de sistemas de coladas y entradas frías más usuales. Colada cónica, con o sin barra Se aplica por lo general para piezas de espesores de pared relativamente gruesos, y también para la transformación de materiales de elevada viscosidad en condiciones térmicamente desfavorables. La barra ha de separarse después del desmoldeo de la pieza.

α = ángulo de desmoldeo, s = espesor de pared, d = colada cónica (diámetro), d ≥ s, d > 0.5

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Entrada puntiforme (o capilar) A diferencia de la colada de barra, la colada de sección puntiforme se separa generalmente de forma automática. Si molestan los pequeños restos de esta sección, «d» puede tener la forma de una pequeña cavidad lenticular en la superficie de la propia pieza. Para la explulsión automática de una colada cónica con sección puntiforme se utilizan las boquillas neumáticas de uso general.

Punto de ruptura

Entrada puntiforme d ≤ 2/3 s

Colada de paraguas La colada de paraguas es adecuada para la fabricación, por ejemplo, de cojinetes de fricción con una precisión de redondez elevada, evitando además al máximo la existencia de líneas de unión. Las desventajas son el apoyo unilaterial del noyo central y la necesidad de operaciones de mecanizado para eliminar la colada.

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Colada de disco Aquí se unen preferentemente piezas cilíndricas por el interior, sin líneas de unión residuales. En el caso de materiales fibrosos de refuerzo (por ejemplo fibras de vidrio), la colada de disco puede favorecer la tendencia a la contracción. La colada se ha de eliminar después del desmoldeo. Entrada laminar o de cinta

Para fabricar piezas planas con un mínimo de contracción y de tensión es aconsejable la entrada en forma de cinta. Con una anchura igual a la de la pieza, este tipo de entrada origina una distribución homogénea del frente de la colada. Un cierto adelantameniento del material líquido en el sector de la colada de barra se puede compensar con la corrección de la sección de entrada. Pero en el caso de moldes sencillos la entrada está situada fuera del eje de gravedad de la pieza, lo que puede conducir a un desgaste del molde y formación de cascarilla. La lámina de entrada es cizallada generalmente, por lo que no impide una fabricación automática. Entrada de túnel o submarina

Entrada de cinta preferentemente para piezas de gran superficie.

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Según la disposición, la entrada es separada de la colada al abrir el molde o por medio de una arista cortante en el momento de expulsar la pieza. La entrada de túnel es adecuada para la inyección lateral de las piezas. Sin tener en cuenta los posibles problemas por obturación precoz, la entrada de túnel permite secciones muy pequeñas, y con ello se consiguen marcas residuales casi invisibles sobre la pieza. Cuando se inyectan materiales abrasivos, la arista de corte está sometida a un mayor desgaste, lo cual conduce a problemas de separación de la colada.

Entrada de túnel (o submarina)

Los canales de distribución se han de construir de la forma más recta posible, evitando cualquier recodo

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innecesario, para conseguir que, independientemente de la situación, las cavidades de un molde múltiple se llenen de forma simultánea y homogénea (suponiendo que las cavidades son idénticas) y que las cavidades dispongan de un mismo tiempo de conformación.

Distribuidor en estrella (A) y distribuidor en anillo (B)

Distribuciones en forma de anillo o de estrella ofrecen la ventaja de distancias iguales y cortas. Pero están en desventaja cuando, por ejemplo, se han de construir correderas. Aquí se ofrecen las distribuciones en serie (véase figura a continuación), con la desventaja de que las distancias son desiguales. Pero esta desventaja se puede compensar ampliamente con un equilibrado artificial, por ejemplo con la ayuda del análisis Moldflow. En este análisis se varían los diámetros de los canales pero no las secciones de las entradas correspondientes. La figura 1.9B muestra un distribuidor en serie con equilibrado natural. Pero por lo general esta disposición muestra una relación relativamente desproporcionada del volumen de la pieza respecto al volumen de los canales de distribución.

A: longitud de colada desigual B: longitud de colada constante

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Moldes de canal caliente 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. Con una ejecución correcta, 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 como, por ejemplo, parachoques para automóviles. La fabricación óptima de piezas en moldes de pisos sólo es posible utilizando la técnica de canal caliente. Eliminando completamente el subdistribuidor de solidificación, se puede aprovechar mejor el volumen de una máquina de inyección. En este sentido se puede reducir el tiempo de llenado, lo cual significa una reducción del tiempo de ciclo. Los principios de construcción de los distintos sistemas de canal caliente pueden ser muy diferentes. Esto es válido tanto para el bloque de distribución como para las boquillas de canal caliente (bebederos), cuyo tipo y forma son de gran importancia según las propiedades de la pieza a inyectar (tabla 1).

Elementos *

Tipo de ejecución

Bloque de distribución del canal caliente

calentamiento exterior calentamiento interior

Boquillas de canal caliente

calentamiento externo directo calentamiento externo indirecto calentamiento interno directo calentamiento interno indirecto calentamiento interno y externo

Tipo de boquillas de canal caliente

boquillas abiertas, con y sin punta conductora de calor (torpedo) punta conductora de calor (torpedo) cierre de aguja neumático o hidráulico

* Denominaciones según DIN E 16 750, edición julio 1988

Los diferentes sistemas de canal caliente no son necesariamente adecuados de forma similar para todos los tipos de termoplásticos, aun cuando así se diga a menudo. Como criterior especial debería utilizarse el tratamiento delicado del material. Esto obliga a aplicar principios de construcción complejos en el aspecto térmico. En este sentido, los moldes de canal caliente son más complicados y, frecuentemente, también más propensos a las averías que los moldes convencionales. Por lo demás, para estos moldes se han de

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES aplicar de forma amplia las normas de la mecánica de precisión. El molde ha de estar preparado para materiales con propiedades corrosivas y/o abrasivas. También se ha de tener en cuenta, por ejemplo, la incompatibilidad del contacto del material con el cobre y sus aleaciones, debido a que puede conducir a síntomas de descomposición catalítica. Los fabricantes ofrecen sistemas equipados en este sentido. Debido a su mejor comportamiento térmico, se deberían preferir los sistemas de canal caliente con regulación de temperatura continua en lugar de los de temperatura programada. En moldes pequeños y, sobre todo, en moldes mayores con bloques de distribución de gran tamaño, se aplica un equilibrio «natural» o «artificial» de los canales con el objetivo de una homogeneización de la presión o para equilibrar las pérdidas de presión. En el equilibrado «natural» se ha elegido la misma longitud, por lo general, de los canales en el distribuidor. En el equilibrado «artificial» se consigue el objetivo por medio de la variación correspondiente de los diámetros de los canales de distribución. El equilibrio natural tiene la ventaja de la independiencia de los parámetros de trabajo, como son la temperatura y la velocidad, pero significa un bloque de distribución más complejo, para que por lo general se ha de distribuir el material a través de varios pisos. Un sistema óptimo de canal caliente ha de permitir un cambio de material en el menor tiempo posible (cambio de color), ya que el material que no se encuentre en su punto óptimo puede limitar las propiedades de la pieza. Las boquillas de canal caliente abiertas favorecen «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 (retroceso del husillo antes de abrir el molde), que es posible en todas las máquinas de inyección de tecnología actual, o también con ayuda de una cámara de succión del material en el bebedero, se puede solucionar este problema. Pero la descompresión siempre ha de realizarse en el límite inferior, para evitar de forma segura la aspiración de aire atmosférico en la colada, canal de colada o en la sección de entrada (evitar el efecto Diesel). Aunque la técnica del canal caliente ha alcanzado unas cotas de tecnología elevadas, el usuario ha de tener siempre en cuenta que requiere un costo mayor de mantenimiento debido al personal especialmente cualificado.

Sistemas de canal frío Análogamente a la denominada elaboración «sin colada» de materiales termoplásticos, también se pueden elaborar termoestables y elastómeros en moldes de canal frío sin mazarota. Esto es muy importante debido a que, por lo general, las mazarotas no se pueden regranular. Un canal frío ha de cumplir la finalidad de mantener los termoestables o elastómeros a un nivel de temperatura que se evite la solidificación. De esta forma, las exigencias respecto a un sistema de canal frío son muy elevadas: el gradiente de temperatura en el sistema ha de ser lo más pequeño posible y el aislamiento térmico del molde y del canal frío ha de ser óptimo para evitar con seguiridad la solidificación del material. Si a pesar de ello surgen problemas en la aplicación, el molde se ha de construir de forma que éstos puedan ser eliminados con el mínimo costo. En los apartados 1.12 y 1.13 se describen con mayor detalle las posibles ejecuciones de moldes de canal frío.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES CONTROL DE TEMPERATURA EN LOS MOLDES DE INYECCIÓN Según el tipo de plástico a inyectar, el molde se ha de calentar o enfriar. Esta finalidad la cumple el control de temperatura del molde. Para la transmisión térmica se utiliza normalmente agua o aceite, mientras que en el caso de termoestables se utiliza también un calentamiento del molde con resistencias eléctricas. Un control de temperatura óptimo es de máxima importancia. Tiene influencia directa sobre la calidad y el aprovechamiento de las piezas inyectadas. El tipo y la ejecución del ajuste de la temperatura influye en: La deformación de las piezas. Válido sobre todo para materiales parcialmente cristalinos, El nivel de tensiones propias en la pieza inyectada y su fragilidad. En caso de termoplásticos amorfos puede aumentar la formación de grietas por tensión, El tiempo de enfriamiento y el tiempo del ciclo.

La rentabilidad del molde puede ser enormemente influenciada de esta forma. Los moldes para la inyección de termoplásticos amorfos no son necesariamente adecuados para la inyección de materiales parcialmente cristalinos. Una mayor contracción durante el proceso, tal como sucede con los materiales parcialmente cristalinos, se ha de compensar, en la mayoría de los casos, con una distribución de temperatura más homogénea y más intensiva. Esto exige una regulación separada, por ejemplo, en cantos o esquinas. La distribución de temperatura no debe ser alterada por la situación de extractores, correderas, etc. Además la máxima diferencia entre la temperatura de salida y la de entrada del medio refrigerante no debería sobrepasar los 5 K. De esta forma es prácticamente imposible la unión en serie de varios circuitos de regulación. En la mayoría de los casos la mejor alternativa es la conexión en paralelo de estos circuitos o la aplicación de circuitos individuales con dispositivos de regulación separados. La medida de contracción durante la elaboración es una función directa de la temperatura de la pared del molde. Diferencias de temperatura en el molde y/o diferentes velocidades de enfriamiento son responsables de la deformación, etc. Si se utiliza agua como medio de refrigeración, se ha de evitar la corrosión y la depositación calcárea en los canales de distribución, ya que de esta forma se reduce la intensidad de la transmisión térmica en el molde.

TIPOS DE EXPULSORES Y DESMOLDEOS Como consecuencia de la contracción durante la inyección, las piezas inyectadas se contraen sobre los machos del molde (esto no es necesariamente válido para materiales termoestables). Para su desmoldeo se aplican diferentes tipos de expulsores: pasadores cilíndricos de expulsión, casquillos de expulsión, placas de extracción, regletas de expulsión, anillos de expulsión, mordazas correderas, separadores por aire comprimido, extractores de plato o de tipo seta.

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El tipo de extractor está en función de la forma de la pieza a inyectar. La presión superficial sobre la pieza a expulsar debe ser la mínima posible para evitar deformaciones. En el caso de extractores del tipo pasador perfilado se ha de evitar que se entregiren. Normalmente, los machos, y también los dispositivos de extracción, están situados en la parte móvil de la máquina de inyección. En algunos casos especiales puede ser conveniente situar los machos (en el lado de inyección) en la parte fija de la máquina. En este caso se requieren dispositivos especiales de extracción. Para el desmoldeo de contrasalidas se requieren por lo general correderas. Las contrasalidas o negativas interiores se pueden realizar por mordazas o correderas interiores o con machos plegables. Las roscas se pueden desmoldear con: mordazas, machos intercambiables, machos plegables, machos roscados, etc.

Las contrasalidas en las que se base el funcionamiento, por ejemplo, de uniones de forma, pueden ser desmoldeadas (forzadamente) sin utilizar correderas, mordazas, etc. Pero se ha de tener en cuenta que la temperatura de desmoldeo es muy superior a la temperatura ambiente, y que la rigidez del material es proporcionalmente baja. Ni la aplicación de las fuerzas de desmoldeo debe producir un alargamiento de la pieza ni el expulsor debe marcarla. Los alargamientos tolerados en los desmoldeos forzados dependen de la ejecución de las contrasalidas y de las propiedades mecánicas del plástico a temperatura de desmoldeo. No se puede generalizar la posibilidad de un desmoldeo forzado (para reducir costos). No obstante, el desmoldeo forzado debería plantearse de forma básica en el diseño del molde correspondiente. Las superficies con texturizado se comportan por lo general como si fueran contrasalidas. Por lo tanto, requieren unos ángulos de desmoldeo que, en caso de no ser suficientes, pueden dañar ostensiblemente la superficie de la pieza. Para evitar tales daños se puede aplicar un valor orientativo: por cada 1/100 mm de profundidad del texturizado se requiere aproximadamente 1º de ángulo de desmoldeo. Los extractores sirven no sólo para el desmoldeo, sino también para la evacuación de los gases de la cavidad. Una salida defectuosa de la cavidad puede tener las siguientes consecuencias: llenado parcial de la cavidad unión defectuosa de frentes de material el denominado efecto Diesel, o sea, daños térmicos de la pieza (quemado). Los problemas de las salidas de los gases surgen sobre todo a mayor distancia de la colada.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES TIPOS DE CONTRASALIDAS El desmoldeo de piezas con contrasalidas (véase apartado 1.4) requiere generalmente medidas técnicas constructivas en el molde, como, por ejemplo, una apertura del molde en varios niveles. Las aperturas adicionales se logran con correderas y mordazas. Los moldes con correderas pueden desmoldear contrasalidas exteriores con ayuda de: columnas inclinadas, correderas de curva, accionamientos neumáticos o hidráulicos.

El desmoldeo de contrasalidas interiores se puede realizar con: correderas inclinadas, machos divididos, que son fijados o desbloqueados por el efecto cuña, machos plegables, que en su estado distensado tienen medidas inferiores a las que poseen en estado abierto.

Si no es posible un desmoldeo de las roscas por medio de mordazas o correderas, o bien si la rebaba de partición molesta, se utilizan útiles de extracción por tornillo. Se aplican: machos de recambio, que son extraídos del molde, machos o casquillos roscados que, por medio de rotación durante el proceso de desmoldeo, dejan libres las roscas en la pieza inyectada. Su accionamiento se realiza por el movimiento de apertura del molde (husillos de rosca, cremalleras) o por medio de unidades de desenroscaso especiales.

El desmoldeo de contrasalidas para pequeñas series también puede realizarse por el sistema de «machos perdidos» (véase apartado 1.6.1). En caso de roscas de fijación es a menudo más económico no desmoldear roscas, sino inyectar la pieza con el agujero y utilizar tornillos de autorroscado.

CONSTRUCCIONES ESPECIALES Moldes con machos perdidos La técnica de machos perdidos se utiliza para la fabricación de piezas con interiores o contrasalidas no desmoldeables. Aquí se usan aleaciones de reutilización con un punto muy bajo de fusión basadas en cinc, plomo, bismuto, cadmio, indio y antimonio, que, según su composición, se funden a temperaturas muy diferentes (el punto de fusión más bajo es, aproximadamente, 50º C). Mediante aplicación de calor (por ejemplo calentamiento por inducción), el macho metálico se puede extraer de la pieza inyectada con muy pocos restos de impurezas y residuos de la inyección.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Moldes prototipo de aluminio La aleación de aluminio-cinc-magnesio-cobre (nº de material 3.43.65) es un material idóneo termoendurecible para la fabricación de prototipos, pero también para la fabricación de series pequeñas y medianas. Las ventajas de utilizar este material son la reducción del peso, la fácil mecanización y la buena conducción térmica respecto al acero, en cuanto a desventajas hay que señalar la baja resistencia mecánica, la baja resistencia al desgaste, la poca rigidez como consecuencia del bajo módulo de elasticidad y el relativamente elevado coeficiente de dilatación térmica. Cabe la posibilidad de combinar ventajosamente las propiedades del aluminio con el acero.

Moldes prototipo de plástico Para reducir los elevados costos de mecanización en la fabricación de moldes, se pueden aplicar resinas endurecibles con moldes sencillos. Reforzando estos moldes con elementos metálicos o con fibras de vidrio, estas resinas pueden cumplir también con exigencias más elevadas. Se ha de tener en cuenta la baja resistencia al desgaste de las resinas. Los moldes fabricados de esta formas sólo sirven para la fabricación de prototipos o para la fabricación de series muy cortas con inyección.

ELEMENTOS NORMALIZADOS EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Para conseguir una fabricación racional de moldes de inyección de plástico se pueden aplicar una larga serie de elementos normalizados con un elevado grado de prefabricación. A ellos pertenecen elementos intercambiables como: placas del molde, placas de fijación, insertos, elementos de guía y de centraje, casquillos y extractores cilíndricos, sistemas de fijación rápida, bloques de canal caliente, boquillas de canal caliente, elementos de calentamiento cilindros de accionamiento, etc. Según las necesidades, estos elementos se pueden suministrar en diferentes materiales. La construcción del molde, así como el diseño de la pieza, se pueden elaborar con programas de ordenador como, por ejemplo, Cadform o Cadmould. Para la fabricación con electroerosión de moldes se ofrecen elementos normalizados para la fabricación de los electrodos de erosión de grafito y cobre electrolítico.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES ESTADO ACTUAL DE LA NORMALIZACIÓN Accesorios normalizados El desarrollo progresivo de los moldes para la fabricación de piezas de inyección de plástico ha de reflejarse también en la normalización. Según la norma DIN E16 750, julio 1988, están normalizados los siguientes accesorios para moldes: Tabla 2. Elementos normalizados según DIN E16 750

Denominación

Norma DIN

Columnas de guía

9825, parte 1

Bebederos

16 752, parte 1

Casquillos de sujección colada

16 757

Casquillos de extracción con cabeza cilíndrica

16 756

Pasadores de extracción con cabeza cilíndrica

1530, parte 1

Pasadores de extracción con cabeza cilíndrica y vástago reducido

1530, parte 2

Pasadores de extracción con cabeza cónica

1530, parte 3

Pasadores de extracción con cabeza cilíndrica, vástago reducido cuadrado (extractores planos) o laminares

1530, parte 4

Molde de inyección para la fabricación de probetas con materiales termoplásticos En 1988 se creó el Banco de Datos Campus (Plásticos 79 (1989) 8, página 713) para la determinación en probeta de las propiedades físicas de termoplásticos de diferentes fabricantes y su comparación directa entre sí. Como ampliación se preparó en el FNK (Comité de normas especiales de plásticos) 304.2 una norma correspondiente para la fabricación de probetas. El molde está compuesto por un molde base con postizos intercambiables en los cuales se encuentran las cavidades para la inyección de las probetas correspondientes (por ejemplo, una doble barra de tracción). El molde está equipado con conectores rápidos para el sistema de ajuste de la temperatura, que permiten un cambio rápido y seguro de los postizos. Para la inyección de materiales a elevada temperatura de fusión sólo se deben aplicar aceros con una alta temperatura de revenido (véase también apartado 1.9). En una estación de precalentamiento se pueden precalentar los postizos a las temperaturas de pared interior del molde, de forma que el cambio de un postizo por otro se puede realizar en el mínimo tiempo posible.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES SELECCIÓN DE LOS MATERIALES Aspectos generales Con el objetivo de conseguir la máxima utilidad es necesario que los materiales usados en la fabricación de moldes tengan las siguientes propiedades:

Alta resistencia al desgaste Para aumentar la rigidez de las piezas inyectadas, éstas se refuerzan con fibras de vidrio, materiales minerales, etc., a gran escala. Estos, así como los pigmentos de color, son altamente abrasivos. Por lo tanto, es de gran importancia la elección del material y/o del recubrimiento de las superficies. Alta resistencia a la corrosión Los componentes agresivos como, por ejemplo, los equipamientos protectores contra el fuego, o el mismo material pueden originar agresiones químicas a las superficies del molde. Junto con los materiales de relleno y de refuerzo con efectos abrasivos pueden surgir daños acumulativos del molde. Es aconsejable utilizar aceros de alta resistencia a la corrosión o con recubrimientos de las superficies (por ejemplo, cromado múltiple). Alta estabilidad de medidas La inyección, por ejemplo, de plásticos de elevada resistencia térmica exige temperaturas internas de la pared del molde de hasta 250º C. Esto presupone la aplicación de aceros con una elevada temperatura de revenido. Si no se tiene en cuenta esta exigencia, se puede producir, en función de la temperatura, un cambio de la estructura del molde, y con ello un cambio de las medidas del mismo. El cambio de medidas debido a tratamientos térmicos (por ejemplo, un temple por cimentación) debe ser mínimo, pero por lo general no se puede evitar (salvo excepciones, tal es el caso de los aceros martensíticos). Un tratamiento térmico de moldes con grandes diferencias de espesor encierra riesgos (deformación, grietas, etc.). Preferentemente se utilizan aceros bonificados que pueden ser mecanizados por arranque de viruta. Por regla general, después de la mecanización se puede suprimir el tratamiento térmico, ya que no será necesario. Pero también es cierto que la dureza y la resistencia mecánica de estos aceros es baja. Por el contrario, si se mecanizan aceros mediante electroerosión, se pueden utilizar templados con la máxima dureza. Buena conductibilidad térmica En el caso de inyectar termoplásticos parcialmente cristalinos, la conductibilidad térmica en el molde adquiere gran importancia. Para influenciar adecuadamente la conducción del calor, se pueden utilizar aceros de diferente aleación. No obstante, esta medida para controlar la termoconducción es relativamente limitada. Respecto a una termoconducción sensiblemente superior del cobre y sus aleaciones, se han de tener en cuenta el bajo módulo de elasticidad, la poca dureza y la baja resistencia al desgaste. Por medio de la cantidad y tipo de los componentes de la aleación se pueden variar los valores mecánicos hasta ciertos límites. Sin embargo, al mismo tiempo varía la conductibilidad térmica. La resistencia al desgaste se puede aumentar considerablemente mediante recubrimientos de la superficie (por ejemplo, niquelado sin corriente). No obstante, se ha de tener en cuenta que en caso de elevada presión superficial o presión de Hertz, la superficie templada puede ceder, debido al escaso apoyo prestado por el material base blando. Además de estos requisitos, los materiales deben presentar una buena mecanización, alto grado de pureza y permitir un buen pulido, etcétera. MO CON ASP DES Aspectes fonamentals / aspectes

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Aceros para moldes La rigidez de una herramienta está en función de la selección del acero, ya que el módulo de elasticidad es prácticamente igual en todos los aceros comunes para herramientas. Pero, según las exigencias específicas, los diferentes materiales pueden cumplirlas de forma más o menos óptima: Aceros de cementación, Aceros bonificados, Aceros para temple integral, Aceros resistentes a la oxidación, Materiales especiales.

Aceros de cementación Se utilizan aceros pobres en carbono (C ≤ 0,3 %), que mediante cementación obtienen una superficie dura y resistente al desgaste (tabla 3). Durante el proceso de cementación (temperatura de tratamiento, entre 900 y 1000º C) el carbono se difunde en la superficie de la pieza. La profundidad de la cementación depende de la temperatura y de la duración del proceso. Con tiempos largos de cementación (varios días) se consigue una profundidad de aproximadamente 2 mm. Una superficie dura, resistente al desgaste, se consigue por enfriamiento de la pieza cementada, durante el cual el núcleo de la pieza, suponiendo que ésta tenga el espesor suficiente, permanece blando.

Tabla 3. Aceros de cementación

Nomenclatura

Nº de material

Dureza en la superficie HRC

Observaciones

CK 15

1.1141

62-64

Para piezas de bajas exigencias.

21 MnCr5

1.2162

58-62

Acero para cementación estándar, buenas cualidades para el pulido.

X6CrMo4

1.2341

58-62

Preferentemente sumergible en frío.

X19NiCrMo4

1.2764

60-62

Perfecto para el pulido y grandes exigencias de calidad superficial.

Aceros para bonificación El bonificado es un tratamiento térmico para conseguir aceros de alta tenacidad con una resistencia mecánica determinada. El tratamiento se lleva a cabo templando la pieza y calentándola posteriormente a una temperatura de 300 a 700º C, según los requerimientos. Los aceros así tratados (tabla 4) se mecanizan bonificados. El posterior temple de las piezas se puede suprimir, evitando de esta forma deformaciones y grietas originadas por el temple.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Tabla 4. Aceros para bonificación

Nomenclatura

Nº de material

40CMnMo7

1.2311

40CrMnMoS8

1.2312

54NiCrMoV6

1.2711

Resistencia tracción N/mm2

aprox. 1000

Acero para temple integral (tabla 5) Para conseguir una estructura homogénea, incluso en grandes secciones, se utilizan aceros para temple integral, cuya dureza, resistencia y tenacidad se pueden adaptar individualmente a las necesidades por medio del proceso del revenido. A través de la temperatura de revenido se pueden influenciar estas propiedades de forma óptima. Los aceros de temple integral han dado muy buenos resultados para moldes de inyección de plásticos con efectos abrasivos (por ejemplo, con fibras de vidrio). Tabla 5. Aceros para temple integral

Resistencia N/mm2 Dureza HRC

Nomenclatura

Nº de material

Observaciones

X38CrMo V5 1

1.2342

1450

Acero estándar para trabajar en caliente

X45NiCrMo4

1.2767

50-54

Muy bueno para el pulido, alta tenacidad.

90MnCrV8

1.2842

56-62

Resistencia al desgaste normal.

X155CrVMo121

1.2397

58

Buena resistencia al desgaste, buena tenacidad.

X210Cr12

1.2080

60-62

Alta resistencia al desgaste.

X165CrMoV12

1.2601

63

Acero de elevada resistencia al desgaste.

Observación: para piezas con requerimientos bajos también se puede aplicar el acero no aleado C45W3, nº de material 1.1730 con tratamiento de temple.

Aceros resistentes a la corrosión (tabla 6) Como protección contra plásticos o sus aditivos con efectos corrosivos existe básicamente la posibilidad de galvanizar los moldes. Como posible desventaja se ha de mencionar la elevada presión superficial en las aristas de cierre, que pueden provocar el agrietamiento de este recubrimiento. Por lo tanto, es aconsejable el uso de aceros resistentes a la corrosión. Se debe evitar de forma estricta la nitruración de estos aceros, ya que disminuye su propiedad de resistencia a la corrosión.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Tabla 6. Aceros resistentes a la corrosión

Nomenclatura

Nº de material

Dureza HRC

Observaciones

X42Cr13

1.2083

54-56

Resistente a la corrosión sólo con tratamiento de pulido.

X36CrMo17

1.2316

50

Mecanización después de tratamiento de revenido, alta resistencia a la corrosión.

X105CrMo17

1.4125

57-60

Acero resistente a la corrosión y a los ácidos, resistente al desgaste.

PROCESOS DE TRATAMIENTOS DE SUPERFICIES El estado o el tipo de tratamiento superficial de una pieza en un molde estará determinado por su función. En la construcción de moldes, los tratamientos de superficies han de obtener o mejorar las siguientes propiedades: Aumento de la dureza superficial, Aumento de la presión superficial permitida, Aumento de la resistencia al desgaste, Mejora del comportamiento de deslizamiento, Mejora de la resistencia a la corrosión. Los siguientes tratamientos superficiales son de amplia aplicación en la construcción de moldes: Nitruración, Cementación, Niquelado duro, Recubrimiento con metal duro.

Nitruración Entre los procedimientos de nitruración, el nitrurado por baño (por ejemplo, el proceso Tenifer de la empresa Degussa, Hanau) ha alcanzado una gran divulgación. A través del nitrurado se consiguen durezas superficiales extremas con amplia estabilidad de medidas a causa de una modificación química de la superficie, además de una mejora considerable de la resistencia al desgaste y a la fatiga. Debido a que la temperatura del nitrurado es de 570º C, según el diagrama de calentamiento del acero correspondiente, se obtiene generalmente una reducción de la resistencia mecánica del núcleo. Casi todos los aceros comunes en la construcción de moldes pueden nitrurarse. No se aconseja la nitruración de aceros resistentes contra la corrosión pues disminuye precisamente esta propiedad.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Cementación El proceso de cementación se utiliza en aceros de bajo contenido en carbono (C ≤ 0,3 %). Durante el tratamiento, el carbono se difunde por la superficie del material. Los aceros tratados de esta forma experimentan un gran aumento de la dureza de su superficie, mientras que el núcleo permanece dúctil.

Cromado duro La aportación electrolítica de los recubrimientos de cromado duro tiene su aplicación sobre todo con el objetivo de conseguir superficies duras y resistentes al desgaste, que se aplican con éxito para la inyección de piezas de plástico con efectos abrasivos. Además, el cromado duro se utiliza para reducir gripajes y para aumentar la protección contra la corrosión (cromado de múltiples capas). Igualmente, el cromado duro se aplica para la reparación de superficies desgastadas. En caso de recromado repetido se ha de contar con una posible fragilidad a causa del hidrógeno en las zonas superficiales. En las esquinas y puntos similares se ha de tener en cuenta la posibilidad de formación de puntos gruesos y el desprendimiento del recubrimiento.

Niquelado duro En el procedimiento químico del niquelado duro, las capas de níquel son aportadas sin aplicación de corriente externa. Al contrario que en los procesos electrolíticos, en éste no se da el desagradable efecto de formación de espesores diferentes (puntos gruesos), sobre todo en las esquinas. Esto significa que es posible niquelar taladros, perforaciones, superficies perfiladas, etc., sin ningún problema. El procedimiento del niquelado sin corriente se ha dado a conocer con los nombres, por ejemplo de, Nibodur (empresa Pau Anke KG, Essen), Kanigen (empresa Heinrich Schnarr OHG, Aschaffenburg), y Durni-Coat (empresa AHC-Técnica de superficies, Kerpen/Erft). El espesor del recubrimiento aplicado corrientemente es de 40 µm. Para la proyección sin corriente de recubrimientos sobre las superficies a proteger también se han aplicado con éxito los recubrimientos de dispersión de níquel-fósforo y carburo de silicio de la empresa Heirich Schnarr OHG, bajo el nombre de Kanisil. Los procedimientos mencionados sobresalen sobre todo por su capacidad de resistencia a la corrosión y el desgaste, y también son aplicables a materiales no férreos, tales como el cobre. Pero se ha de tener en cuenta que, debido a la dureza extremadamente superior de la superficie respecto al material base, aquella puede ser dañada y desprenderse en caso de aplicación de presiones.

Recubrimiento con metal duro Para la obtención de elevadas resistencias contra el desgaste junto con una buena resistencia contra la corrosión, se han aplicado con gran éxito los recubrimientos basados en nitruros de titanio y otros metales duros. Estos recubrimientos se realizan, por ejemplo, por las empresas Mahler GmbH, Esslingen/Neckar; VATEC-Systems GmbH, Weiterstadt, y Deutsche Balzers GmbH, Geisehheim.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES MATERIALES ESPECIALES Aleación de metal duro (tabla 7) Las aleaciones de metal duro (materiales sinterizados) con elevados contenidos de carburos, se utilizan sobre todo para herramientas y partes de moldes (zona de entrada) con un elevado desgaste por abrasión al inyectar materiales plásticos reforzados. Las características de estos materiales son: Fácil mecanización en su estado de suministro, Templabilidad hasta aproximadamente 72 HRC, prácticamente sin deformación, Adecuados para el pulido, Muy elevada resistencia contra el desgaste y la corrosión. Tabla 7. Aleación de metal duro

Nombre de marca

Dureza HRC

Ferro-Titanit-WFN*

máx. 72. Dureza de revenido 48-50

Observación: Con temperaturas normales de inyección de plásticos, dureza aproximadamente 68 HRC, alta resistencia contra el desgaste. * Marca de denominación de la empresa Thyssen-Edelstahwerke AG, Krefeld.

Materiales con conductibilidad de calor elevada La regulación óptima de la temperatura del molde tiene una gran importancia. Influye de forma determinante en el tiempo de enfriamiento y de ciclo, y en el caso de termoplásticos parcialmente cristalinos, influye en gran medida en la deformación y constancia de medidas, y por consiguiente, en la calidad de la pieza inyectada. Para mejorar la transmisión de temperatura de algunas partes, como de sectores completos del molde, se utilizan ventajosamente materiales no férreos como: Cobre, Cobre-berilio, Cobre-cobalto-berilio, Cobre-cromo-circonio, etc. La conductibilidad de estos materiales es, por lo general, muy superior a la de los aceros, pero sin llegar a tener la misma dureza, resistencia al desgaste y resistencia a la fatiga. Frecuentemente es necesario un buen recubrimiento de la superficie como condición necesaria para la aplicación con éxito de estos materiales.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES MOLDES PARA LA INYECCIÓN DE TERMOESTABLES Los moldes para la elaboración de materiales termoestables son, en principio, similares a los destinados a la elaboración de termoplásticos, pero han de tenerse en cuenta ciertas particularidades específicas. En la norma DIN 16750 se recogen los principios básicos y las denominaciones de los moldes. Los ejemplos 62 a 66 muestran moldes de inyección para termoestables.

Construcción del molde Por regla general, los moldes para inyección de termoestables se calientan por resistencias eléctricas. Para la reacción de solidificación se extrae del molde el calor necesario. En contacto con la pared del molde, la viscosidad del material es mínima, o sea, es tan ridícula que puede penetrar en cualquier ranura y puede formar rebabas. Por ello los moldes han de ser fabricados con una elevada estanqueidad, teniendo en cuenta, desde luego, la salida de los gases de las cavidades. Estas dos exigencias contradictorias son el motivo por el cual no se puede evitar del todo la formación de rebabas. Los moldes han de construirse de forma rígida para evitar el «movimiento» y la deformación, que incrementaría la formación de rebabas. Para la determinación y el control de las presiones de inyección, como base del cálculo mecánico del molde, se recomienda utilizar captadores de presión. Como valores orientativos de la presión de inyección para resinas de poliésteres sin saturar se utilizan de 100 a 300 bares, mientras que para resinas epoxi o aminoplásticas se utilizan entre 30 y 400 bares. La presión real requerida está en función del tamaño y de la geometría de las piezas. Respecto a la longevidad de los moldes, sobre la cual ya se ha de realizar una previsión en el momento de su oferta, es de gran importancia la selección del material. Aquí también vale de forma similar lo ya expuesto en el caso de los termoplásticos. Para las zonas de contacto con los materiales de inyección se utilizan aceros de temple integral, cuya temperatura de bonificado debe resistir las elevadas temperaturas del proceso. Para materiales que tengan tendencia a la adhesión, como son los materiales de poliésteres sin saturar, se han aplicado ventajosamente aceros con ≥ 13% de cromo, como por ejemplo el acero 1.2083. Debido a que los materiales termoestables son modificados con componentes de acción abrasiva, se ha de tener muy en cuenta el desgaste subsiguiente. Los componentes que incrementan el desgaste son: harinas pétreas, fibras de vidrio, mica y materiales similares. En los sectores de los moldes sometidos al desgaste, como por ejemplo la entrada, se han de construir postizos de metal duro. Pero también otros sectores expuestos al desgaste se han de construir con postizos de fácil sustitución.

Superficies de contorno de la pieza Tanto el aspecto de las piezas de inyección como la longevidad de los moldes son determinados por la superficie de conformación de la pieza. Con frecuencia se exigen superficies texturizadas. Se habría de evitar la texturización de los sectores del molde expuestos a un elevado desgaste, ya que es muy difícil su reparación. Para dotar a la superficie de contorno de la pieza con una mayor resistencia al desgaste se puede cromar en duro. Al mismo tiempo se consigue una mayor protección contra la corrosión. Los recubrimientos de nitruro de titanio aumentan considerablemente la longevidad de los moldes. Se han obtenido duraciones de vida cinco veces mayores. El recubrimiento de pocas micras de espesor mejora, además de la resistencia al desgaste y a la corrosión, el desmoldeo de las piezas y la limpieza de los moldes. La utilización de aceros inoxidables con un contenido de cromo ≥ 18% también es eficaz contra la corrosión, pero ofrece menos ventajas en lo que a dureza se refiere.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Superficies de contorno de la pieza Tanto el aspecto de las piezas de inyección como la longevidad de los moldes son determinados por la superficie de conformación de la pieza. Con frecuencia se exigen superficies texturizadas. Se habría de evitar la texturización de los sectores del molde expuestos a un elevado desgaste, ya que es muy difícil su reparación. Para dotar a la superficie de contorno de la pieza con una mayor resistencia al desgaste se puede cromar en duro. Al mismo tiempo se consigue una mayor protección contra la corrosión. Los recubrimientos de nitruro de titanio aumentan considerablemente la longevidad de los moldes. Se han obtenido duraciones de vida cinco veces mayores. El recubrimiento de pocas micras de espesor mejora, además de la resistencia al desgaste y a la corrosión, el desmoldeo de las piezas y la limpieza de los moldes. La utilización de aceros inoxidables con un contenido de cromo ≥ 18% también es eficaz contra la corrosión, pero ofrece menos ventajas en lo que a dureza se refiere.

Desmoldeo/salidas de gases Según la geometría de la pieza y del tipo de material a inyectar se han de prever diferentes ángulos de desmoldeo que pueden estar entre 1º y 3º. Durante la fase de desmoldeo, las piezas de termoestables presentan una baja contracción debido a la elevada temperatura (por ejemplo, 170º C). Las piezas, por lo tanto, no se contraen hacia los machos, sino que pueden permanecer en la cavidad formando un vacío. Para evitar trastornos durantes la producción, se han de tomar medidas para extraer las piezas siempre por la misma parte del molde, preferentemente la parte donde estén situados los extractores. Al desmoldear piezas termoestables, por regla general aún no han endurecido completamente y son relativamente frágiles, por lo que han de preveerse suficientes extractores o superficies para otros elementos de desmoldeo, para sí evitar daños en las piezas durante su extracción. Además de la extracción, los extractores han de cumplir la función de purgar la cavidad de gases durante la fase de inyección. Este es el motivo por el que los extractores han de situarse detrás de nervaduras o sectores de perfil profundo donde se pueden producir bolsas de gases. Un desmoldeo forzado de contrasalidas se ha de evitar debido a la insuficiente tenacidad de las piezas termoestables. Las contrasalidas se han de desmoldear por medio de noyos móviles o correderas, y han de construirse de forma que, además de cumplir su función con seguridad, sean fáciles de retirar los posibles restos de material solidificado. Para el desmoldeo de contornos interiores complicados con contrasalidas, se trabaja con la técnica de noyos de fácil fusión según la cual se insertan noyos de aleaciones con temperaturas de fusión bajas y se extraen posteriormente de las piezas inyectadas. El espesor de los canales de salida de gases ha de oscilar entre 0,01 y 0,03 mm. Estos canales se han de pulir bien para desmoldear completamente la rebaba allí producida.

Calentamiento/aislamiento Para obtener una homogeneidad térmica suficiente se ha aplicado con éxito un sistema de calentamiento combinado por resistencias en los semimoldes y en los marcos portamoldes. La potencia calorífica procede principalmente de las resistencias, mientras que el calentamiento de los marcos se utiliza como apantallamiento hacia el exterior. Como valor orientativo para la determinación de la potencia calorífica se pueden utilizar 30-40 W/kg de molde, según el tamaño de éste. La potencia calorífica requerida se ha de distribuir homogéneamente con varios elementos calefactores en todo el molde. Por cada circuito de regulación se ha de disponer un termopar situado entre el elemento calefactor y la zona conformadora de la pieza.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES Los moldes deberían equiparse siempre con placas de aislamiento, para evitar pérdidas de calor y con ellas las diferencias de temperatura resultantes. Tales placas se pueden instalar entre las placas de fijación del propio molde y de la máquina, entre las placas de conformación y en posibles sectores móviles del molde. Con ayuda del ordenador es posible simular la distribución de temperaturas en el molde y determinar funcionalmente la distribución de los elementos de atemperización. Con termografía se puede comprobar la temperatura del molde durante la inyección, para deducir ciertas modificaciones necesaria, o para aplicar esta información en la futura construcción de otros moldes.

Construcción de la colada/entradas La conformación de la colada para la elaboración de termoestables se ha de realizar teniendo en cuenta diferentes puntos de vista. Por lo general, estos materiales termoestables no son regenerados, por lo que debería existir una colada relativamente pequeña en relación a la pieza inyectada. La entrada se ha de situar de forma que sea fácil de separar sin dañar la pieza. Básicamente se pueden aplicar todos los tipos de entrada conocidos en la inyección de termoplásticos, y, al igual que en éstos, el tipo y la situación de las entradas influyen en las propiedades físicas de las piezas inyectadas. A diferencia de las entradas en la inyección de termoplásticos, que deben ser lo más grandes posibles para evitar dañar el material a causa de efectos de cizallamiento o fricción, en el caso de los termoestables las entradas tienen la finalidad de elevar la temperatura del material a causa de la fricción. En función de la pieza y del volumen de plástico a inyectar se ha de determinar la entrada y el número de cavidades adecuado. Como norma general, los plásticos son suministrados por los fabricantes de acuerdo con los criterios anteriormente expuestos, lo cual permite una adaptación anticipada durante la fase de planificación de los moldes. En el caso de moldes con múltiples cavidades, las longitudes de los canales de la colada han de ser forzosamente iguales para producir las mismas pérdidas de llenado y la misma calidad de las piezas. Esto significa que se ha de tener en cuenta el sentido de flujo del material en los canales. La figura 1.10 muestra una red inadecuada de canales de colada para un molde con 24 cavidades, en el que las cavidades son llenadas a tiempos diferentes y por lo tanto no pueden ser iguales. Aquí sólo es posible conseguir un equilibrio modificando las secciones de los canales. Es más ventajoso conformar el molde con 16 cavidades con un sistema de distribución según la figura 1.11 y así obtener una calidad homogénea de las piezas. Aún cuando la inyección de plástico sea el procedimiento absolutamente más económico para la fabricación de piezas en termoestables, se siguen aplicando variaciones de este proceso, como la inyec-

Figura 1.10 Disposición inadecuada de los canales de distribución de un molde de inyección de 24 cavidades.

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Figura 1.11 Disposición de la colada de un molde de 16 cavidades para las piezas de la figura 1.10

ción/compresión, con el cual se pueden fabricar automáticamente piezas de gran precisión. La inyección/ compresión reúne las ventajas de los procesos de inyección y de prensado. En el ejemplo 64 se ha expuesto un molde simple para la fabricación de platos. Los moldes múltiples según este procedimiento son más complicados, ya que el material ha de distribuirse uniformemente en todas las cavidades para obtener una calidad homogénea del producto. La figura 1.12 muestra un molde múltiple de inyección/ compresión con colada de canal sumergido. Si se diseña la construcción correspondiente, los canales sumergidos pueden ser cortados durante el proceso de compresión. Los moldes múltiples con cámara de llenado común (sistema Common-Pocket/Bakelite) según la figura 1.13 son construcciones relativamente sencillas y simples de fabricar, y en cuyas piezas inyectadas se forma una pequeña rebaba que es desmoldeada con la pieza. La boquilla de colada (bebedero) está conformada como canal frío. El tipo de construcción de tres placas (sistema Bucher/Guyer, figura 1.14) es una construcción relativamente costosa, pero permite la inyección central de las piezas, lo cual es muy ventajoso en el caso de piezas redondas.

Figura 1.12 Molde de inyección/compresión múltiple con colada de canal sumergido A: durante la inyección, B: molde cerrado.

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Figura 1.13 Molde de inyección/compresión (sistema Common Pocket/Bakelite) A: durante la inyección, B: molde cerrado, a: divisor de masas, b: boquilla de colada, c: cámara de llenado común.

Figura 1.14 Molde de tres placas de inyección/compresión de 2 cavidades (sistema Bucher-Guyer) A: durante la inyección, B: molde cerrado.

El sistema HTM (High-Temperature-Molding/Bakelite) es un desarrollo con el cual, inyectando materiales termoestables, se consiguen en la cavidad condiciones similares a las obtenidas con materiales termoplásticos. Mientras que durante la elaboración convencional de termoestables el material adquiere en la cavidad una viscosidad baja debido a la temperatura del molde de aproximadamente 170º C y puede penetrar antes de la solidificación en las ranuras más finas, con el sistema HTM se sobrecalienta el material en el sistema de colada, de forma que se solidifica inmediatamente después de la entrada en la cavidad. Con este tipo de colada, también denominado sistema «Hot-Cone», se pueden fabricar piezas de alta precisión y rebabas mínimas. Una ventaja de este proceso es la reducción drástica del tiempo de ciclo. La figura 1.15 muestra piezas inyectadas con el sistema HTM con la colada. En la figura 1.16 se expone la representación esquemática del sistema de colada HTM.

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Figura 1.15 Piezas de inyección con distribuidor de colada según el sistema HTM (Hot-Temperature-Molding/Bakelite); peso de la inyección 96 g., pieza 12 g., tamaño de las piezas, 45 x 70 mm

Figura 1.16 Representación esquemática del procedimiento HTM 1. bebedero, 2. resistencias de calentamiento por espiral, 3. distribuidor, 4. resistencias de calentamiento con termopar, 5. aro del bebedero, 6. extractor, 7/8. placas del molde, 9. canal de colada

De la misma forma que se utilizan los sistemas de canal caliente en la elaboración de materiales termoplásticos, se usan los denominados sistemas de canal frío en la inyección de termoestables. Mientras que las placas y las figuras de la pieza en los moldes de inyección de termoestables adquieren una temperatura de aproximadamente 170º C, por lo cual se inicia la solidificación del material, los bebederos o distribuidores de los sistemas de canal frío son atemperados a inferior temperatura que el molde con medios líquidos. La temperatura se elige de forma que el material no se endurezca y mantenga una viscosidad suficiente para su elaboración. La temperautra utilizada en los sistemas de canal frío puede ser de unos 100º C. El funcionamiento esquemático de un bebedero de canal frío está expuesto en la figura 1.13.

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Figura 1.17 Molde de inyección para termoestables con boquilla de canal frío perteneciente al dispositivo de inyección de la máquina (1), que penetra en la placa del molde (2), (3) sistema para la regulación de la temperatura entrada/salida.

Figura 1.18 Molde de canal frío múltiple con un sistema de distribuidor de canal frío (1), (sistema Bucher-Guyer) que está situado en la superficie auxiliar de separación, (3) mazarota, (4) pieza inyectada.

El sistema de canal frío no ha de formar necesariamente parte del molde. Tiene mucho más sentido aplicar éste como boquilla de canal frío en el mecanismo de inyección de la máquina. De esta forma se consigue una separación térmica perfecta entre el molde y el canal frío. Esta solución relativamente económica permite una rotura limpia y además es de fácil mantenimiento. La figura 1.17 muestra esquemáticamente este principio, en el cual la boquilla de canal frío penetra en el molde, para lo cual éste ha de tener unas dimensiones mayores. En el caso de moldes individuales, esta técnica permite una inyección de termoestables casi sin colada. En moldes de múltiples cavidades los sistemas de canal frío están integrados casi siempre en las placas del molde, de forma similar a los sistemas de canal caliente en la inyección de termoplásticos. La figura 1.18 muestra de forma esquemática un molde múltiple con canal frío situado en la superficie auxiliar de separación (2), que puede ser desbloqueada y abierta para el mantenimiento del bloque de distribución. En las piezas es necesaria una pequeña pestaña de colada para salvar la distancia hasta el canal frío. Las dimensiones de la entrada se han de conformar en función de la masa. Para obtener la separación perfecta deseada directamente en la pieza, se habría de operar con sistemas de cierre de aguja accionados hidráulica o neumáticamente, pero cuya aplicación no está exenta de problemas. La

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Figura 1.19 Boquilla de colada (bebedero) de canal frío normalizada 1. canal de colada, 2. sistema de canales de atemperación, 3. rosca de conexión.

Figura 1.20 Ejemplo de aplicación de la boquilla de colada (bebedero) de canal frío normalizado en un molde múltiple de inyección de termoestables. 1. pieza inyectada, 2. distribuidor de colada

figura 1.19 muestra un bebedero de canal frío, tal como se puede obtener como elemento normalizado. El canal de colada (1) está envuelto con un sistema de canales (2) para la regulación de temperatura exacta con un medio líquido. En la figura 1.20 se ha expuesto cómo se puede ahorrar la mazarota de inyección en un molde múltiple para termoestables aplicando esta boquilla de canal frío. La superficie de contacto de la boquilla de canal frío con la placa del molde debe ser la mínima posible, para reducir al mínimo la transmisión de calor. Tampoco debería tener contacto la parte frontal de la boquilla con la placa del molde en la parte de extracción. Aquí se ha de prever una distancia de 0,3 mm como separación térmica. Las citadas boquillas con sistema de atemperación integrado también son aplicables en la inyección de termoplásticos. Refrigerando la zona de la mazarota, frecuentemente determinante de la duración del tiempo de ciclo debido a su espesor, se pueden conseguir efectos de racionalización de forma relativamente simple.

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ASPECTOS FUNDAMENTALES EN LA CONSTRUCCIÓN DE MOLDES MOLDES PARA LA INYECCIÓN DE ELASTÓMEROS La inyección de elastómeros es básicamente equiparable a la inyección de termoestables. Ambos procedimientos se diferencian esencialmente de la inyección de termoplásticos en que el material es inyectado en moldes calentados, donde se solidifica y no se puede regranular. Por lo tanto, los aspectos comentados en el apartado 1.12 respecto a moldes para termoestables son igualmente de validez básica para la inyección de elastómeros. Pero ciertos detalles de los moldes para elastómeros requieren una ejecución especial. Se ha de diferenciar entre la elaboración de goma y de silicona. Desde el punto de vista económico, aquí también se exige una fabricación automática sin colada, o con un mínimo de piezas exentas de rebabas con una superficie perfecta. La técnica de la colada y la conformación de los moldes es de gran importancia y requiere mucha experiencia, así como la composición del material. El proceso de inyectado domina hoy la fabricación de piezas de goma. En [1] se explica detalladamente la situación de la técnica en el año 1987 con un amplio índice de literatura disponible. Igual que la elaboración de termoestables, la inyección de elastómeros se ha desarrollado a partir del prensado de forma y de la inyección/comprensión, que también se realiza en prensas verticales. Para piezas con incrustaciones de textil, como por ejemplo neumáticos, aún hoy no es sustituible el procedimiento clásico del prensado. En el ejemplo 68 se expone un molde de inyección para fuelles de caucho de silicona. La forma de construcción del molde es siempre una cuestión de cálculo económico y una función de las características de la máquina disponible. Las máquinas para la inyección de elastómeros trabajan frecuentemente en vertical, lo cual es importante para la ejecución del molde y la extracción de las piezas. Pero la gran mayoría son máquinas «normales» de inyección, en las cuales la superficie de separación del molde es vertical y facilita la extracción de la pieza y la limpieza del molde durante el funcionamiento. Para evitar la formación de rebabas en las piezas, ya que los elastómeros tienen una viscosidad muy baja al entrar en la cavidad, los moldes han de ser muy estancos y rígidos (tolerancias < 0,01 mm). Para la salida del gas, en las cavidades se han de disponer canales de rebose en los puntos de unión del material o se han de prever posibilidades de conexión de dispositivos de vacío. La construcción de moldes asistida por ordenadores [2] ofrece ventajas decisivas, ya que en la fase de diseño se pueden tener en cuenta aspectos para un proceso óptimo [3]. En moldes múltiples, igual que en el caso de termoplasticos y termoestables, se ha de equilibrar el sistema de colada. Los moldes de canal frío ofrecen la ventaja, entre otras cosas, de poseer una presión más baja, con lo que disminuye la formación de rebabas, ya que el sistema de distribución no está situado en la superficie de separación, sino en un bloque separado. El ejemplo 67 muestra un molde de este tipo de 20 cavidades para amortiguadores de goma con distribuidor de canal frío. El principio de la técnica de canal frío se describe en [1], así como otros detaller importantes para la ejecución de moldes de inyección para elastómeros. Los moldes se calientan eléctricamente, para lo cual los elementos de calentamiento deben distribuirse en varios circuitos. Entre las placas de máquina, y si es necesario también en el interior de los moldes, se han de instalar placas de aislamiento para mantener el nivel de temperatura a límites constantes. El acero utilizado debe corresponder a las temperaturas de funcionamiento relativamente elevadas de 170 a 220º C. Para las zonas de contacto con la pieza se utilizan aceros aleados con cromo, que además con frecuencia se protegen con algún recubrimiento superficial adicional, como por ejemplo el cromado. La ejecución de

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la superficie influye en el comportamiento de fluidez del material y en el desmoldeo en función de la geometría de la pieza y del material elastómero. Con frecuencia es aconsejable una superficie ligeramente basta. El desmoldeo de piezas de elastómero no está exento de problemas, ya que éstas son muy débiles y además ofrecen frecuentemente contrasalidas. Si no es posible un desmoldeo seguro con expulsores y una rotura de vacío mediante aire comprimido, las piezas pueden ser extraídas con un dispositivo auxiliar o con dispositivos de manipulación. Precisamente para la fabricación automática [4] de piezas de elastómeros ha de conseguirse un desmoldeo seguro. Estos aspectos del desmoldeo, así como de la disposición de las piezas en los moldes y la colada, han de tenerse en cuenta al diseñar la pieza, que ha de realizarse con ayuda del ordenador, pero también con mucha experiencia. Mientras que los materiales de goma requieren generalmente una presión elevada debido a su alta viscosidad en el canal frío y en el dispositivo de inyección, la elaboración de materiales de silicona, en este caso siliconas líquidas de dos componentes por adición, es realizable con presión relativamente baja (100 hasta 300 bares). La baja presión iguala parcialmente la viscosidad aún más baja de las siliconas respecto a la formación de rebabas, aunque esto no exime de construir los moldes con precisión y rigidez elevadas. Los tiempos de vulcanización de la silicona son muy cortos, de forma que se consigue un tiempo de ciclo mucho más breve que en otros tipos de caucho. En [5,6] se exponen más detalles comprobados en la práctica para la fabricación racional de piezas de inyección de silicona. Los moldes de inyección de elastómeros son comparables básicamente con los moldes de inyección de termoplasticos y termoestables. Las peculiaridades de los elastómeros requieren medidas especiales respecto a su comportamiento de fluidez, el comportamiento térmico y el desmoldeo, de tal forma que la inyección de elastómeros sigue siendo un caso de aplicación para especialistas. Pero a medida que mejora la técnica de las máquinas, se optimizan las tecnologías de los materiales y aumenta el diseño asistido por ordenador, la construcción de moldes de inyección para elastómeros y la inyección de piezas de precisión se domina hoy con mayor seguridad.

Bibliografía del capitulo 1

Hoffmann, W.: Werkzeuge für das Kautschuk-Spritzgiessen. Kunststoffe 77 (1987), págs. 1211-1226.

2

Benfer, W.: Rechnergestützte Auslergung von Sprintzgiesswerkzeugen für Elastomere. Dissertation an der RWTH/Aachen, 1985.

3

Janke, W.: Rechnergeführtes Spritzgiessen von Elastomeren. Dissertation an RWTH/Aachen, 1985.

4

Stegemann, U.: Automatisches Fertigen von Gummi - und Spritzteilen. Kunststoffe 73 (1983) 6, pág. 295-296.

5

Merkt, L.: Verarbeitung von Silikon-Elastomeren. Plastverarbeiter 34 (1983) 3, págs. 227-230.

6

Steinbichler, G.: Rationelles Spritzgiessen von Flüssigsilikonen. Maschinenmarkt 91 (1985) 77, págs. 1508-1511.

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MOLDE DE INYECCIÓN/COMPRESIÓN DE UNA CAVIDAD PARA PLACA FINAL EN RESINAS DE POLIÉSTER NO SATURADAS, EJEMPLO 62

En la inyección de termoestables se puede disminuir sensiblemente una orientación desfavorable de las fibras en la pieza utilizando el proceso de inyección/compresión. Si para el desmoldeo se necesitan correderas laterales, el accionamiento de las mismas se ha de adaptar a las necesidades del comprimido. La placa final (figura 1) tiene una ranura longitudinal en forma de cola de milano que ha de desmoldearse con corredera.

Molde (figura 2) El macho (1) y la pieza de conformación (2) forman la figura. El macho se introduce en la pieza de conformación. Las superficies de ajuste laterales tienen una ligera inclinación para facilitar la introducción. En la pieza de conformación se encuentra la corredera (3), que está fijada en el vástago (5) de un cilindro hidráulico por medio de la fijación de corredera (4). Para el bloqueo de la corredera, la cuña (6) penetra en una perforación de la fijación de la corredera (4). La cuña se apoya contra las placas de deslizamiento (7).

Colada El material llega al molde a través de un bebedero (8) de canal frío atemperable con medios líquidos. El sistema de canales de atemperación (10) en el bebedero mantiene la temperatura del material dentro de ella entre 90 y 100º C. El material no está endurecido en este sector. La holgura de aislamiento (9) asegura un aislamiento térmico entre el molde calentado (aprox. 180º C) y el bebedero (8).

Calentamiento El calentamiento del molde se realiza con resistencias eléctricas de alto rendimiento (11) divididas en cuatro circuitos de calentamiento. Cada circuito está equipado con termopares y es regulable por separado. Las líneas de potencia y de regulación se han ejecutado según las normas VDE, unidas en cajas de conexión (16) (VDE 0100).

Aceros utilizados La construcción del molde se realiza con con elementos normalizados. Las piezas de conformación como el macho y las correderas son de acero, nº de material 1.2083 (ESU). El soporte de correderas y las placas de deslizamiento son de acero 1.2764, templado por cementación.

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COLECCIÓN DE EJEMPLOS Ciclo de funcionamiento Antes de cerrar el molde, la corredera es introducida hidráulicamente en la pieza de conformación, de forma que la cuña (6) penetra en el orificio del soporte de la corredera (4) antes de que el macho (1) penetre en la pieza de conformación (2). Para la inyección del material no se cierra completamente el molde. El volumen de inyección exactamente dosificado llena primero la ranura en el sector de colada y una parte de la cavidad. En la siguiente fase de cierre (fase de compresión) el material llena completamente la cavidad y endurece debido a la aplicación de calor. Durante el movimiento de compresión, la cuña (6) impide que la corredera (3) sea desplazada hacia el exterior a causa de la presión. El material situado en el sector de la colada también endurece. La separación entre el material endurecido y el material que permanece fluido en el bebedero se encuentra aproximadamente en el extremo del contorno del canal de atemperación (10). El extractor de la colada (13) y el expulsor (14) expulsan el resto de colada solidificada. La pieza se expulsa con cuatro expulsores no representados.

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COLECCIÓN DE EJEMPLOS

Figura 2. Molde de inyección/prensado de una cavidad 1. macho, 2. pieza de conformación, 3. corredera, 4. soporte de corredera, 5. vástago, 6. cuña, 7. placa de deslizamiento, 8. bebedero atemperable (canal frío), 9. holgura de aislamiento, 10. canal de atemperación, 11. resistencias de calentamiento, 12. placa de aislamiento térmico, 13. extractor de mazarota, 14. expulsor, 15. recuperador, 16. caja de conexión.

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COLECCIÓN DE EJEMPLOS

MOLDE DE INYECCIÓN/COMPRESIÓN DE DOS CAVIDADES PARA PARTE DE CARCASA EN TERMOESTABLE, EJEMPLO 63

La orientación de las fibras, el desbarbado y las pérdidas en la colada son problemas, que, sobre todo en el caso de los termoestables, originan costos. El ejemplo del molde presentado muestra cómo se pueden reducir éstos. Se expone un dispositivo que permite una alimentación más exacta de las cavidades con material. El material plastificado se inyecta en el molde de dos cavidades abierto ligeramente (figuras 2 y 5).

Divisor del material La división del caudal del material hacia las dos cavidades la realiza un divisor con forma cónica (1) con ranuras de guía adecuadamente ajustadas. El divisor se sitúa delante del orificio de salida del bebedero (2). Después de la inyección, el material se encuentra en forma de dos amontonamientos similares en el plano de separación conformado como cámara de llenado común (Common Pocket/Backelite).

Fase de compresión Al cerrar el molde definitivamente el material es impulsado hacia las dos cavidades (3, 4) donde endurece bajo la influencia de la temperatura del molde (aproximadamente 180º C). A causa de la compresión, las orientaciones de las fibras en la pieza son bastante inferiores a lo que serían si la inyección se realizara con el molde cerrado.

Separación de la colada El divisor del material (1) penetra durante el prensado en el bebedero (2) y lo bloquea respecto al plano de separación. El bebedero de canal frío normalizado está equipado con canales de atemperación (5), por lo que el material en el bebedero es mantenido entre 90 y 100º C y no endurece (canal frío). Sólo la punta del divisor del material está más caliente, debido a la temperatura del molde; en ella sí endurece el material. Las pérdidas de material se reducen, por lo tanto, sólo a los canales de conducción del divisor del material (1). Para el aislamiento térmico entre el bebedero y el molde queda una holgura de separación (17).

Rebaba de la compresión Durante la compresión, el material se sale de las superficies proyectadas de las cavidades y forma una rebaba. Las cavidades (3, 4) están rodeadas de cantos de corte (7,8) que aseguran un corte perfecto de las rebabas de las piezas. La figura 3 muestra la cámara de llenado común (9), situada en el plano de separación con los cantos de corte (7, 8). La figura 4 muestra las dos piezas con su rebaba de compresión. MO CON ASP DES Aspectes fonamentals / exemples

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COLECCIÓN DE EJEMPLOS Cámara de llenado La ranura de salida (12) limita la cámara de llenado. La figura 5 contiene indicaciones sobre la ejecución del redondeado de los cantos y de la holgura. Debido a los radios diferentes (0,8/2,4 mm) el marco de rebaba (13) dispone de una rigidez aumentada, que permite una buena superficie de ataque a los numerosos expulsores situados debajo. Una pequeña contrasalida (14) sujeta la rebaba en la parte de expulsión al abrir el molde.

Aceros utilizados El molde se ha construido con elementos normalizados siempre que ha sido posible. Las figuras se han construido de acero templado nº 1.2767.

Calefacción El molde es calentado con resistencias de alto rendimiento, divididas en seis circuitos de regulación. Seis termopares controlan la temperatura del molde.

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COLECCIÓN DE EJEMPLOS

Figura 5. Ranura de salida 13. marco de rebabas, 14. contrasalida.

Figura 2. Molde de inyección/compresión de dos cavidades para parte de carcasa 1. divisor del material, 2. bebedero, 3 y 4. cavidad, 5. canal de atemperado, 6. resistencias de atemperado, 7 y 8. cantos de corte, 10. expulsores, 12. ranuras de salida, 13. marco de rebabas, 15. transductor de presión, 16. placa de aislamiento térmico, 17. holgura de aislamiento, 18. apoyo.

Figura 3. Cámara de llenado común 7 y 8. canto de corte perimetral, 9. cámara de llenado, 10. expulsores.

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Figura 4. Piezas inyectadas con la rebaba de la compresión

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MOLDE DE INYECCIÓN/COMPRESIÓN PARA PLATOS EN RESINA MELAMÍNICA, EJEMPLO 64

Los platos, las tazas y otros utensilios de cocina se fabrican frecuentemente en resinas emlamínicas, tipo 152.7. Además del procedimiento «clásico» del prensado, tales piezas se fabrican preferentemente sobre máquinas de inyección con el proceso de inyección/compresión. La figura 1 muestra el molde con las tres fases de fabricación: inyección (I), compresión (II) y desmoldeo (III). El plato es inyectado por medio de una colada puntiforme. Con inyección sin compresión posterior, el material estaría sometido a una gran orientación con este tipo de inyección, que originaría tensiones en la pieza, y con ellas deformación y rotura. Con el sistema de inyección/compresión utilizado aquí, el molde se cierra dejando un espacio de 6 a o 8 mm y se inyecta el material. Después de la inyección, la máquina cierra el molde y distribuye el material en la cavidad. De esta forma se fabrican piezas libres de tensiones y deformaciones. Para posibilitar este tipo de proceso, el molde ha de estar equipado con una ranura de salida de rebabas, que generalmente estará situada en el sector de la partición del molde. Con esta pieza de rotación simétrica se eligió un molde en el cual la placa de compresión c penetra centralmente a través de la placa de molde b y conforma con su parte frontal el contorno inferior del plato. La función del molde es la siguiente: a través de la máquina de inyección se cierra el molde hasta que las dos placas del molde a y b se cierren, y entre la placa b y la placa de compresión c quede una distancia de compresión z. Después de la inyección exactamente dosificada se cierra el molde completamente, prensando el material en la cavidad. Al abrir el molde se separan primeramente las placas b y c, debido a los muelles de plato t, hasta la distancia z limitada por el bulón de arrastre x. Ya que la boquilla de la máquina d en este momento aún tiene contacto con el molde, se forma en el «espacio de llenado» un vacío, que mantiene el plato en la placa del molde b. Después de abrir el molde completamente, la boquilla d se retira del molde. Con la contrasalida h se extrae de la precámara la barra de colada endurecida y separada de la boquilla con un dispositivo accionado neumáticamente. Con la apertura del punto de inyección el vacío se deshace en el espacio de llenado f. El plato es expulsado por un expulsor de válvula neumático v. Las piezas son cogidas por un manipulador con ventosas durante la expulsión y depositadas sobre una cinta transportadora. Las resistencias de calentamiento k atemperan el molde: la precámara es calentada con resistencia m. Los circuitos de calentamiento están regulados. El aislamiento del molde respecto a las placas de fijación de la máquina se realiza con placas de protección térmica n. El punto de inyección está diseñado para que al retroceder la boquilla de máquina d y romperse la barra de colada sólo quede un pequeño resto en la pieza, que es eliminado con un mecanizado posterior.

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Figura 1. Molde de inyección/compresión para platos a. placa de molde, b. placa intermedia, c. placa de compresión, d. boquilla de máquina, f. cámara de llenado, h. contrasalida en la boquilla, k. resistencia de calentamiento, m. resistencia de calentamiento, n. placa de aislamiento, t. muelles de plato, v. expulsor de válvula, z. distancia de compresión, x. bulón de tracción.

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MOLDE DE INYECCIÓN DE CINCO CAVIDADES CON DISPOSITIVO DE DESENROSCADO PARA BOLAS EN MATERIAL TERMOESTABLE, EJEMPLO 65

Para manivelas y palancas de máquinas y utillajes se requieren con frecuencia bolas de diferentes diámetros con o sin rosca interior de termoestables, como por ejemplo del tipo 31. Una alternativa al proceso de prensado es la inyección, con la cual se consiguen tiempos de ciclo más cortos y un proceso de fabricación automático. Con el molde representado esquemáticamente en las figuras 1 a 3 se pueden fabricar bolas de diferentes diámetros, alternativamente con rosca interior o sin ella. Inicialmente se construían moldes en los que se situaba una entrada en forma de cinta en la periferia de las bolas en el plano de partición. Al romper la colada se producían en la superficie de las bolas daños que no se podían eliminar ni en procesos adicionales. Con la transformación en un molde de tres placas con dos planos de separación, las bolas pueden ser inyectadas con una entrada circular en la superficie de apoyo. Como la rotura de colada, relativamente limpia, no está situada en superficies vistas y de función, no es necesario ningún proceso posterior. Para poder fabricar los diferentes diámetros de bolas, todas las piezas de conformación son intercambiables (postizos 8, 9). Cambiando los machos roscados (4) por machos cilíndricos sin rosca se pueden fabricar bolas sin rosca interior. Si se han de fabricar roscas con paso diferente se ha de cambiar el husillo (2) y el casquillo guía (3). La rosca guía (3) del casquillo ha de tener el mismo paso que la rosca de los machos roscados (4). Sólo así es posible desmoldear la rosca y conseguir un posicionado exacto de los machos roscados antes de la inyección. El calentamiento del molde se efectúa con resistencias de calentamiento que están situadas en las placas del molde y las placas portafiguras. Los circuitos de calentamiento están regulados. Para el aislamiento del molde respecto a las placas de fijación de la máquina y la parte de accionamiento se han previsto las placas de aislamiento x. La función del molde es la siguiente: con el molde cerrado y el macho en posición introducida, se inyecta el material a través de una entrada circular en las cavidades. Después del endurecido se desenroscan los machos roscados (4) de las bolas por medio de un motor hidráulico, que es controlado por la máquina a través de una interfase. Para que las bolas no tengan giro relativo, este proceso se realiza con el molde cerrado. El movimiento de giro accionado por la cadena a y el motor hidráulico es transmitido por el piñón (1) hacia los husillos roscados (2), que durante el desmoldeo se desplazan axialmente. Al abrir el molde, los resortes (10) abren el plano de separación I, después se arrastra la placa (5) hasta el tope (6), tras abrir también el plano de separación II. Debido a unas contrasalidas, la mazarota se queda adherida en la parte de expulsión, después de que las entradas circulares han sido cortadas de las bolas y caen del molde. A través del expulsor (7), que está unido con el expulsor de máquina, se desmoldea la colada y. Al cerrar el molde se cierran automáticamente los planos I y II. Después se posicionan los machos roscados (4) por medio del motor hidráulico.

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Figuras 1 a 3. Molde de cinco cavidades con dispositivo de desenroscado para bolas en material termoestable. 1. piñon, 2. husillo roscado, 3. casquillo guía, 4. macho roscado, 5. placa central, 6. tope, 7. expulsor, 8 y 9. postizos de conformación, 10. resorte, I, II. plano de separación, x. placa de aislamiento, y. colada, a. cadena.

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MOLDE DE INYECCIÓN DE CUATRO CAVIDADES PARA CARCASAS DE PARED FINA EN MATERIAL TERMOESTABLE, EJEMPLO 66

La carcasa representada en las figuras 1 a 3 se ha fabricado con inyección de material termoestable. Las particularidades de esta pieza son sus paredes finas de 0,7 mm, que parcialmente se reducen hasta 0,3 mm. Debido a la reducida contracción durante el desmoldeo, la pieza no ha de quedarse necesariamente en el macho. No se pudieron incluir contrasalidas para la sujeción en el macho. De esta forma, el desmoldeo representa un problema especial. Ya que, debido a las paredes delgadas, no se ofrecía ninguna posibilidad de expulsión con expulsores cilíndricos, se decidió la construcción de un molde de tres placas. El molde de cuatro cavidades representado en las figuras 4 a 10 funciones de la siguiente forma: después de la inyección de la carcasa a través de una colada de barra (4) con sistema de distribución, y después de que el material haya endurecido, se abre el molde en el plano I por la acción de los resortes (3). La barra de colada (4) es extraída del bebedero, ya que en el taladro se ha previsto una contrasalida para el expulsor central ligeramente retrasado. Al mismo tiempo, la corredera lateral (5) que conforma los orificios laterales de la carcasa es extraída por el pasador inclinado (6) y es fijada en su posición por el resorte (7). El plano I abre sólo hasta que la placa de conformación (8) hace tope en el trinquete (9) abriendo el plano II. Aquí se extrae el macho (10) de la carcasa. La pieza es apoyada por los dos expulsores (12). La placa de expulsión (13) está unida con la placa de molde (8) por medio de los tornillos de tope (14), de forma que los expulsores (12) no modifican su posición respecto a la pieza inyectada al abrir el plano II. Al seguir abriendo el molde, la espiga (16) desengatilla el trinquete (9), de forma que el semimolde de expulsión puede retirarse completamente. A través de la barra de expulsión (18), que está unida con el expulsor de la máquina, se desplazan las placas de expulsión (13) de forma que los expulsores (12) expulsan la carcasa de la cavidad en la placa (8) y expulsan a su vez la mazarota. Desplazando las placas de expulsión varias veces hacia adelante y hacia atrás se evita que las piezas queden adheridas a los expulsores. Al mismo tiempo se elimina con esta «sacudida» la posible rebaba fina que se pueda haber introducido en los orificios de expulsión, y que podría influenciar la salida de gases de las cavidades así como la función del molde. En el presente caso, la separación en el macho (10) ofrece una buena posibilidad de salida del gas. Después de una corta guía, la placa (8) dispone de una contrasalida (22) que, además de salida de gases, se utiliza como escape para restos delgados de material que podrían averiar el molde. El calentamiento del molde se realiza con resistencias de alto rendimiento (23), y el control de temperatura por medio de termopares (24). Las placas de aislamiento (25) impiden la radiación del calor hacia las placas de fijación de la máquina, por lo que se ahorra energía y se puede mantener exactamente el control de la temperatura en el molde.

Figuras 1 a 3. Carcasa de paredes finas en material termoestable

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1. carcasa, 3. resorte, 4. colada de barra, 5. corredera, 6. columna inclinada, 7. resorte, 8. placa, 9. trinquete, 10. macho, 11. laterales estrechos de la carcasa, 12. expulsores, 13. placas de expulsión, 14. tornillos de tope, 15. tope de apoyo, 16. bolún, 17. guía de placas de expulsión, 18. barra de expulsión, 21. recuperador, 22. contrasalida en el macho, 23. resistencia de calentamiento, 24. termopar, 25. placa de aislamiento.

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MOLDE DE 20 CAVIDADES CON COLADA DE CANAL FRÍO PARA AMORTIGUADORES EN GOMA ELASTÓMERA, EJEMPLO 67

Debido a que no es posible la reutilización de goma vulcanizada, se utilizan preferentemente moldes de canal frío, que trabajan sin colada y permiten un elevado grado de automatización. El sistema de canal frío está basado en la intensa refrigeración en el interior del sector de colada y es, por lo tanto, el sistema opuesto del sistema de canal caliente conocido en los moldes para termoplásticos. El canal frío está compuesto por tres partes: cuerpo principal (1), cuerpo de aislamiento (2) y semibandeja (3). El cuerpo de aislamiento está fijado a la semibandeja con cuatro tornillos M12 cerrando el cuerpo principal. En el interior se encuentra un orificio a través del cual se inyecta el material hacia los orificios de distribución situados en forma de estrella. A través de estos orificios el material entre en las piezas (2) y (3). Es importante una superficie lisa de estos orificios. desde aquí las entradas en las piezas (aproximadamente 2 mm de ancho y 0,4 mm de espesor) se pueden situar a cualquier distancia para las diferentes cavidades. El material restante en el distribuidor está protegido de la transmisión del calor por las placas calentadas gracias a una refrigeración intensiva. Ésta debería mantenerse constantemente a 60º C para que el material conserve una determinada homogeneidad, necesaria para el flujo. Tal como muestra la figura 1, el cuerpo principal está rodeado por un laberinto de orificios de refrigeración y ranuras. La estanqueidad se consigue por medio de juntas tóricas. El centraje de la boquilla de canal frío se realiza por medio de dos planos inclinados que la mantienen exactamente sobre el plano de partición. Para mantener reducidas las superficies de contacto, debido a la transmisión del calor, se han torneado unas ranuras. La parte cilíndrica tiene un ajuste de deslizamiento ligero. Con el molde abierto, el canal frío es elevado aproximadamente 10 mm de la placa del molde por medio de cuatro muelles (4). La limitación se realiza por cuatro tornillos. La ventaja consiste en que, durante el tiempo de apertura y expulsión, el cuerpo de canal frío no tiene contacto con la placa del molde y no está expuesto a ninguna transmisión de calor. Al cerrar el molde, el cuerpo de canal frío es introducido con el sector cónico. El material inyectado fluye hacia las cavidades a través del canal de distribución. Después del vulcanizado se abre el molde, y los expulsores tubulares (5) expulsan las piezas. El juego entre los expulsores tubulares (5) y la espiga (6) debe ser como máximo 0,05 mm. Para el caso de que el material solidifique en el canal frío, se ahorra mucho tiempo si se fabrican dos cuerpos para este molde. El intercambio permite la limpieza del cuerpo en el exterior del molde. Se ha de tener en cuenta que durante la inyección el molde siempre ha de estar cerrado, para contrarrestar la presión dentro del canal frío.

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