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Seis aspectos para comprender la teoría científica del moldeo por inyección.
7 de noviembre de 2025
Moldeo por inyección viscosidad
Primero, entendamos algunas definiciones:
Fluido newtoniano: Fluido cuya viscosidad no se ve afectada por la velocidad de cizallamiento aplicada. La viscosidad permanece constante a medida que cambia la velocidad de cizallamiento.
Fluido no newtoniano: Un fluido cuya viscosidad varía con la velocidad de corte. La viscosidad no permanece constante cuando cambia la velocidad de corte.
Reología: El estudio del flujo de fluidos no newtonianos.
Todos los plásticos son fluidos no newtonianos. Esto significa que su viscosidad no permanece constante dentro de un cierto rango de velocidades de cizallamiento. Estrictamente hablando, el comportamiento reológico de los plásticos es una combinación de mecánica newtoniana y no newtoniana. A bajas velocidades de cizallamiento, los plásticos son no newtonianos, pero a medida que aumenta la velocidad de cizallamiento, tienden a exhibir un comportamiento newtoniano. Esto se debe a que, con el aumento de la velocidad de cizallamiento, las moléculas de polímero comienzan a separarse entre sí y a alinearse en la dirección del flujo. Véase a continuación para más información:
Importancia de los perfiles de viscosidad en los procesos de moldeo por inyección
Durante moldeo por inyecciónDurante la etapa de llenado de la cavidad, el material se somete a importantes fuerzas de cizallamiento. La velocidad de cizallamiento es directamente proporcional a la velocidad de inyección. Si la velocidad de cizallamiento se encuentra en la región no newtoniana de la curva, incluso una pequeña variación en esta provocará un gran desplazamiento de la viscosidad. Esto conllevará un llenado inconsistente del molde, afectando así a los productos fabricados en serie.
Por lo tanto, es importante encontrar la región newtoniana de la curva dentro de esta área y establecer la velocidad de inyección (y por lo tanto la velocidad de cizallamiento). Los perfiles de viscosidad para cualquier molde se pueden obtener utilizando una máquina de moldeo por inyección. La velocidad de cizallamiento tiene un efecto mucho mayor sobre la viscosidad que la temperatura. Por lo tanto, siempre que la temperatura real de fusión esté dentro del rango recomendado, se obtendrá un perfil de viscosidad similar durante el proceso. proceso de moldeo.
Equilibrio de cavidades
A medida que el plástico fluye a través del canal de alimentación hacia la cavidad del molde, el material fundido presenta una temperatura, presión y velocidad específicas. Estas tres variables dependen del tiempo, lo que significa que su valor cambiará en un breve periodo hasta que se complete el llenado.
Por ejemplo, la temperatura de fusión disminuye con el tiempo. Si la temperatura de fusión es de 280 °C durante la inyección, caerá por debajo de 280 °C después de un segundo. Las dimensiones finales y la calidad de cada producto moldeado por inyección dependen en parte de la temperatura, la presión y la velocidad.
I. Consideremos un molde de una sola cavidad.
Al finalizar el proceso de llenado, la temperatura de fusión era de 450 grados Fahrenheit, la presión del plástico de 8000 psi y el plástico entraba en la cavidad a una velocidad de 4,5 pulgadas por minuto. Ahora bien, si la temperatura baja a 400 grados Fahrenheit, la pieza se contraerá menos y el resultado será más grande que antes. De igual modo, si se modifican la presión y la velocidad de llenado final, el tamaño de la pieza y/o la temperatura final también cambiarán.
II. Ahora consideremos un molde de dos cavidades, donde cada cavidad tiene el mismo tamaño de punto de acupuntura:
Si las dos cavidades no se llenan con condiciones similares, entonces, según lo expuesto anteriormente, sabemos que las dos piezas producidas en cada cavidad serán diferentes. Por eso son necesarias las pruebas de equilibrado de cavidades.
Caída de presión
A medida que el plástico fluye por las distintas partes de la máquina y el molde, se produce una pérdida de presión en el frente de flujo debido a la resistencia y la fricción. Además, al impactar contra las paredes del molde, el plástico comienza a enfriarse, aumentando su viscosidad y requiriendo presión adicional para impulsarlo. La capa superficial de plástico que se forma en las paredes reduce el área de la sección transversal del flujo, lo que también contribuye a la caída de presión.
Una máquina de moldeo tiene una presión máxima disponible limitada para accionar el husillo a una velocidad de inyección determinada. La presión necesaria para accionar el husillo a dicha velocidad nunca debe exceder la presión máxima disponible. En este caso, el proceso queda limitado por la presión.
Durante el desarrollo del proceso, comprender la pérdida de presión en cada sección ayuda a determinar la pérdida de presión total y las zonas de caída de presión. Posteriormente, se puede modificar el molde para reducir esta caída de presión y lograr un flujo mejor y más uniforme.
Mantenimiento de la presión y ventana de proceso
El proceso de inyección de plástico El proceso en la cavidad se puede dividir en dos etapas principales.
La primera etapa es la de inyección. Durante esta etapa, la cavidad del molde se llena completamente con plástico fundido.
La segunda etapa es la de compensación de contracción. Esta etapa sigue a la de inyección. La presión de compensación de contracción debe llenar la cavidad del molde, y el plástico sufre una contracción volumétrica durante el enfriamiento al impactar contra las paredes frías del molde.
En la mayoría de los casos, las etapas de alimentación y mantenimiento de presión no se distinguen y se denominan colectivamente etapa de presión de mantenimiento. La presión de mantenimiento ideal se determina evaluando la ventana de proceso del molde. Esta ventana también se conoce como mapa del área de moldeo. Es el área donde se moldea la pieza aceptable. Cuanto mayor sea la ventana, mayor será el rango admisible de fluctuaciones de moldeo. Véase a continuación:
Este proceso está ubicado en el centro de esta ventana para que cualquier cambio que se realice dentro de ella produzca un resultado aceptable.
Sellado de puertas
El plástico entra en la cavidad a través de la compuerta. Mientras la compuerta no se congele, el plástico puede entrar o salir de la cavidad. Por lo tanto, es necesario aplicar presión hasta que la compuerta se congele.
Realice una prueba muy sencilla para determinar el tiempo de retención:
Se pesaron muestras para diferentes tiempos de espera. A medida que aumentaba el tiempo de espera, más plástico entraba en la cavidad, incrementando el peso. Sin embargo, una vez que la compuerta se congela, el plástico ya no puede entrar en la cavidad y el peso de la pieza permanece constante. Esto se denomina tiempo de congelación de la compuerta o tiempo de cierre de la compuerta. Véase la figura a continuación:
En la imagen superior, el peso de la pieza permanece constante después de 9 segundos. El tiempo de espera se ajusta un segundo más que el tiempo de sellado de la compuerta para asegurar que esta se congele durante cada vertido. En el caso que se muestra a continuación, el tiempo se ajusta a 10 segundos. Esto garantiza la consistencia y compensa cualquier pequeña variación.
Refrigeración por moldeo por inyección
Una vez que el plástico entra en contacto con las paredes del molde, comienza a enfriarse. El molde permanece cerrado hasta que finaliza el enfriamiento. Luego se abre y la pieza se expulsa. Antes de que se abra el molde, la pieza debe alcanzar una temperatura de expulsión adecuada para el plástico. Si se expulsa antes de alcanzar esta temperatura, estará demasiado blanda y se deformará durante la expulsión. Un tiempo de enfriamiento excesivo simplemente supone un desperdicio de tiempo de máquina y de beneficios.
Determinar el tiempo de enfriamiento adecuado es complejo. En secciones gruesas, es difícil medir la temperatura interna en el centro de la parte más gruesa. En algunas zonas del molde, es difícil lograr un enfriamiento suficiente. Las variaciones en el tiempo de enfriamiento también afectan la contracción.
En el gráfico anterior, la dimensión A (azul) no se ve afectada por la prueba del rango de tiempo de enfriamiento. Sin embargo, la dimensión B (roja) cambia con el tiempo de enfriamiento. El valor objetivo para la dimensión B es 0,135. Por lo tanto, podemos establecer el tiempo de enfriamiento en aproximadamente 17 segundos.