2º DOCUMENTO: MEMORIA

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1 eman ta zabal zazu ESCUELA UNIVERSITARIA DE INGENIERÍA TÉCNICA INDUSTRIAL DE BILBAO GRADO EN INGENIERÍA MECÁNICA TRABAJO FIN DE GRADO 2014/ 2015 MOLDE DE INYECCIÓN PARA PRODUCCIÓN EN SERIE DE UNA PIEZA DE PLÁSTICO 2º DOCUMENTO: MEMORIA DATOS DEL ALUMNO NOMBRE: JOSU APELLIDOS: URRESTI LLAGUNO DATOS DEL DIRECTOR NOMBRE: ANTONIO APELLIDOS: GORRIÑO VICANDI DEPARTAMENTO: INGENIERÍA MECÁNICA FDO.: FECHA: FDO.: FECHA: ORIGINAL COPI (c) 2015 Josu Urresti LLaguno

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3 2º DOCUMENTO: MEMORIA OBJETO DEL PROYECTO ALCANCE DEL PROYECTO ANTECEDENTES MATERIALES PLÁSTICOS TERMOESTABLES TERMOPLÁSTICOS POLIETILENO POLIESTIRENO POLIAMIDA (NYLON) POLIESTERES LINEALES (PET, PBT) POLICARBONATO POLIPROPILENO PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN FASE DE CIERRE DEL MOLDE FASE DE INYECCIÓN FASE DE MANTENIMIENTO PLASTIFICACIÓN APERTURA DEL MOLDE EXPULSIÓN DE LA PIEZA MÁQUINA DE INYECCIÓN UNIDAD DE INYECCIÓN UNIDAD DE CIERRE SISTEMA HIDRÁULICO SISTEMA MECÁNICO TIPOS DE MÁQUINA MÁQUINAS DE INYECCIÓN CON PISTÓN MÁQUINAS CON SISTEMA DE PREPLASTIFICACIÓN MÁQUINAS CON TORNILLO ALTERNATIVO MÁQUINAS GIRATORIAS EUITI Bilbao - 3-1/09/2015

4 MÁQUINAS BIMATERIALES CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS MÁQUINAS CAPACIDAD DE CIERRE DIMENSIONES DEL MOLDE RECORRIDO DE APERTURA CAPACIDAD DE INYECCIÓN PRESIÓN DE INYECCIÓN CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN VELOCIDAD DE INYECCIÓN ASPECTOS A TENER EN CUENTA ANTES DE COMENZAR EL DISEÑO CONTRACCIÓN TIPO DE PLÁSTICO REFUERZO DEL PLASTICO GEOMETRÍA DE LA PIEZA DISEÑO DEL MOLDE PÁRAMETROS Y CONDICIONES DE INYECCIÓN RECHUPES TENSIONES INTERNAS ESPESOR DE LAS PAREDES ASPECTOS GEOMÉTRICOS DE LA PIEZA CONICIDAD Y ÁNGULOS DE SALIDA NERVIOS ARISTAS VIVAS Y ESQUINAS PROTUBERANCIAS CONTRASALIDAS ACABADO SUPERFICIAL NORMATIVA Y REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA LEYES Y NORMATIVA INYECCIÓN MOLDES PIEZA EUITI Bilbao - 4-1/09/2015

5 CATÁLOGOS: PROGRAMAS DE CÁLCULO: DEFINICIONES Y ABREVIATURAS CONDICIONES DE DISEÑO ANÁLISIS DE SOLUCIONES TIPOS DE MOLDE MOLDE DE DOS PLACAS MOLDE DE TRES PLACAS MOLDE DE PISOS O TIPO SANDWICH MOLDE DE EXTRACCIÓN POR SEGMENTOS MOLDE DE MORDAZAS MOLDE DE CANAL CALIENTE SISTEMA DE INYECCIÓN BOQUILLA DE INYECCIÓN BOQUILLA CON OBTURADOR BOQUILLA DE PUNTO DE INYECCIÓN TÉRMICO SISTEMA DE EXPULSIÓN CARROS O CORREDERAS CARRO ESTÁNDAR CON GUÍA CARRO ESTÁNDAR CON MUELLE GAS CARRO SUBMARINO DOBLE CARRO DESPLAZABLES DESPLAZABLES INCLINADOS DESPLAZABLES BASCULANTES DESPLAZABLES RECTOS RESULTADOS OBTENIDOS PARTE CAVIDAD ELEMENTOS ESTRUCTURALES ZÓCALO CAVIDAD EUITI Bilbao - 5-1/09/2015

6 PLACA CÁMARA CALIENTE PLACA AISLANTE ANILLA DE CENTRAJE CAVIDAD GUÍAS PRINCIPALES SEMIMOLDE CAVIDAD PLETINAS DE AJUSTE SISTEMA DE INYECCIÓN SISTEMA DE REFRIGERACIÓN PARTE NUCLEO ELEMENTOS ESTRUCTURALES ZÓCALO NÚCLEO ANILLA DE CENTRAJE NÚCLEO CASQUILLOS PRINCIPALES PLACAS EXPULSORAS GUIADO PLACAS EXPULSORAS PARALELAS SUFRIDERAS SEMIMOLDE NÚCLEO SISTEMA DE EXPULSIÓN ACCIONAMIENTO DE EXPULSIÓN EXPULSORES Y RETROCESOS CARROS SISTEMA DE REFRIGERACIÓN DEFECTOS EN PIEZA REBABAS PIEZA INCOMPLETA RECHUPES BURBUJAS MARCAS DE FLUJO (STICK-SLIP) RAFAGAS MARCAS NEGRAS Y DE QUEMADO EUITI Bilbao - 6-1/09/2015

7 CHORRO LIBRE (JETTING) LÍNEAS DE SOLDADURA NEBLINA GRIETAS Y MICROGRIETAS DEFORMACIONES EXTRACCIÓN DIFÍCIL PUNTOS NEGROS VETEADO O MOTAS EUITI Bilbao - 7-1/09/2015

8 2.-MEMORIA OBJETO DEL PROYECTO El objeto del proyecto es el diseño de un molde para la fabricación en serie de una pieza de plástico, concretamente, el componente exterior de la rejilla del radiador de un nuevo modelo de vehículo automóvil de próximo lanzamiento perteneciente al modelo de la compañía Toyota. Imagen Hoy en día existen diversos métodos para fabricar piezas de plástico. Aun así, la complejidad geométrica y la estricta calidad superficial que requieren las piezas del sector automovilístico en las superficies visibles, vayan o no a recibir un tratamiento superficial posterior, señalan el método de moldeo por inyección como el más adecuado para la fabricación de este tipo de piezas. EUITI Bilbao - 8-1/09/2015

9 2.2.- ALCANCE DEL PROYECTO El proyecto en cuestión, es un proyecto técnico que vendrá acorde con la normativa UNE Por otro lado, se trata de un proyecto estrictamente mecánico, es decir, cubre el diseño de las funciones estructurales, mecanismos de expulsión, sistema de inyección y circuitos hidráulicos del molde. En lo que al sistema de inyección respecta, se seleccionarán los elementos adecuados entre las distintas alternativas, pero el diseño referente al funcionamiento de la cámara caliente y su cableado de alimentación y a los distintos sensores electrónicos se subcontratará, quedando a cargo de otros ingenieros técnicos especializados en dichas materias. En cuanto a las funciones estructurales del molde, se diseñarán todos los bloques y placas metálicos que den consistencia al molde y sirvan como apoyo tanto en máquina como allá donde se almacenen. También se diseñarán los elementos que guían los mismos, los elementos que resisten la presión, los elementos de centraje en máquina y los de manipulación. Así mismo, también se diseñarán las superficies de la pieza a moldear, y todos los descuentos necesarios para colocar el sistema de inyección. Los bloques de acero y placas se pedirán a medida, y se procurará utilizar elementos comerciales de centraje, guiado y resistencia. El diseño de los mecanismos de expulsión engloba el librado de las contrasalidas, el posicionamiento de los expulsores, la determinación de la carrera de expulsión y los sistemas de accionamiento de la expulsión. Los sistemas de accionamiento, expulsores y retrocesos serán estándares, pero los elementos de librado de contrasalidas se harán a medida. El diseño del sistema hidráulico constará del recorrido del circuito que recorrerá el refrigerante, de la colocación de las entradas y salidas del mismo y de los elementos refrigerantes que guíen el fluido a las zonas profundas donde se acumule el calor en la pieza. Los elementos correspondientes serán todos comerciales. El proyecto no abarca el diseño del proceso de inyección, de hecho, esto será un desarrollo previo que condicionará ciertas características del molde. Aun así, se realizará una simple simulación para garantizar que el punto de inyección es el adecuado y encontrar las zonas de mayor temperatura que vayan a precisar de un conducto refrigerante. Tampoco se realizará el diseño de la pieza a fabricar, pese a llevarse a cabo un análisis geométrico de la misma y se propongan o se exijan pequeñas modificaciones para facilitar o para posibilitar el diseño de un molde capaz de extraer la pieza. EUITI Bilbao - 9-1/09/2015

10 2.3.- ANTECEDENTES MATERIALES PLÁSTICOS Los materiales plásticos son macromoléculas orgánicas, que adquieren el término de polímeros orgánicos, formadas por la unión repetida de distintas moléculas más simples, denominadas monómeros. La unión de esos cientos o miles de moléculas simples para formar moléculas de mayor tamaño se conoce como la polimerización. Existen diversos tipos se polímeros, que pueden clasificarse de diversas maneras, siendo el criterio de distinción más utilizado su comportamiento termomecánico. Se distinguen por un lado los polímeros termoestables, que durante su polimerización los monómeros se enlazan químicamente entre sí formando una estructura de red tridimensional al comienzo, y después se da un entrecruzamiento entre las cadenas poliméricas, que confieren a este tipo de materiales su naturaleza infusible e insoluble, por lo que no pueden ser remolidos ni utilizados nuevamente. Los polímeros termoplásticos, por otro lado, pueden calentarse, fundirse, moldearse y enfriarse múltiples veces. Las moléculas no se entrecruzan las unas con las otras, de modo que no se forman estructuras tan consistentes como para no poder deshacerse TERMOESTABLES Los materiales termoestables contienen buenos atributos físicos, químicos y mecánicos. Destacan su alta estabilidad dimensional y térmica, su resistencia química, su mínima conductividad eléctrica y su dureza y rigidez a temperatura ambiente, pese a tener gran fragilidad. El mayor hándicap hace presencia en el entrecruzamiento de las cadenas poliméricas. Por un lado, el plástico solo puede moldearse una vez, siendo imposible su fundido posteriormente, razón que dificulta macroscópicamente la posibilidad de su reciclaje. Por otro lado, presenta problemas a la hora de inyectarse, puesto que el entrecruzamiento se da a temperaturas no demasiado elevadas, por lo que la temperatura en máquina de inyección ha de ser menor que de costumbre, para evitar la formación del termoestable en máquina. El molde deberá mantenerse a temperaturas muy altas, para forzar dentro se sí el entrecruzamiento de las moléculas en cadena. Presenta como ventaja el hecho de que la pieza pueda expulsarse del molde en caliente, debido a que la pieza se mantiene endurecida en todo momento a partir de su formación. EUITI Bilbao /09/2015

11 TERMOPLÁSTICOS Los termoplásticos son materiales que pueden moldearse una vez tras otra, debido a que no sufren ningún cambio en su composición química durante los cambios de temperatura y estado. Durante el proceso de fundición, las cadenas de moléculas se deslizan produciendo el flujo del material, pero al enfriarse, las cadenas vuelven a fijarse. A medida que se va remoldeando el material, puede degradarse la resina, de modo que la calidad del producto disminuirá progresivamente, en los aspectos estético y mecánico. Los polímeros se clasifican en dos grandes familias dentro del reino de los termoplásticos, según la forma de combinarse las cadenas de moléculas durante la solidificación del material. Cuando las cadenas llegan a formar cristalitos por la proximidad entre moléculas, pertenecen al grupo de los termoplásticos parcialmente cristalinos. La estructura cristalina nunca abarca la totalidad del polímero, por eso se determina la cristalinidad como parcial, debido a que hay regiones que no son cristalinas. Las regiones que no forman cristalitos se denominan amorfas, siendo termoplásticos amorfos aquellos que están íntegramente formados por estas regiones, donde las moléculas se encuentran enredadas como ovillos. La estructura de las cadenas de polímeros influye directamente en las propiedades físicomecánicas del material. La distribución ordenada de los materiales parcialmente cristalinos aumenta su resistencia y rigidez, aunque disminuya la resistencia al impacto y aumente la fragilidad. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

12 Se analizarán varios termoplásticos, al ser estos más adecuados para el moldeo por inyección que los termoestables POLIETILENO POLIETILENO DE BAJA PRESIÓN Es el polímero con la estructura química más simple, formada por la polimerización del etileno. Es el plástico más usado, debido a su bajo precio y su simplicidad para ser fabricado. Se origina a partir del etileno gaseoso, que se licua a alta presión y se polimeriza después. Las moléculas poseen ramificaciones laterales, por lo que están distanciadas las unas de las otras. Por lo tanto, el polietileno de alta presión es un termoplástico amorfo; blando y con reducida resistencia. Cabe destacar entre sus características su alta flexibilidad, buena resistencia térmica y su baja dureza superficial. Densidad g/cm 3 Punto de Fusión ºC Temperatura de Inyección 160ºC-260ºC Contracciones de moldeo % Tabla POLIETILENO DE BAJA PRESIÓN: La polimerización se del etileno gaseosos se origina a al introducir este a presión atmosférica en aceite Diesel con mezcla de catalizadores. El polímero se separa mediante lavado y secado, consiguiendo moléculas de carácter rectilíneo, aumentándose así el número de regiones cristalinas respecto al polietileno blando o de alta presión. Destacan entre sus atributos la rigidez, estabilidad térmica, geométrica y su resistencia a la ebullición. Su resistencia mecánica y dureza superficial son considerablemente mayores que en el polietileno blando. EUITI Bilbao /09/2015

13 Densidad g/cm 3 Punto de Fusión ºC Temperatura de Inyección 200ºC-300ºC Contracciones de moldeo 2-4 % Tabla POLIESTIRENO Material termoplástico que se obtiene a partir de la polimerización de del estireno. Es muy apto para el moldeo por inyección y se demanda a gran escala en la industria del caucho sintético. La estructura del poliestireno está formada por una larga cadena del monómero de metileno. La polimerización se desarrolla de forma continua, directamente a partir del monómero, de forma que se fabrica a gran escala. En su estado puro, es un material muy cristalino, por lo cual es muy frágil. Es muy sensible a las vibraciones, impactos y al fisuramiento. No obstante, es un material que aporta gran exactitud dimensional y muy resistente a la humedad. Densidad 1.05 g/cm 3 Punto de Fusión 220ºC Temperatura de Inyección 170ºC-270ºC Contracciones de moldeo 0,4-0,6 % Tabla Mediante procesos de copolimerización se consigue incrementar en gran medida las propiedades mecánicas del poliestireno, logrando los denominados poliestirenos resistentes al impacto. Dichos procesos se realizan mediante la adición de materiales tenaces e incrementadores de resistencia, especialmente el butadieno y el acrilonitrilo. EUITI Bilbao /09/2015

14 ABS (ACRILONITRILO BUTADIENO ESTIRENO) Copolímero que se obtiene a través de la polimerización del acrilonitrilo y estireno en presencia de polibutadieno, mezclándose sus correspondientes monómeros. El resultado es una larga cadena de polibutadieno entrecruzada con cadenas más cortas de poli estireno-co-acrilonitrilo. Los grupos de nitrilo, formados por moléculas polares, atacan las bandas de las cadenas, haciendo el ABS más duro que el poliestireno puro. Las propiedades del material dependerán directamente de la proporción que el compuesto tenga de cada monómero. El estireno actúa como base del proceso de mezclado, siendo este el que posibilita el mezclado de los componentes. El acrilonitrilo dota al material de alta resistencia química, e incrementa su dureza superficial. El butadieno, en cambio, aumenta la dureza total del material y su resistencia frente a los impactos. Las proporciones de estireno pueden variar entre un 40-60%, las de acrilonitrilo en un 5-30% y las de butadieno en un 15-35%. En conclusión, su rigidez y elevada dureza y su estabilidad dimensional y geométrica respecto a influencias térmicas hacen del ABS un material fiable para la producción, sobre todo si se refuerza con fibra de vidrio. Densidad g/cm 3 Punto de Fusión 105ºC Temperatura de Inyección 170ºC-250ºC Contracciones de moldeo 0,4-0,6 % Tabla POLIAMIDA (NYLON) Polímero que se forma mediante policondensaciones de diamidas y ácidos dicarboxilicos, que tiene carácter albuminoideo y absorbe gran cantidad de humedad. EUITI Bilbao /09/2015

15 Puede adoptar una estructura cristalina cuando se enfría lentamente desde su estado líquido, adquiriendo gran dureza, rigidez y resistencia a la fricción. No obstante, si el enfriamiento desde el punto de fusión se realiza rápidamente, se ordenan las moléculas en estructuras amorfas, produciendo un material más flexible y dúctil. A temperaturas elevadas es muy sensible a la oxidación, por lo que hay que aislarlo del aire durante su fundición. Otro de sus inconvenientes reside en su tendencia a absorber la humedad, que puede alterar sus propiedades. Por otro lado, es un termoplástico que ofrece buena resistencia mecánica, tenacidad, resistencia al impacto y buena resistencia al desgaste cuando su contenido de agua se mantiene entre un 2-3%. Si está más seco, resulta frágil. Resulta un material apropiado para la inyección, puesto que es fluido, se solidifica a gran velocidad y es fácil de desmoldear. Densidad g/cm 3 Punto de Fusión 180ºC Temperatura de Inyección 230ºC-280ºC Contracciones de moldeo 1-2 % Tabla Para inyectar el material, es posible que el 10-20% del total de los granulos de plástico corresponda a material reciclado. Se recomienda recocer las piezas tras inyectarlas a ºC, para aliviar tensiones internas. Las piezas que vayan a trabajar en condiciones de más de 60ºC deben someterse a tratamientos con agua o con vapor tras la inyección POLIESTERES LINEALES (PET, PBT) Termoplásticos considerados como materiales de ingeniería, debido a la fiabilidad que garantiza su gran estabilidad dimensional y resistencia a largo plazo. Su alta resistencia al desgaste y sus propiedades térmicas lo catalogan como un material adecuado para la fabricación de productos. EUITI Bilbao /09/2015

16 Es un termoplástico semicristalino, opaco, de color blanco con mucho brillo superficial, que absorbe muy poca humedad. Para mejorar sus propiedades mecánicas se puede reforzar con fibras de vidrio, que dota al poliéster de mayor rigidez y dureza, pero que apenas tiene influencia negativa a la hora de desmoldear la pieza. Es un polímero que es apto para moldear mediante inyección, aunque deben de tenerse ciertos aspectos en cuenta para lograr un producto en excelentes condiciones. El tiempo de residencia en el husillo de la máquina ha de ser el mínimo, para evitar la degradación térmica del material. Las entradas de inyección a pieza han de tener una sección de tamaño considerable. La presión de posterior a la compactación se debe prolongar lo máximo posible, para eliminar poros internos. SI es posible mantener la temperatura del molde a 140ºC, se evita la contracción de la pieza casi en su totalidad. Cuando se pare la máquina de inyección, para volver a ponerla en funcionamiento, se ha de purgar la resina dentro del cilindro, hasta que el material que se desecha deje de tener burbujas. Densidad g/cm 3 Punto de Fusión 250ºC Temperatura de Inyección 260ºC-270ºC Contracciones de moldeo % Tabla POLICARBONATO Tipo de polímero policondensado, con una estructura mayormente amorfa con pequeña presencia cristalina, por lo que adquiere una apariencia símil al vidrio. Este termoplástico tiene una viscosidad elevada en su estado líquido, por lo que su fluidez a la hora de inyectarse está comprometida, por lo que la presión de inyección, al igual que la temperatura, debe ser muy alta. EUITI Bilbao /09/2015

17 Antes de inyectarse el material, debe aplicarse al material una agresiva desecación, para que quede totalmente exento de humedad, como mucho a un 0.5% de saturación. Su sensibilidad al vapor de agua puede provocar burbujas en el material en elevadas temperaturas, que han de evitarse a toda costa. El 20% del material inyectado puede ser reciclado, sin que se vean disminuidas las propiedades mecánicas. A medida que se sobrepase esa cantidad, se reducirán dichas propiedades, no en cambio la resistencia térmica. El material posibilita una rápida inyección siempre y cuando el espesor de la pieza a fabricar sea reducido. No obstante, cuando se busquen calidades superficiales de gran calidad, la velocidad de inyección debe ser considerablemente reducida. El molde debe mantenerse como mínimo a 85ºC. Es conveniente incrementar la temperatura del molde, puesto que se facilita el llenado de la huella y la calidad de las piezas, sin aumentarse el tiempo de compactación, debido a la alta temperatura de congelación del polímero. Pese a ser un polímero amorfo, es duro y rígido, aunque su resistencia a los impactos es considerablemente alta trabajando por debajo de los 100ºC. Además tiene una gran estabilidad dimensional, más aún cuando se refuerza con fibra de vidrio. Densidad 1.2 g/cm 3 Punto de Fusión 250ºC Temperatura de Inyección Contracciones de moldeo *con fibra de vidrio 260ºC-290ºC % * % Tabla POLIPROPILENO Es un tipo de polímero semicristalino que se obtiene a partir de la polimerización del propileno. Entre sus ventajas, cabe destacar que es un material muy reciclable, hasta tal punto que el material a inyectar pueda estar compuesto al 100% de granulos reciclados, sin perder disminuirse sus propiedades mecánicas. EUITI Bilbao /09/2015

18 Por otro lado, cabe destacar su alta resistencia frente a diversos agentes químicos, por lo que resulta ser un material adecuado para adoptar tratamientos superciales posteriormente. Goza de una alta impermeabilidad respecto al agua, por lo que no es necesaria la aplicación de pre-procesos de desecación. Es el material plástico más ligero, lo que permite abaratar los costes, puesto que para inyectar un volumen es necesaria menor cantidad de materia, y también fabricar productos más ligeros. A la hora de inyectarlo, el molde debe mantenerse relativamente baja, entre los ºC. Dentro de estos límites, cuanto más caliente se mantenga el molde mayor calidad superficial se consigue. La velocidad y presión de inyección, en cambio, han de ser muy altas, debido a que el material se enfría con relativa faciliad. Al ser un material fluido, no presenta obstáculos para ser inyectado, aunque haya que controlar ciertos aspectos. Se deben evitar variaciones de espesor en la pieza, que producen tensiones internas. Los nervios no deben superar en espesor un tercio del de la pieza, y debe alargarse el tiempo de remanencia lo máximo posible, para evitar los rechupes. Es un material duro y rígido, con buena resistencia a los impactos y estabilidad térmica, y permeable a los aromáticos. Desafortunadamente, es un material sensible a la radiación ultravioleta, aumentándose su velocidad de degradación tras largas exposiciones. Para reforzar la sensibilidad del material se le aplican tratamientos superficiales y pintura posterior. Bajo condiciones de baja temperatura, aumenta la rigidez y fragilidad del mismo considerablemente, por lo que debe evitarse su aplicación para este tipo de ambientes, sobre todo si ha de resistir cargas. EUITI Bilbao /09/2015

19 Densidad 0,91-0,93 g/cm 3 Punto de Fusión 130ºC Temperatura de Inyección 240ºC-260ºC Contracciones de moldeo % Tabla Es uno de los materiales plásticos más utilizados hoy en día, a causa de su reducido coste económico, su ligereza y buenas aptitudes mecánicas y geométricas. Resulta ser un material muy apropiado para el sector automotriz, debido a su bajo coste que abarata la producción a gran escala, por su reducido peso, la facilidad y rapidez que presenta para ser inyectado y su elevada rigidez que evita sus deformaciones, además de la posibilidad de ser pintado PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN El proceso de inyección consta de siete fases, desde que se cierra hasta que la pieza haya sido expulsada; 1. Cierre del molde. 2. Inyección. 3. Periodo de mantenimiento. 4. Enfriamiento y plastificación del material. 5. Apertura del molde. 6. Expulsión de la pieza. El proceso consiste en introducir material termoplástico calentado y fundido a presión desde un cilindro caliente a la huella que queda cuando la parte cavidad y la parte núcleo del molde se aprietan la una contra la otra. Tras un periodo adecuado de enfriamiento y compactación, la parte núcleo se separa de la parte cavidad y se expulsa la pieza moldeada. A cada fase le corresponde una duración distinta, siendo la siguiente una aproximación de estas: EUITI Bilbao /09/2015

20 Imagen FASE DE CIERRE DEL MOLDE Es la fase que da comienzo a cada ciclo de inyección, que se realiza cuando la pieza del anterior ciclo ha sido expulsada. La platina móvil de la unidad de cierre avanza hasta mediante la fuerza que recibe del sistema de accionamiento, hasta que la parte núcleo del molde contacte con la cavidad FASE DE INYECCIÓN Es la fase en que se inyecta material para abarcar todo el volumen de la cavidad, que supone el 95-98% del total de la pieza. Esta cantidad se denomina dosis, y se determina en la máquina mediante el recorrido que realiza el tornillo. En esta fase se llena la huella que empieza estando totalmente vacía, por lo que cobra importancia el inyectar material lo más rápido posible. Por esta razón, el parámetro a controlar durante esta etapa es la velocidad de inyección. Existe también una presión de 1º fase, que no se debe confundir con la presión de llenado. Esta presión no es más que la necesaria para superar la caída de presión que hay en la cavidad y inyectar así el material sin problemas. Es una presión de seguridad, pues marca el límite que puede alcanzar el sistema hidráulico. Se programa esa presión para que sea un poco superior a la presión de inyección, evitando así una presión excesiva cuando este obstruida la cavidad que pueda dañar el molde y la máquina, y consiguiendo altas velocidades de inyección. EUITI Bilbao /09/2015

21 FASE DE MANTENIMIENTO En esta etapa se introduce el resto del material que compone la pieza, quedando así el producto compacto, con las dimensiones adecuadas y el peso requerido por el cliente. En esta fase, el parámetro a controlar es la presión de inyección que ejerce el husillo, junto al tiempo durante el que se va a aplicar. La cantidad de material que se añadirá en esta fase depende de la presión y del tiempo, por lo que se ha de controlar estos parámetros para que la cantidad de material que se desea inyectar sea el que resta del de la primera fase para llegar a la masa total que ha de tener el producto. El momento de enlace entre la fase de inyección y la de mantenimiento se denomina conmutación, instante durante el que se origina una redistribución de presiones, que origina la contracción volumétrica del plástico al enfriarse. La presión de mantenimiento trata de compensar esa contracción por un lado, y evitar que el flujo del material vuela a entrar en el cilindro de la máquina a causa de las grandes presiones que se originan en las paredes de la huella. Durante la fase de inyección fase, la presión sobre el material va cayendo desde el valor máximo hasta el de la presión atmosférica en el frente de flujo. En ese instante, el frente de flujo desaparece y se da el fenómeno de la presurización en cavidad, que aumenta repentinamente la presión en la misma. De no realizarse la conmutación, se seguiría aportando material sin controlar la presión sobre el husillo, disparándose así las presiones sobre el material inyectado, causando defectos en la pieza como rebabas, altas tensiones internas, etc. y daños en el molde y la máquina. En cambio, si se cambia de fase, se comienza a controlar la presión sobre el husillo, evitando el origen de esas altas presiones en el material que puedan estropear la pieza. Al realizarse la fase de mantenimiento, debe quedar en el cilindro una pequeña cantidad de material adicional entre la boquilla y el husillo, llamado colchón o amortiguamiento del tornillo. Es necesario para que se pueda ejercer la presión. La duración de la fase de mantenimiento debe alargarse hasta que la presión de mantenimiento deje de ser efectiva, momento a partir del cual no se ve aumentada la masa de la pieza. En ese instante el paso del material a la huella se ha cerrado debido al enfriamiento, siendo inútil el aumento de presión para seguir inyectando. A partir de ese momento, la pieza tendera a enfriase y contraerse, pero sin que se añada ningún material, por lo que es conveniente que la entrada sea lo último en endurecerse. EUITI Bilbao /09/2015

22 PLASTIFICACIÓN Cuando se finaliza la fase de mantenimiento, la pieza sigue enfriándose dentro del molde cerrado hasta que ese haya enfriado y endurecido lo suficiente como para no deformarse durante su extracción. Durante todo este tiempo, la máquina no debe realizar ninguna acción especial, por lo tanto, se aprovecha para preparar el material que se inyectara durante el ciclo siguiente. El termoplástico se suministra generalmente en forma granular a través de la tolva de alimentación situada sobre el cilindro de la unidad de inyección. Los granos caen por el conducto que conecta la tolva y el cilindro por efecto de la gravedad. El material, ya en el cilindro, se empuja con el husillo que gira, y pasa por las zonas calefactadas que aumentan su temperatura. Por influencia de la alta temperatura y del calor originado por los esfuerzos de corte que realiza el husillo sobre el material, éste se funde y homogeneiza. El material fundido se va almacenando en el cilindro. Cuanto mayor es el material almacenado, mayor la presión que se ejerce al husillo, que retrocede hasta colocarse en posición para comenzar la inyección. Es una fase importante, puesto que influye directamente en la calidad de la mezcla del material. Por lo tanto, se han de seleccionar con cuidado las temperaturas de los calefactores y la velocidad de rotación del usillo, para evitar a toda costa el quemado del material o su degradación. Se le suele asignar a la velocidad de plastificación una velocidad suficiente para que el tiempo de plastificación sea igual o menor que el de enfriamiento de la pieza. Un exceso de velocidad puede provocar la degradación del material por efecto cizalla, sobre todo en termoplásticos reforzados por fibra. En este caso, pueden partirse las fibras, resintiéndose la cohesión entre las mismas y el polímero. Esto causa que la resistencia mecánica del compuesto se reduzca. Además, la plastificación empeora aumentando las probabilidades de obtener material crudo y una mezcla no homogénea. Ese exceso de velocidad también aumenta los consumos energéticos. La velocidad de giro puede programarse constante durante la fase completa, o variable respecto al recorrido. Se recomienda la reducción de la misma al final de la carrera, para una mayor precisión en el posicionamiento del husillo, y por lo tanto, en la dosis de material a inyectar APERTURA DEL MOLDE Tras enfriarse la pieza, la unidad de cierre deja de ejercer presión, de forma que la platina móvil de la máquina retrocede hasta su posición inicial y se abre el molde. EUITI Bilbao /09/2015

23 EXPULSIÓN DE LA PIEZA La fase de expulsión de la pieza termina un ciclo de inyección. Se lleva a cabo cuando la unidad de cierre de la máquina se abre por completo, de forma que el espacio entre la parte cavidad y la parte núcleo es el máximo posible. El accionamiento de expulsión del molde mueve las placas expulsoras, que al mismo tiempo moverán todos los elementos de expulsión. Estos movimientos librarán la pieza y la empujarán al exterior de la huella del semimolde núcleo y la pieza caerá a una cinta corredera o la recogerá un robot manipulador MÁQUINA DE INYECCIÓN En las máquinas de inyección de termoplásticos los diversos componentes se clasifican en los siguientes conjuntos funcionales. La unidad de cierre consta de los dispositivos necesarios para el posicionamiento del molde en la máquina y para el movimiento de apertura y cierre del molde. Agrupa los elementos necesarios para la carga de material inyectable, la plastificación y para la inyección del mismo. La unidad de potencia comprende del conjunto de mecanismos necesarios para transformar y suministrar la fuerza motriz a las unidades de inyección y de potencia. Se pueden utilizar dos tipos de unidades de inyección. El primero, que se utiliza para máquinas pequeñas, transmite la potencia a la unidad de cierre y al husillo mediante sendos motores eléctricos. El segundo, se basa en un funcionamiento hidráulico para transmitir la potencia, mediante el cual se mueven los pistones en las unidades de cierre e inyección mediante pistones accionados por la presión del fluido. Forman la unidad de control el conjunto de componentes que permite definir y variar el proceso a la voluntad del inyector. Está ligado con la unidad de potencia, a la que dicta determinadas señales que la última transforma en movimientos sobre las unidades de cierre e inyección, y con la unidad de inyección, para controlar las temperaturas. Contiene una unidad lógica, que puede ser controlador lógico programable (PLC) o un microprocesador, y controladores de temperatura. Mediante la unidad lógica, se puede programar la secuencia y tiempos del ciclo y las presiones y recibir señal de los finales de carrera para parar el movimiento, además de interpretar señales de alarma por sobrepresiones y detener el proceso. EUITI Bilbao /09/2015

24 Los controladores de temperatura, al gozar de una velocidad de respuesta muy elevada, son muy adecuados para controlar y mantener en todo momento la temperatura del molde uniforme. Las unidades de cierre y de inyección son las que más pueden variar de una máquina a otra, siendo los grupos más distintivos. Por lo tanto, se hará hincapié en ambas para diferenciar los tipos de máquinas. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

25 UNIDAD DE INYECCIÓN La unidad de inyección ejecuta las funciones de carga y de plastificación del termoplástico mediante el giro del husillo, la función de mover el tornillo a lo largo de su eje para introducir el material plastificado a lo largo del bebedero hasta llenar la huella que forman las dos partes del molde y la función de mantener el plástico bajo presión para que se compacte correctamente mientras se enfría, antes de ser expulsado. Consta de un cilindro de acero capaz de soportar altas presiones. Se cubre su perímetro mediante bandas calefactoras, que calientan y funden el material mientras avanza por el husillo. Estas bandas no abarcan toda la longitud del cilindro, sino que se dividen en unas zonas u otras por delante de la tolva. Dentro del cilindro se encuentra el husillo o tornillo, de acero muy duro y tratamientos superficiales de pulido o cromado que faciliten la conducción del plástico. Este elemento es el encargado de recibir el plástico, de fundirlo, de mezclarlo y de acumularlo en la parte delantera del cilindro hasta que se agrupa suficiente cantidad para inyectarlo en el molde. Existen mayoritariamente tres tipos de unidad de inyección: unidades de pistón de una fase, unidades de dos fases y unidades en línea con tornillo alternativo o reciprocante. Estas últimas son las que más abundan actualmente, debido a que alternan las funciones de plastificación mediante giro y avance del material plástico con un solo elemento. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

26 Sus principales funciones son rotar respecto a su eje durante la etapa de plastificación y alimentación, acercar o alejar la boquilla de la máquina del bebedero del molde, generar la presión necesaria para introducir el material en el bebedero, mover de manera axial el tornillo para empujar el plástico y mantener la presión de contención tras la inyección UNIDAD DE CIERRE Su función principal consiste en sujetar el molde durante la producción de piezas, suministrar la fuerza necesaria para mantener las dos partes del molde cerradas y realizar los movimientos de apertura y cierre del molde. Sus componentes principales son las columnas guía, las platinas porta-moldes y el mecanismo de apertura y cierre del molde. Imagen La platina estacionaria frontal no realiza ningún movimiento, está fijamente adherida en posición centrada a la base de la máquina. Tiene un orificio donde va apoyada la boquilla de inyección de la máquina. A través de ésta se soporta la parte cavidad del molde. La platina móvil soporta la parte núcleo del molde. Se mueve axialmente sobre las columnas guía, realizando así la apertura y cierre del molde. EUITI Bilbao /09/2015

27 La platina estacionaria trasera sirve como elemento de sujeción o base de la platina móvil y del mecanismo de cierre. El cilindro o motor que ejerce la fuerza de cierre se conecta a esta. El mecanismo de cierre transforma la potencia del cilindro o del motor en el movimiento de translación de apertura y cierre del molde. El mecanismo puede ser un sistema mecánico formado por palancas acodadas o un sistema hidráulico. Las diferencias más notorias entre ambos sistemas de cierre radican en la forma de la transmisión de fuerzas durante el cierre del molde. El sistema mecánico es capaz de realizar los movimientos con mayor velocidad. En cambio, las fuerzas de extracción que puede transmitir el sistema hidráulico son mayores SISTEMA HIDRÁULICO Este tipo de sistema ejerce la fuerza de cierre mediante cilindros hidráulicos de pequeño diámetro y alta velocidad, que pueden distribuirse como dos laterales o uno único en el centro. Puede usarse para distintos tamaños de molde a partir de un tamaño mínimo, aunque la carrera de expulsión de la máquina se reduce cuando el molde aumenta SISTEMA MECÁNICO El sistema mecánico transmite la fuerza mediante un mecanismo de palancas articuladas, que pueden ser accionadas a través de la potencia de un motor transportada por engranajes, o más frecuentemente, mediante un cilindro hidráulico. El movimiento transmitido al mecanismo ocasiona el plegado del mismo mediante el movimiento de las barras articuladas principales. Cuando el plegado está a punto de llegar a la posición de molde cerrado, la velocidad disminuye, evitando así impactos entre los elementos del molde. Además, se logra en este momento un aumento de ganancia mecánica de las articulaciones principales, multiplicándose así la pequeña fuerza que se recibe del cilindro. Pese a ser un sistema más rápido y económico que el hidráulico y pese a necesitarse presiones de fluido muy pequeñas para lograr grandes fuerzas de cierre, presenta varias desventajas. Las fuerzas de cierre son más difíciles de controlas, porque varían con la temperatura. También es difícil controlas las velocidades y fuerzas de arranque y frenado. Además, el mantenimiento que ha de hacérsele es mayor, acorde con el gran desgaste que sufre. EUITI Bilbao /09/2015

28 TIPOS DE MÁQUINA MÁQUINAS DE INYECCIÓN CON PISTÓN El moldeo por inyección con pistón de una etapa fue el sistema predominante antiguamente. Al igual que el sistema de tornillo alternativo, contiene un barril donde se funde el plástico mediante bandas calefactoras. A continuación, se inyecta el material a través de un torpedo forzandolo mediante el movimiento axial de un pistón. El mezclado del material que se conseguía en este tipo de máquinas era muy pobre y el fundido altamente heterogéneo, reduciéndose así la calidad del producto MÁQUINAS CON SISTEMA DE PREPLASTIFICACIÓN En el sistema de preplastificación o sistema de dos etapas la fundición y el mezclado del material se realizan en una etapa distinta a la de impulsar el plástico al bebedero del molde, son independientes el uno del otro. Por lo tanto, la primera etapa consiste en el calentamiento y fusión del termoplástico y la segunda en el desarrollo de presión e inyección. Supone un avance respecto a las de una etapa, puesto que es posible adaptar condiciones independientes para cada etapa optimizando ambas acciones, es decir, es posible adaptar la primera etapa para alcanzar buenas condiciones de transmisión de calor sin que repercuta en la presión de la etapa posterior. Al poder controlarse las variables de manera más adecuada, es posible aumentar la capacidad de plastificación y la velocidad de inyección, y se consigue una mezcla mucho más heterogénea, uniformizando así el peso de las piezas. Además, se mejora la calidad y se amplía el campo de productos y tamaños que se pueden fabricar. La primera etapa puede realizarse con pistón o con husillo, mediante los cuales de empuja el material al cilindro de la segunda etapa, y se desconectan ambos cilindros mediante el giro de una válvula antiretorno. Las máquinas que emplean un sistema de husillo presentan grandes ventajas frente a las de pistón. Para comenzar, el tornillo mediante su movimiento de rotación crea una turbulencia en el caudal de plástico que facilita la transferencia de calor logrando temperaturas más uniformes. EUITI Bilbao /09/2015

29 Por otro lado, el esfuerzo de corte que realiza el tronillo sobre el termoplástico expulsa energía en forma de calor debido a la cizalla. Esa energía tiene gran importancia, debido a que los materiales plásticos son malos conductores de calor, razón por la que suele existir una perceptible diferencia de temperatura entre la parte en la que el fluido contacta con las paredes del cilindro y la parte interior. El calor por cizalla uniformiza la temperatura entre ambas zonas. El uso del tornillo permite controlar la temperatura con mayor precisión, fundir el plástico a mayor velocidad, obtener mezclas más homogéneas y aumentar la velocidad de inyección. Este sistema es anterior al del tornillo alternativo en línea, y aunque este último se use mayoritariamente, el sistema de preplastificación por tornillo se utiliza con materiales y piezas que requieran de condiciones extremas en capacidad de plastificación e inyección, debido a su gran versatilidad. Generalmente, se requieren mencionadas condiciones en el moldeo de elastómeros y espumas rígidas. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

30 MÁQUINAS CON TORNILLO ALTERNATIVO Tipo de máquina que realiza la plastificación e inyección del material durante una única etapa mediante un husillo alternativo. Resulta ser el sistema más avanzado y utilizado, ni hay previsiones de que puede ser sustituido en un futuro próximo. El tornillo rota sobre su eje transportando el material hacia delante mientras se funde, mientras que simultáneamente va retrocediendo a lo largo del cilindro, para dejar suficiente espacio en la boquilla de la máquina donde se almacena progresivamente el termoplástico. Cuando el volumen de polímero plastificado acumulado en el frente de la máquina es suficiente, el tornillo deja de rotar y cambia de dirección de translación, moviéndose axialmente hacia la boquilla de inyección de la máquina empujando el plástico, como si de un pistón se tratase. El sistema permite utilizar tornillos más cortos, para materiales entrecruzables como elastómeros, o tornillos muy largos para materiales que presentan dificultades para fundirse. Permite fundir el material muy rápido, controlar adecuadamente la temperatura y el volumen a inyectar y obtiene fundidos más homogéneos, mejorando la reproducibilidad en la obtención de piezas de buena calidad MÁQUINAS GIRATORIAS Forman un tipo de máquina pensado para reducir el tiempo total del ciclo de inyección eliminando el lastre que supone el tiempo de espera para llevarse a cabo el enfriamiento de la pieza. El tiempo de enfriamiento, durante el cual el molde permanece cerrado y el husillo parado, abarca una gran parte del periodo del ciclo de inyección, mayor aún cuando el grosor del producto es superior. Se le atribuye al tiempo de enfriamiento un %50-80 del periodo de inyección. Este tipo de máquina cuenta con una unidad giratoria donde se colocan varios moldes. Para realizar el llenado del molde se coloca este frente a la unidad de inyección, y en cuanto termine el llenado, rota otra vez la unidad de cierre giratoria colocando otro de los moldes frente a la unidad de inyección de la máquina, permitiendo así la inyección de una segunda pieza mientras se enfría la anterior. Durante ese segundo periodo de inyección, la primera pieza sigue enfriándose hasta compactarse, momento en que el molde se abre y expulsa la pieza. Para llevar a cabo este sistema, es necesaria una unidad con una gran capacidad de plastificación, debido a que el tiempo entre una inyección y otra es mínimo, y el plástico ha de estar preparado para corroborar la eliminación del tiempo de enfriamiento. EUITI Bilbao /09/2015

31 Es un sistema viable cuando la serie se piezas a fabricar sea inmensa, o cuando sea necesario aumentar la productividad si urge cumplir determinador plazos, debido a que el hecho de fabricar varios moldes aumenta los costes en gran medida, reduciendo así los márgenes de beneficio. En ocasiones, no merece la pena fabricar moldes idénticos para fabricar en este tipo de máquinas, pero si el material y el color son el mismo, es posible inyectar piezas cuyos moldes son distintos mediante este método MÁQUINAS BIMATERIALES Imagen Tipo de máquina utilizado para inyectar piezas que tienen más de un material o color distinto. Este tipo de máquinas cuenta con dos unidades de inyección independientes, que inyectan cada una de las huellas del molde, por lo tanto, es necesario que el molde disponga de dos cavidades. EUITI Bilbao /09/2015

32 Cada una de las cavidades tendrá la misma figura en el semimolde núcleo, siendo este simétrico. El descuento en el semimolde cavidad, en cambio, será distinto en cada una de las huellas. En una estará tallado el hueco que corresponde al material de la zona interior del producto, de forma que en la primera inyección se llene solamente el material correspondiente a este. En la otra cavidad, estará tallada la forma de la pieza completa, de forma que material de la zona exterior llene toda la zona que le corresponde. El funcionamiento en que cada una de las cavidades se inyecta con una de las máquinas, siendo necesaria la rotación del molde durante la apertura del molde. En el primer ciclo, el primer material se inyectará en su correspondiente cavidad, y simultáneamente, la otra cavidad se llenara del 2º plástico en su totalidad. El molde se abrirá, y se realizará la expulsión de la pieza en la 2º cavidad. Esa pieza no es válida, por lo que se desecha. A continuación, el semimolde núcleo rotará 180º, de forma que la parte de la pieza que fue inyectada en el anterior ciclo quede en la 2º cavidad. De esta forma, al realizarse otra vez la inyección, la 2º cavidad se completará al introducirse el 2º material alrededor de la pieza inyectada anteriormente, logrando así el producto con dos materiales distintos. En la primera cavidad, volverá a formarse es parte de la pieza compuesta por el 1º material, momento a partir del cual se repite sucesivamente el proceso CARACTERÍSTICAS PRINCIPALES DE LAS MÁQUINAS. Las características principales de las máquinas son aquellas mediante las que es posible definir las limitaciones en el tamaño del producto, tamaño del molde, capacidad de producción, etcétera CAPACIDAD DE CIERRE Una de las características con mayor importancia, ya que define la capacidad del molde para contrarrestar la presión de inyección que tiende a separar ambas partes del molde. La fuerza de cierre capaz de ejercer la máquina ha de ser mayor que la fuerza que el termoplástico ejerce contra el molde, para evitar que el molde se abra y para que el cierre sea el adecuado, sin que quede ningún espacio entre semimoldes para evitar cualquier escape de material y consecuentemente, la aparición de rechupes DIMENSIONES DEL MOLDE La distancia que queda libre entre las platinas móvil y fija de la unidad de cierre limita la altura que pueda tener el molde. EUITI Bilbao /09/2015

33 En sistemas con palancas mecánicas, se puede ajustar el plato móvil a la altura del molde, dentro de unos límites marcados por el fabricante. La variación en esta altura no influye en la carrera del molde debido a que pertenece a otro mecanismo distinto. Los moldes que superen en altura las tolerancias marcadas por el fabricante, no podrán ajustarse, ya que en este tipo de sistemas el molde se debe ajustar cuando la carrera de apertura está en cero. El problema radica en que el mecanismo no ejerce una fuerza de cierre constante a lo largo de su carrera. La fuerza que es capaz de ofrecer es mínima en la posición de apertura, y aumenta progresivamente hasta el valor de la fuerza nominal en la posición de molde cerrado. Por tanto, no se podría aplicar a un molde superior al que marcan las tolerancias la fuerza de cierre total de la máquina. Los sistemas de cierre hidráulico no presentan este tipo de problema, puesto que trabajan con la presión que ejerce el fluido, que se mantiene constante durante todas la carrera, siendo así el valor de la fuerza de cierre el máximo durante todo el recorrido. En este tipo de máquinas, solo se requerirá una altura mínima de molde. La plátina móvil no podrá ajustarse como en las anteriores, por consiguiente, los moldes superiores deberán colocarse en una posición que no sea la de apertura total de la unidad de cierre. Aun no habiendo ningún problema relacionado con la pérdida de fuerza de cierre, como ocurre con los sistemas mecánicos, cuanto más se habrá la unidad para colocar el molde, mayor será la carrera de apertura perdida. Es decir, la longitud que se sobrepase la altura del molde del tamaño mínimo será igual a la longitud de carrera perdida. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

34 Por otro lado, han de conocerse las dimensiones de las platinas de cierre, debido a que el molde irá apoyado en estas. Estas platinas van alineadas en máquina mediante 4 columnas guía que las atraviesan. El espesor del molde debe ser menor que la distancia entre las columnas. La longitud del molde, en cambio, podrá aumentarse tanto como sea necesario, siempre y cuando los zócalos queden apoyados en las platinas, sin sobresalir de sus bordes. Para terminar, debe conocerse el diámetro del orificio de centrado del molde en las pletinas, para diseñar la anilla de centraje del molde que encaje correctamente. Imagen RECORRIDO DE APERTURA El recorrido de apertura del molde es la distancia que recorre la platina móvil durante los movimientos de apertura y cierre del molde. El valor especificado en las características corresponde al máximo. EUITI Bilbao /09/2015

35 La importancia de esta característica reside en que la carrera debe ser suficiente para que las secciones de la pieza que quedan en la zona más profunda del semimolde núcleo puedan expulsarse. La dirección de desmoldeo coincide con la del movimiento de translación de apertura y cierre, por lo que la profundidad se medirá también en esa dirección. Para que la expulsión sea posible, el recorrido de apertura de la máquina debe ser mayor que la profundidad de la pieza, siendo recomendable el duplicar dicha distancia para facilitar el proceso. En ocasiones, los elementos móviles del molde pueden necesitar mayor recorrido que la pieza. Para adecuar el recorrido a las solicitudes del molde y no desperdiciar tiempo en abrir la máquina en exceso, las máquinas cuentan con un sistema de control para regularla CAPACIDAD DE INYECCIÓN La capacidad de inyección de una máquina representa la cantidad de termoplástico que esta puede inyectar en un solo ciclo. Se diferencian la capacidad teórica por un lado, y la capacidad real, por otro. La capacidad teórica (C i) es el volumen máximo de material que puede desplazar el pistón o el husillo a lo largo de su movimiento de empuje máximo sin que ocurra ninguna fuga de material. Ese volumen inyectable no es más que el producto del área de la sección del cilindro, que es circular, y de la longitud de carrera del husillo o pistón. La capacidad real, en cambio, es la masa máxima poliestireno que se puede inyectar en un único ciclo de inyección. La cantidad se indica en gramos de poliestireno porque es un material cuya densidad se mantiene casi uniforme bajo influencia de grandes variaciones de presión o temperatura. Además, su densidad es muy cercana a 1 [g/cm 2 ], entre 1.04 y 1.07 [g/cm 2 ], por lo que el valor del volumen de plástico inyectable se puede estimar como tal. Algunas máquinas permiten variar la capacidad cambiándose el husillo por uno de distinto diámetro y su correspondiente cilindro. De este modo, el área de empuje cambia, aunque también lo hace la presión. Si el diámetro se incrementa, disminuirá la presión; si baja, en cambio, la presión se incrementa PRESIÓN DE INYECCIÓN La presión de inyección es la fuerza máxima que puede realizar el husillo sobre el fluido plástico, que empuja a este último dentro del molde. Por lo general, se utilizan altas presiones para lograr la velocidad de inyección deseada. La presión real depende de la eficacia de transmisión a través del termoplástico, que al mismo tiempo depende de la forma del cilindro. EUITI Bilbao /09/2015

36 Las máquinas modernas están provistas dispositivos que permiten regular de forma progresiva hasta el valor máximo. Es preferible colocar sensores de medición dentro del molde, porque la resina sufre pérdidas de presión al adentrarse en la cavidad, para poder realizar un control absoluto CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN La capacidad de plastificación representa la cantidad máxima de termoplástico que se puede fundir en el cilindro por unidad de tiempo, funcionando el husillo a máxima velocidad. El valor se mide en gramos o kilogramos de poliestireno por hora. Es una característica complicada de calcular, ya que depende de abundantes variables difíciles de controlar, como el rendimiento térmico del barril y del husillo, temperatura de inyección, calor latente de fusión del plástico, etcétera VELOCIDAD DE INYECCIÓN La velocidad de inyección es la cantidad de material que entra en el molde durante el tiempo de llenado. Representa el volumen de material que la máquina puede inyectar por unidad de tiempo, moviéndose el tornillo a máxima velocidad, que se mide en [cm 3 /s]. Aunque la presión sea similar para los distintos tamaños de máquinas, la velocidad debe variar. Cuanto mayor es la máquina, mayor ha de ser la velocidad de inyección. Al introducirse el material en el molde, éste se va enfriando por la diferencia e temperatura que tiene respecto a las paredes del molde. Si la velocidad no es suficiente, aparecerán gradientes de temperatura en el material, que provocarán posteriores problemas como líneas de unión, tensiones internas, marcas de flujo, etcétera. EUITI Bilbao /09/2015

37 ASPECTOS A TENER EN CUENTA ANTES DE COMENZAR EL DISEÑO A la hora de diseñar y fabricar el molde, se han de tener en cuenta varios factores, que varían en cada producto. Por tanto, se debe advertir al diseñador de la pieza de las dificultades que pudieran aparecer durante la fabricación de los componentes del molde o de la producción de la misma. Por otro lado, se debe procurar simplificar el diseño en medida de lo posible, porque se reducen los costes de fabricación, entre otras cosas, pero ante todo, con intención de facilitar el montaje y simplificar el proceso de moldeo. Por consecuencia, se agiliza el moldeo y la producción, de forma que termina reduciéndose el precio de la pieza. Entre dichos aspectos, se profundizará en los más significativos a lo largo este apartado CONTRACCIÓN A causa de los cambios de temperatura, todos los materiales sufren aumentos o reducciones de su volumen, uniforme en todas las direcciones si se considera el material homogéneo e isótropo. En el caso del moldeo por inyección, la pieza sufre sendas contracciones. La primera debido al enfriamiento de la pieza desde la temperatura en la que se inyecta a la temperatura en la que se desmoldea. Posteriormente, la pieza volverá a contraerse levemente hasta que se dé su homogeneización a temperatura ambiente. Pese a que las contracciones suelen ser relativamente pequeñas, han de tenerse en cuenta antes de diseñar el molde porque repercuten en las dimensiones y tolerancias de la pieza. Al ser proporcionales al tamaño de la misma, las contracciones serán más evidentes cuanto mayor sean sus dimensiones originales. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

38 En conclusión, las contracciones totales (C T) que sufre la pieza son la suma entre contracciones de solidificación (C 1) y las contracciones postmoldeo (C 2). Para solventar el problema de las contracciones, se aumenta la cavidad del molde respecto a las dimensiones originales en una pequeña proporción, que varía en función de distintos factores y parámetros TIPO DE PLÁSTICO Entre los termoplásticos, cuanto mayor es la cristalización desarrollada por el material, mayores serán las contracciones. La cristalización, que puede ser muy elevada en algunos tipos de plástico, dependerá entre otras cosas de la velocidad de enfriamiento. Los materiales amorfos no tienden tanto a contraerse, por lo tanto, son más adecuados cuando las tolerancias son estrictas. He aquí una tabla con valores aproximados de contracción clasificados según el tipo de material. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

39 REFUERZO DEL PLASTICO Cuando se vaya a utilizar un plástico con relleno, las contracciones pueden reducirse en gran medida utilizando refuerzos con coeficientes de dilatación bajos, como la fibra de vidrio, por ejemplo GEOMETRÍA DE LA PIEZA La forma de la pieza influirá en la contracción. Cuanta más plana es la pieza, mas tiende a contraerse. Imagen Por lo tanto, una pieza similar al ejemplo A tiende a contraerse más que piezas en forma de las soluciones B o C DISEÑO DEL MOLDE La disposición y el tamaño de los puntos de inyección, la longitud y el tamaño de los canales y el sistema de refrigeración influirán directamente en las magnitudes de las contracciones de la pieza PÁRAMETROS Y CONDICIONES DE INYECCIÓN Las temperaturas del material y del molde, las presiones de inyección, de contrapresión y de mantenimiento, etc. son condiciones que afectan directamente en el porcentaje de contracción de la pieza RECHUPES Cuando la pieza a inyectar tiene grandes espesores, especialmente en materiales con grandes índices de contracción, se manifiesta otro tipo de deformación denominado rechupe. EUITI Bilbao /09/2015

40 Cuando se introduce el material en la cavidad del molde durante el proceso de inyección, el plástico que se apoya en las superficies de lo semimoldes, es decir, el plástico que formará las superficies externas de la pieza, se enfría con mayor rapidez que el plástico que formara el interior de la pieza. De este modo, la pieza se solidificará desde el exterior hacia el interior. Este fenómeno ocurre debido a que las zonas exteriores tendrán mayor influencia de la refrigeración, y como la conductividad térmica del plástico es reducida, las zonas del interior se mantendrán calientes durante un mayor periodo de tiempo. El retraso en el enfriamiento entre el exterior y el interior es el causante de los rechupes. Cuanto mayor es el espesor, más tiempo pasará desde que se enfría el exterior hasta que se enfría el interior, por tanto, mayor será la tendencia a aparecer del rechupe. Imagen Los rechupes dejan marcas estéticas muy evidentes, por lo tanto, son motivo de rechazo y hay que evitarlos a toda costa. Para prevenir la aparición de estos, se pueden tomar las siguientes medidas: Disminuir el espesor, incorporar refuerzos e incrementar el tiempo y la presión de mantenimiento TENSIONES INTERNAS Las tensiones internas, se forman al igual que los rechupes, debido a la diferencia de tiempo que tarda en enfriarse la zona interior de la pieza respecto a la exterior. Estas tensiones son perceptibles después en el alabeo o flexión de la pieza. Pueden emerger por otro tipo de motivos. El flujo de material también influye en su aparición, a causa de la anisotropía que puede causar en el material. Principalmente, la anisotropía depende de dos factores: La orientación molecular del flujo de material y la alineación de los refuerzos. EUITI Bilbao /09/2015

41 La orientación molecular se ve afectada por el cambio que sufren las cadenas poliméricas del material desde su estado de ovillo aleatorio, esto es, desde el estado de disposición espacial de la molécula cadena en la que sus segmentos varían su orientación sin efectos en la conformación, a un alargamiento cuando atraviesa los canales de alimentación y el canal de inyección. Cuando el material sale de la entrada de inyección, puede haber un intento de relajación en el alargamiento del ovillo para que el producto recupere la isotropía. Pero ese intento de relajación es contrarrestado por el continuo flujo de material y por la pérdida de movilidad de este durante su enfriamiento, formándose entonces las tensiones. Se podrá producir mediante las tensiones una inestabilidad dimensional. Además, el producto estará debilitado y podrán darse fallos de servicio. La rigidez, en cambio, aumentará en la dirección del flujo. Las fibras utilizadas para reforzar el plástico, las de vidrio por ejemplo, influyen en la aparición de la anisotropía, debido a que tienden a orientarse en la dirección del flujo de material. Es posible aliviar las tensiones tras realizarse el moldeo, aplicando un proceso de calentamiento llamado recocido, mediante el cual se induce una relajación molecular en las piezas. Para minimizar o prevenir la anisotropía, se han de utilizar canales grandes, evitar secciones muy finas en la pieza, bajar la velocidad de cizalla y ralentizar el enfriamiento de la pieza ESPESOR DE LAS PAREDES Es necesario considerar varios aspectos en los espesores de la pieza para prevenir o minimizar posibles defectos: - Se deben evitar las secciones excesivamente gruesas, ante todo, para evitar la aparición de deformaciones, rechupes y tensiones. Además, se consiguen tiempos menores de enfriamiento al ser menor el calor a extraer, de manera que se agiliza la producción produciendo más piezas por unidad de tiempo. - Los espesores delgados deben evitarse también, o limitar la distancia que ha de recorrer el material, con intención de que la pieza se pueda llenar sin dificultad. - Por último, los espesores han de mantenerse no las uniforme posible, o en su defecto, evitar los cambios de espesor repentinos. De esta forma se evitan varios defectos de inyección. EUITI Bilbao /09/2015

42 Generalmente, los espesores serán unos u otros para que la pieza se adecue al peso que marca el cliente, para que resista las condiciones de servicio, o meramente por razones económicas como pueden ser el ahorro de material o la agilización de los procesos de producción. Los rangos de espesos varían de un tipo de plástico a otro, puesto que las características de estos son distintas y consecuentemente, también su comportamiento. No es posible garantizar el correcto comportamiento de los plásticos dentro de un rango concreto en de espesores en las piezas de moldeo. Aun así, hay ciertos valores tabulados que sirven como referencia. En las siguientes tablas se facilitan los rangos de espesores recomendados para cada material en concreto, y también la distancia que ha de correr como máximo el flujo por unidad de espesor. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

43 Tabla ASPECTOS GEOMÉTRICOS DE LA PIEZA Se han de evitar ciertas formas en la pieza, para evitar posible defectos, simplificar la mecanización de los componentes del molde e incluso para facilitar, y en algunos caos, posibilitar la extracción de máquina del producto CONICIDAD Y ÁNGULOS DE SALIDA Las piezas deben diseñarse de tal forma que las paredes perpendiculares a la dirección de desmoldeo se la pieza tengan un ángulo que facilite su extracción. El valor del ángulo dependerá entra otras cosas del tipo de plástico y de la profundidad de la cavidad. Se buscará que estos ángulos no sean menores de 3º como norma general. Como el sistema de expulsión frecuenta en núcleo, es posible que en esta parte los ángulos de salida sean menores, para que la pieza no se quede enganchada en cavidad. Para ello, se pueden aumentar los ángulos en cavidad, o reducir los del núcleo por debajo de 3º. En cualquier caso, los ángulos no pueden ser menores de 0.5º. Para los nervios y resaltes, se recomienda que el ángulo de salida sea de al menos 5º. EUITI Bilbao /09/2015

44 NERVIOS Los nervios se utilizan como medio para dar rigidez y consistencia a la pieza, evitando aumentar el espesor de las secciones de la misma para evitar todos los defectos que ello puede acarrear. En caso de que un único nervio no sea suficiente para conseguir la firmeza deseada, se antepone el uso de mayor cantidad de estos a aumentar su espesor. Es necesario tener en cuenta que los nervios pueden ser fuente de rechupes y de concentraciones de tensiones, en la zona en la que se unen con las paredes de la pieza. Para contrarrestar el efecto, se pueden utilizar las siguientes soluciones: Imagen ARISTAS VIVAS Y ESQUINAS Las aristas y las esquinas han de ser redondeados, de forma que el flujo no choque con las paredes durante el periodo de entrada de material. En estos cantos con ángulos afilados frecuenta la aparición de concentración de tensiones, especialmente cuando el material contiene refuerzos como la fibra de vidrio. Las zonas de concentración de tensiones son propensas a fallar cuando el producto se somete a cargas mecánicas. EUITI Bilbao /09/2015

45 Imagen PROTUBERANCIAS Las protuberancias se utilizan como medio de ensamblaje entre distintos componentes. Se deben diseñar de forma que no aparezcan grandes espesores en su unión con la pieza, para prevenir la aparición de tensione y rechupes, concretamente. EUITI Bilbao /09/2015

46 Imagen CONTRASALIDAS Las contrasalidas son secciones de la huella de la pieza en el molde donde fluye el plástico, que imposibilitan la extracción de la pieza una vez se ha solidificado el molde. Estas secciones suelen aparecer cuando hay agujeros en la pieza, o en caras con conicidad negativa respecto al cierre. Habitualmente, es necesario librar las contrasalidas mediante elementos móviles. En ocasiones, al expulsar termoplásticos con cierto grado de elasticidad (PVC), estas contrasalidas pueden librarse por sí solas, sufriendo la pieza una deformación elástica, que le permitirá después recuperar su forma original. En cambio, los plásticos más rígidos no podrán liberar paredes con contrasalida mayor que 2º. EUITI Bilbao /09/2015

47 Imagen Para evitar el uso de elementos móviles innecesarios, el diseñador debe encontrar la dirección de desmoldeo más adecuada para cada pieza. La pieza se colocará en máquina según esa dirección, para que coincida con la dirección de apertura del molde. De esta forma, se podrá diseñar la superficie de cierre más correcta, que separé en semimolde núcleo todas las caras con ángulo negativo y en semimolde cavidad aquellas con ángulo positivo. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

48 ACABADO SUPERFICIAL El incremento de la demanda en el mercado de piezas de plástico ha llevado a desarrollar la tecnología para fabricarlas hasta el punto en que los productos requieren grandes acabados superficiales para ser competitivas. Para lograr esas tolerancias en las calidades de las caras vistas en la pieza, el pulido en las superficies del semimolde cavidad ha de ser de gran calidad. Además de conseguir mejores calidades en las piezas moldeadas, se obtienen otras ventajas en el proceso: - Facilidad a la hora de expulsar la pieza. - Aumento de la fluidez de entrada del material. - Reducción del riesgo de corrosión local del semimolde. El sobrecoste del molde referente al acabado superficial se amortiza con facilidad debido a lo fácil que se sacan piezas de diseño puramente estéticas. El acabado superficial del molde dependerá del acabado final que tendrá la pieza: - Para piezas pintadas no es necesario un acabado especial, bastará con un pulido industrial brillante. - Para piezas cromadas, en cambio, se requiere un acabado pulido espejo. - Por último, cabe mencionar un acabado superficial de la pieza que ha cogido peso en el mercado automovilístico en los últimos años, debido al efecto estético que induce en las piezas. Para ello, se aplica en la huella del semimolde cavidad un tratamiento químico específico NORMATIVA Y REFERENCIAS BIBLIOGRAFÍA Sánchez, J.A. y Pascual, S. Técnicas avanzadas de conformado y moldeo: Intensificación en fabricación: 5º curso Escuela Técnica Superior de Ingeniería, Bilbao (2008). EUITI Bilbao /09/2015

49 Sánchez Valdés, S., Yáñez Flores, I.G. y Rodríguez Fernández, O.S. Moldeo por inyección de termoplásticos Limusa, México (2001). Greener,J. y Wimberger-Friedl, R. Precision injection molding : process, materials and applications Hanser, Munich (2006). Pérez Manzano, A. y Rodríguez Gandía, E. Manual práctico NX9 CAD Servicios Informáticos DAT, Múgica, Bizkaia (2014). Comité de Metrología de la A.E.C.C. Metrología del acabado superficial, rugosidad Asociación Española para la Calidad, Madrid (1993). Autodesk Simulation Moldflow Insight Advanced Flow (2014) Extremera, L. Tecnología de Moldes de inyección de termoplásticos Maier, Gernika, Bizkaia (2014). Menges, G. y Mohren, G. Moldes para inyección de plásticos México D.F. (1983). Laguna Castellanos O. Manual de moldes para la inyección de termoplásticos Instituto de Plásticos de Caucho (1978). Metalmeccanica, Plast Guía rápida para conocer los termoplásticos (indicados para el moldeo por inyección). Italia (1979). Arazo Urraca, J.L. Inyección de termoplásticos: manual del inyectador. Barcelona (2000). Vallejo Rasero, F.J. Nuevos materiales compuestos basados en termoplásticos y polímeros líquido cristalinos. Barcelona (2001) LEYES Y NORMATIVA INYECCIÓN UNE-EN 201:2010 Maquinaria de plásticos y caucho. Máquinas de moldeo por inyección. Requisitos de seguridad. EUITI Bilbao /09/2015

50 UNE-EN ISO Moldeo por inyección de probetas de materiales termoplásticos MOLDES MEIN Especificaciones técnicas de moldes de inyección MAIER. DIN 7154 Tolerancias dimensionales. UNE Tolerancias geométricas. UNE Acabados Superficiales. ISO 888 Pernos, tornillos y espárragos. Longitudes Nominales y Longitudes de Rosca PIEZA TSM0501G Métodos de testeo de materiales para piezas de moldeado plástico. TOYOTA. TSM0502G Testeo general para piezas de plástico. TOYOTA. TSM5514G Especificaciones de piezas moldeadas de resina de polipropileno. TOYOTA. TSM5728G Materiales plásticos de moldeo para piezas del exterior. TOYOTA CATÁLOGOS: EUITI Bilbao /09/2015

51 PROGRAMAS DE CÁLCULO: Se utilizará como programa CAD/CAE la versión 8.5 de Siemens Unigraphics NX. Mediante esta herramienta se realizará el análisis de inclinación de las caras de la pieza, a través del cual se identificarán las contrasalidas que vayan a necesitar movimientos de expulsión. También se analizaran los espesores de la pieza, para determinar que es posible su llenado. Una vez se haya validado la pieza, a partir de la geometría de esta se diseñara el molde. Se utilizará una estructura de árbol, es decir, dentro del archivo del molde los conjuntos componentes se dividirán en cavidad o núcleo. Estos conjuntos de componentes estarán formados por varias piezas que desempeñen una misma función. Además, el programa facilita el volumen de los elementos junto con la posición de su centro gravitatorio, de modo que la colocación de los cáncamos se simplifica. Para determinar los adecuados parámetros del proceso de inyección, se realizarán simulaciones en distintas condiciones modificando las variables, con ayuda del software Autodesk Moldflow Insight en su versión Se analizarán los distintos resultados correspondientes a cada una de las simulaciones, hasta dar con aquellos que satisfagan los requisitos del cliente DEFINICIONES Y ABREVIATURAS Husillo: Tornillo de Arquímides que se encuentra dentro de la máquina de inyección, accionado por un motor, que sirve para cortar y empujar el plástico. Además, tiene resistencias eléctricas para mantener caliente el material. EUITI Bilbao /09/2015

52 Parte Fija o Parte Cavidad: Conjunto de elementos del molde que forman la parte de este que no tiene ningún movimiento en la máquina de inyección. Es la parte por la que generalmente se inyecta el material. Parte Núcleo o Parte Móvil: Conjunto de elementos del molde que forman la parte del molde que realiza la expulsión de la pieza. Es la parte que realiza el movimiento en la máquina de inyección. Semimoldes: Sendos bloques de acero en parte cavidad y parte núcleo, que se ajustan tocándose entre sí de forma que queda la geometría de la pieza entre ambos. La figura de la pieza suele ir grabada directamente en estos, aunque en moldes muy grandes se utilizan insertos. Albergan dentro de sí los circuitos de refrigeración. Huella o Cavidad: Surco en los semimoldes o insertos grabado a partir la geometría negativa de la pieza, donde se acomoda el plástico durante la inyección y a partir del cual coge la forma la pieza. Zócalos: Sendas placas de acero en parte cavidad y en parte núcleo, en ambos extremos del molde, que harán contacto con las paredes de la máquina de inyección durante el proceso de producción. Sufrideras: Cilindros situados entre el zócalo y el semimolde en la parte núcleo, para evitar que este último flecte en la zona central a causa de los esfuerzos que ha de soportar debido a las altas presiones en las que se inyecta el material. Línea de Cierre: Conjunto de superficies cuyo cometido es marcar la división de los bloques semimolde cavidad y semimolde núcleo. En estas superficies se realizara después el ajuste entre ambos semimoldes, de forma que quede la huella de la pieza en el orificio entre ambos. Fuga de gases: Pequeño desnivel que rodea la huella de la pieza alrededor de una estrecha zona de ajuste, a través del cual se extrae gas que pudiera quedarse atrapado en el molde, y consecuentemente, provocar abrasiones en la pieza. Cámara Caliente: Elemento de la parte cavidad que calienta el plástico mientras transcurre el periodo de mantenimiento de la pieza anterior, para que al introducirse aún se mantenga en la temperatura adecuada. Boquilla: Elemento del molde donde se introduce la punta del cilindro de la máquina de inyección de forma que el espacio entre ambos queda totalmente sellado, que sirve como enlace del fluido plástico entre la máquina y el bebedero. EUITI Bilbao /09/2015

53 Expulsores: Elementos de la parte núcleo, que realizan un recorrido en la dirección de desmoldeo para ayudar en la extracción de la pieza empujando la pieza desde el semimolde núcleo. Retrocesos: Elementos mecánicos de seguridad de la parte núcleo, que evitan que se dañe el semimolde cavidad al golpearse con los expulsores en caso de que el molde se cierre cuando las placas expulsoras aún no han vuelto a su posición inicial. Termopar: Sensor para la medición de temperatura cuyo funcionamiento se basa en el voltaje de pequeña magnitud que se genera a partir de a la diferencia de temperatura entre sus dos cables de distinto material metálico. EUITI Bilbao /09/2015

54 2.6.- CONDICIONES DE DISEÑO El proyecto partirá desde el CAD tridimensional de la pieza facilitado por el cliente, debiendo adaptarse el molde a ciertas condiciones recogidas dentro la hoja de especificaciones: - DATOS PARA LA DE CONSTRUCCIÓN DEL MOLDE: Máquina: DEMAG 250 TONELADAS. Material a inyectar: PPTSOP 7 Numero de cavidades: 1 Acabado de la pieza: Pintado Contracción longitudinal: 0.9% Contracción transversal: 0.9% - MATERIALES: Núcleo: Acero , 27-35HRC, Pulido Cavidad: Acero HH, 33-38HRC, Pulido Desplazables: Acero HH, 33-38HRC, Nitrurado Postizos: Acero HH, 33-38HRC, Nitrurado - ACCIONAMIENTO DE SISTEMA DE LA EXPULSIÓN: Mediante sistema hidráulico en molde. - ACCIONAMIENTO DE LOS CARROS: Durante la expulsión mediante apertura-cierre de molde - TIPO DE INYECCIÓN: Convencional, material único y uniforme en todo el volumen de la pieza. EUITI Bilbao /09/2015

55 - SALIDA DE GASES: Tanto en la superficie de cierre como en los carros y desplazables. - POSICIÓN EN LA MÁQUINA: El molde se sujetará mediante cáncamos por el lado de dimensiones inferiores. - OTROS ELEMENTOS FUNCIONALES DEL MOLDE: Placa aislante. Conectores HARTING. Enchufes rápidos STAUBLI. El diseño tridimensional de la pieza vendrá acompañado con la dirección de desmoldeo del mismo, el eje Z del sistema de cordenadas adjunto. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

56 2.7.- ANÁLISIS DE SOLUCIONES Se analizarán distintas alternativas para desarrollar las funciones estructurales, del sistema de canal caliente, y sistema de expulsión del molde, seleccionando entre aquellas que cumplimenten todas las condiciones de diseño las más adecuadas para este caso en particular TIPOS DE MOLDE Se analizarán los tipos de molde que define la norma DIN-E-16750, para basarse en el modelo estructural que resulte más adecuado MOLDE DE DOS PLACAS Los moldes de dos placas se dividen en dos partes principales, siendo una de ellas la parte cavidad, donde se graban las caras vistas de la pieza y se mantendrá estática en máquina; y la parte núcleo, que tiene en sí mecanizadas las caras no vistas de la pieza, que se moverá para realizar la apertura del molde. El bebedero va posicionado en el centro del molde y alimenta directamente los canales de alimentación en caso de cavidades múltiples, o sirve de entrada directa en moldes de una sola cavidad. El mecanismo de expulsión se encuentra en la parte núcleo, y generalmente, los canales de alimentación. Es el sistema básico de molde, del cual derivan el resto de los tipos. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

57 Se utiliza para piezas geométricamente simples que puedan desmoldearse mediante la apertura del molde y que no requieran de grandes acabados superficiales MOLDE DE TRES PLACAS El molde de tres placas está formado por tres partes: una fija unida al platina de la máquina, donde se coloca el bebedero y tiene la parte principal de los canales de distribución; otra intermedia que contiene el resto de canales de alimentación y las caras vistas de la pieza; y por último, la parte móvil, que contiene las caras no vistas de la pieza y el sistema expulsor del molde. Para extraer la pieza, se separan las tres partes, de forma que se liberan la mazarota y los canales independientemente de las piezas. Se utiliza para inyectar moldes multicavidad, que tengan muchas huellas, y por lo tanto, suponga un problema la extracción convencional del molde de dos placas, porque puedan quedar las piezas enganchadas. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

58 MOLDE DE PISOS O TIPO SANDWICH El molde de pisos es un modelo especial de molde, cuyo principal objetivo es el de aumentar la producción de piezas. Contiene el sistema de inyección en el bloque que se encuentra en el centro, que inyecta material a ambos lados del bloque, debido a que hay dos superficies de cierre distintas, una a cada lado de este bloque. Las líneas de partición cuentan con sendos sistemas de expulsión, que durante la apertura del molde, que se abre por las dos líneas de cierre, expulsan las piezas de cada lado. Por lo tanto, un molde de dos pisos puede cumplir la función de dos moldes a la vez, inyectando el material desde un único sistema de inyección. Cabe destacar que aumenta la producción de las piezas en gran medida, debido a que se inyecta el doble que en un molde común. Por otro lado, es una ventaja que la fuerza de cierre de este tipo de moldes no sea notablemente superior a las de un molde común, porque las presiones en la cavidad de los lados internos se compensan entre sí, siendo el resultado una fuerza necesaria de cierre 1,1 veces mayor que la de un molde convencional. Las líneas de partición no tienen por qué ser iguales, aunque se busca inyectar un valor parecido de área proyectada en ambas. Al ser una tecnología que difiere bastante de la común, requiere máquinas específicas para inyectar en éstos. Es un tipo de molde de grandísimo tamaño, casi del doble que un molde de dos placas. Por lo tanto, cuando las piezas a inyectar tengan grandes dimensiones, las máquinas para inyectar han de ser en tamaño de la proporción del molde, por lo que no son nada económicas. Es necesaria una alta capacidad y presión de inyección, debido a que el volumen de termoplástico a inyectar es muy abundante, el necesario para llenar distintas cavidades en dos líneas de partición distintas. EUITI Bilbao /09/2015

59 Imagen MOLDE DE EXTRACCIÓN POR SEGMENTOS El molde de extracción por segmentos es un tipo de molde que permite la extracción de piezas con paredes que puedan romperse en distintas fases de expulsión. Para ello, se utilizan postizos ajustados en una guía, que hará que estos se desplacen durante la expulsión del material. Los postizos se moverán empujados por la guía, liberando el espacio para que la pared de la pieza salga. Los postizos son más fáciles de ajustar que los elementos móviles de los moldes con mordaza. Aun así, los postizos ocupan mayor espacio que el resto de elementos móviles, por lo que el tamaño del molde aumenta en gran medida. Al realizarse la expulsión en varias fases de movimiento, aumenta la duración de esta, ralentizando así el ciclo de inyección. Solo se utiliza con piezas de gran tamaño, puesto que en piezas pequeñas si las paredes a extraer están cercas entre sí, es complicado su posicionamiento en espacios reducidos. EUITI Bilbao /09/2015

60 Imagen MOLDE DE MORDAZAS El molde de mordazas es un tipo de molde que contienen elementos móviles que permiten la extracción correcta de la pieza. Cuando se da la apertura del molde, la pieza inyectada debe salir con facilidad sin recibir daño alguno. En ocasiones, la complejidad geométrica de la misma resulta un impedimento para su expulsión, debido a caras de esta que tienen una inclinación contraria a la del desmoldeo y al empujar la pieza esta choca con el acero, por orificios de la pieza que no se pueden liberar sin romperse, o por relieves o nervios que quedan enganchados en el acero. Para poder liberar ese tipo de zonas geométricamente difíciles, se utilizan elementos móviles como carros y desplazables. La función de estos elementos es mover el acero que imposibilita la extracción de la pieza. Para ello, la huella de estas zonas se graba en estos elementos móviles en vez de hacerlo en los semimoldes. Durante la expulsión, estos se accionan de forma mecánica, hidráulica o neumática, desplazándose hacia el exterior, dejando espacio libre para que todas las paredes de la pieza salgan. Es el método más adecuado para las piezas complicadas geométricamente, aunque puede presentar ciertos problemas. EUITI Bilbao /09/2015

61 Para realizar los movimientos, se requiere de espacio en el molde. Por consecuencia, será necesario en varias ocasiones el aumento de las dimensiones de este. Estos elementos requieren un recorrido mínimo para liberar las paredes. En ocasiones, para que sea suficientemente largo, se ha de aumentar la carrera de expulsión. Los elementos móviles suelen ser complicados de ajustar en el montaje. Imagen MOLDE DE CANAL CALIENTE El molde de canales calientes es un tipo de molde que contiene una cámara o placa y boquilla especiales, que mantienen el termoplástico caliente hasta el momento en que entra en la huella. En la inyección en moldes de canal caliente, cuando se abre el molde, el sistema de alimentación que queda libre del sistema de canales de alimentación que se mantienen a altas temperaturas, conservan la resina en temperaturas superiores a las de fusión evitando que se enfríe y endurezca, de forma que la pieza se puede expulsar sin entradas ni canales de alimentación. La temperatura se puede mantener caliente con una placa que se calienta por el exterior donde están mecanizados los canales, o con una cámara y boquilla por donde fluye el material que se calientan mediante resistencias eléctricas. EUITI Bilbao /09/2015

62 Es muy importante mantener la temperatura uniforme a lo largo de los canales, para no degradar el polímero. Mantener el control resulta más complicado a medida que aumenta el tamaño del molde, por lo tanto, en estos casos será imprescindible el uso de sensores electrónicos que se conciernen de los cambios de temperatura y den avisos de emergencia cuando se superen los límites estipulados. Imagen Para este caso en particular, se ha optado por un molde de mordaza, provisto también con cámara caliente, cuyo funcionamiento se explicará posteriormente SISTEMA DE INYECCIÓN Las condiciones de diseño requieren el uso del sistema de cámara caliente, por lo tanto, se descartarán de inmediato los sistemas de inyección mediante bebederos de canal frío. En los moldes que disponen de un sistema de inyección de cámara caliente, el material inyectado que no entra en la huella de los semimoldes se mantiene en estado fundido, evitándose así la formación de la mazarota, de forma que se ahorra una considerable cantidad de material por cada ciclo de inyección. El material se mantiene fundido debido a que se mantiene la temperatura a lo largo de la boquilla mediante resistencias eléctricas. Este tipo de sistema presenta abundantes ventajas respecto al sistema de canal frío, entre las que cabe destacar el ahorro de una gran cantidad de material no se desperdicia al solidificarse, y una amplia reducción en los tiempos del ciclo de inyección. A raíz de ello, los consumos energéticos de la máquina descienden y se aumenta la capacidad de producción. EUITI Bilbao /09/2015

63 Por otro lado, la calidad y consistencia de las piezas es mayor, debido a la capacidad de mantener el material caliente durante mayor tiempo, consiguiendo así un enfriado más uniforme de la pieza. Como desventajas, debe de tenerse en cuenta que precisa de una gran inversión al comienzo, y que requiere una placa complementaria donde va situada en el molde, además de otra fina placa aislante que evite la degradación de la máquina de inyección BOQUILLA DE INYECCIÓN Una vez seleccionado el tipo se sistema de inyección, se analizarán distintos tipos de boquillas de inyección. Se clasifican en boquillas de punto de inyección térmico, y en boquillas con obturador BOQUILLA CON OBTURADOR Las boquillas con obturador de válvula cierra herméticamente el punto de inyección. El obturador cierra la entrada durante la apertura del molde y expulsión de la pieza. Imagen Al cerrar herméticamente la entrada de material, se elimina toda posibilidad de goteo de material, por lo tanto, no aparecen marcas de inyección, puesto que la pieza se desprende del punto sin rotura ni rozadura. Las boquillas con válvulas pueden reducir el tiempo de mantenimiento, puesto que el proceso de plastificación puede comenzar al momento de cerrar el obturador. Mediante este tipo de boquillas se puede inyectar la pieza secuencialmente, esto es, en vez de inyectar el plástico simultáneamente por todas las boquillas, es posible comenzar a inyectarlo por una o un grupo, y activar el resto con un desfase de tiempo independiente. De este modo, se EUITI Bilbao /09/2015

64 intenta disminuir la influencia de las líneas de unión en piezas de tamaño exuberante que dispongan de gran cantidad de entradas. Son especialmente adecuadas para materiales con paredes excesivamente estrechas, debido a que para inyectar este tipo de piezas son necesarias altas presiones y velocidades de inyección, que son posibles de conseguir con los grandes diámetros que permite esta tecnología. Si la refrigeración de la pieza es buena, se puede cerrar el obturado nada más llenar la cavidad, mientras que con las boquillas de inyección térmica se necesite esperar un tiempo. En su contra se puede destacar que requiere de mayor tamaño en la zona de amarre a la cámara caliente donde va colocado el sistema de accionamiento. Además, son boquillas mucho más caras que las de punto de inyección térmico, por lo que solo se utilizan cuando es estrictamente necesario BOQUILLA DE PUNTO DE INYECCIÓN TÉRMICO Las boquillas de punto de inyección térmico se basan en un ciclo térmico de fusión de plástico para un funcionamiento adecuado. Cuando se termina de llenar la huella, el material en área del punto de inyección se enfría y se solidifica. Cuando se inyecte la pieza siguiente la presión de inyección obliga al material solidificado en la punta de la boquilla a entrar en la cavidad, que se funde por fricción abriendo el orificio. Este tipo de boquillas deja una pequeña marca del punto de inyección en la superficie de la pieza donde se inyecta. El tamaño de la marca será proporcional al diámetro de la boquilla de inyección, y su profundidad estará condicionada por los parámetros de la inyección. Este tipo de boquillas son considerablemente más económicas que las boquillas con obturador. Pese a dejar marca en las piezas, si el punto de inyección se encuentra en una cara no vista de ésta, no supone una razón para rechazar la pieza. Además, como la pieza a moldear es dimensionalmente reducida, la reducción de los tiempos de inyección por usar boquillas con obturador es mínima. Las secciones de la pieza no son estrechas en proporción con su tamaño, por lo que su llenado se realizaría sin dificultad alguna. Al ser un molde de cavidad única, simétrica y con un solo punto de inyección, no es necesaria la inyección secuencial. Por lo tanto, este tipo de boquillas serán las más adecuadas para llevar a cabo este molde. EUITI Bilbao /09/2015

65 Imagen SISTEMA DE EXPULSIÓN Existen distintos tipos de elementos móviles que sirven para librar contrasalidas, que resultan más adecuados para una aplicación u otra. Se clasifican principalmente en carros o correderas, y desplazables. La mayor diferencia entre ambos es que el carro tiene su base y su regleta en el mismo semimolde y que el accionamiento del movimiento de este durante la apertura se acciona mediante una guía mecánica, bomba hidráulica o muelle neumático, al contrario que el desplazable, que tiene su guía y su base en las placas expulsoras y una larga vela roscada por un lado en la base y por el otro en la cabeza, que permite el accionamiento del elemento durante la apertura del molde. La salida del desplazable se acciona mediante el movimiento de las placas expulsoras CARROS O CORREDERAS Los carros constan al menos de 4 elementos: Un cuerpo, que tiene grabada la figura de la pieza en la punta; una base sobre la que se mueve el cuerpo y un par de regletas a cada lado del mismo que marcan la dirección de movimiento del cuerpo, que frecuentemente se realizan con una sola pieza; y por último, el elemento de accionamiento. Se distinguen distintos tipos de carro, según su funcionamiento. EUITI Bilbao /09/2015

66 CARRO ESTÁNDAR CON GUÍA Estos carros estándares se accionan mediante una guía inclinada, que esta roscada en el semimolde cavidad. Esta guía ha de tener una inclinación de un máximo de 15º. Cuando el molde se abre, dicha inclinación obliga a desplazarse al carro hacia el exterior de la contrasalida. En concreto, el carro recorre por cada unidad de longitud de apertura el producto de la misma y el seno del ángulo de inclinación. Debe recorrer suficiente distancia como para que la pieza no choque durante la expulsión. Imagen Por lo tanto, cuanto mayor es la inclinación, mayor la salida del carro, pero aumentando los riesgos de gripar el carro o romper la guía. El carro volverá a su lugar cuando se cierre el molde por medio de la guía y empujado por la cavidad, que hará contacto con el cuerpo en una cara plana posterior, con una pletina si es necesaria mayor precisión. El agujero por donde la guía cruza el carro ha de tener una holgura de unos 2 mm, para facilitar el ajuste y dificultar el gripado. Es una opción económica y fácil de ajustar. No obstante, ocupa un gran volumen en el molde, por lo que se utiliza cuando sobra espacio. Además, puede romperse la guía en ocasiones, por lo que requiere mantenimiento. EUITI Bilbao /09/2015

67 CARRO ESTÁNDAR CON MUELLE GAS Este tipo de carro estándar se acciona neumáticamente, mediante un muelle que ejerce la fuerza a causa de la presión del gas que contiene en su interior. El muelle va roscado dentro del cuerpo de carro, con su eje colocado en paralelo a la dirección de salida, y hará fuerza contra una pared plana que se diseñe en el semimolde. Imagen Se pueden utilizar varios, distribuyéndose en el cuerpo de forma que la fuerza resultante quede equilibrada Estos muelles son elementos comerciales de carrera limitada, por lo que se elegirá aquel que tenga suficiente para que la pieza no choque al expulsarse con el carro. Como las carreras son estándares, se roscará un pequeño tornillo con cabeza en la base que sirva como tope, para que el cuerpo no se desplace más de lo debido. El carro volverá a su posición inicial empujado en una cara plana posterior por la cavidad. Si es necesaria una mayor precisión, se colocará una pletina en esa cara posterior. Los muelles de gas suponen un gasto económico mayor que el de las guías, pero son más fáciles de ajustar y ocupa en el molde un volumen considerablemente inferior. No genera riesgos de gripado, pero puede romperse el muelle. Las contrasalidas de este caso en particular se liberan todas por el exterior de la pieza, por lo que se utilizarán este tipo de carros, debido a que el molde dispone de suficiente espacio, son más fáciles de ajustar que los desplazables y presentan menos problemas que los carros con quía durante la producción. EUITI Bilbao /09/2015

68 CARRO SUBMARINO A diferencia de los carros estándares, este tiene un cuerpo mucho más alargado y estrecho, que le permite llegar a zonas más complicadas en la pieza. No tiene espacio donde colocar un muelle gas, por lo que se acciona con la guía. Es más complicado de ajustar, precisa de largas carreras de expulsión y puede atascarse al salir, por lo que no se usa más que cuando es estrictamente necesario. Imagen DOBLE CARRO Este tipo de carro tiene la peculiaridad de poder liberar dos contrasalidas, la que tiene la pieza en la dirección de desmoldeo, y la que impide la salida del carro. Para ello, es necesario el uso de dos cuerpos. El cuerpo secundario libera la contrasalida que impide la expulsión de la pieza en la dirección de desmoldeo, y el principal permite la apertura del carro. Imagen El cuerpo principal se acciona con una guía. Durante la apertura del molde, la guía va avanzando a lo largo del agujero, y el carro principal se va moviendo. El cuerpo secundario, en cambio, se desliza a lo largo del plano inclinado donde hace contacto con el principal, debido a que choca contra la contrasalida que impide su apertura. El carro principal sigue retrocediendo y el secundario deslizándose, hasta que se libra la contrasalida. Tras el librado, el cuerpo secundario llega a su tope que impide el deslizamiento, y ambos cuerpos retroceden hasta libra la segunda contrasalida. EUITI Bilbao /09/2015

69 Este tipo de carro solo se utiliza cuando es estrictamente necesario, puesto que es complicado se ajustar debido a sus variados movimientos, y porque ocupa un tamaño considerable DESPLAZABLES Los desplazables están formados al menos por estos elementos: un cuerpo, donde va grabada la forma de la figura donde hay que librar la contrasalida; un amarre o apoyo en las placas expulsoras; una vela que une los dos elementos anteriores mediante sendas roscas en sus extremos; y por último, una guía para el movimiento de la vela durante la apertura en la zona inferior del semimolde núcleo. Se dispone de distintos tipos de desplazables para aplicaciones diferentes: DESPLAZABLES INCLINADOS Los desplazables inclinados son el tipo de desplazable más utilizado. Su característica más destacable es que el apoyo de las placas expulsoras está formado por una base con regletas, como la de los carros, por donde se desliza un cuerpo en forma de T inversa, en la que se amarra la vela por medio de un tornillo. El tornillo se introduce por la parte inferior del molde, por lo que es necesario un agujero en el cuerpo y en la base. Además, el tornillo servirá para limitar la carrera del cuerpo deslizante, puesto que hará tope con el agujero en la expulsora. La guía tiene forma rectangular, y un agujero en medio por donde se desliza la vela. El cuerpo ha de tener grabadas las superficies a desmoldear en una de sus caras, y en el resto ha de tener una salida de al menos 3º de inclinación. En la cara inferior tendrá un agujero de rosca, donde se introduce la vela. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

70 Para evitar el giro de la vela, después del introducirse la vela en el cuerpo se mecaniza un agujero de rosca de menor tamaño que atraviese la de la vela, donde se introduce un prisionero. Imagen Ocupan menor espacio que los carros en el semimolde, y se pueden utilizar para librar contrasalidas del interior, ya que se pueden desmoldear hacia dentro. Son complicados de ajustar debido a que el movimiento es más complicado, las velas tienden a romperse por los esfuerzos DESPLAZABLES BASCULANTES Su función es la misma que la de los desplazables inclinados, a diferencia de que estos se utilizan cuando el espacio es muy limitado. La diferencia con el desplazable inclinado radica en el funcionamiento del apoyo en las placas expulsoras. En vez de realizarse el movimiento de deslizamiento en la base, la vela rota sobre una superficie mediante una leva para que el cuerpo puede salir de la pieza. Al igual que en los inclinados, las caras han de tener salida de al menos 3º de salida y un prisionero que atraviese la rosca de la vela y el cuerpo. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

71 Cuando el espacio en el semimolde para colocar y hacer retroceder al cuerpo es muy reducido, es muy reducido, se graban las superficies de la pieza en la misma vela, que puede tener en este caso un perfil cuadrado. Se utiliza en casos en los que sea totalmente imprescindible, debido a la imprecisión de los movimientos de la leva y la dificultad de ajuste DESPLAZABLES RECTOS Los desplazables rectos don el tipo de desplazable más simple, puesto que realiza la función de expulsor más que la de librado de contrasalidas. Está atornillado en las placas expulsoras, por tanto, no realiza más que el movimiento en la dirección de desmoldeo de las placas expulsoras. Se utilizan en zonas difíciles de desmoldear que precisen de un expulsor de amplia superficie que no vaya a dejar marca porque son de las últimas de la pieza en solidificar. Cuando las superficies en esa zona forman geometrías complicadas, resulta complicado su mecanizado en la punta del expulsor, por lo que se utiliza este tipo de desplazable en su defecto. Precisa de ángulos de salida de 3º en todas sus caras, y del prisionero que mantenga el cuerpo y la vela unidos. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

72 2.8.- RESULTADOS OBTENIDOS Tras el proceso de diseño del molde de tipo mordaza con cámara caliente, se ha obtenido este resultado, cuya referencia en plano se encuentra en MI-C01. Imagen El molde se divide en parte cavidad y parte núcleo. Para ajustar correctamente ambos elementos, la cavidad dispone de unas guías principales que han de alinearse con los casquillos alojados en el núcleo. De este modo, cuando la máquina accione la unidad de cierre, la conexión entre ambas partes formará la figura correcta a producir. Para realizar el transporte del molde completo los semimoldes disponen de sendos cáncamos, colocados a de forma que la distribución de pesos tienda al molde a inclinarse por la parte núcleo, para facilitar el posicionamiento en máquina. En cambio, para voltear el molde, cada uno de los zócalos dispone de cuatro cáncamos, situados en los extremos de los mismos. EUITI Bilbao /09/2015

73 PARTE CAVIDAD La parte cavidad permanece inmóvil en la máquina de inyección, y contiene en su interior el sistema de inyección. La parte del sistema de refrigeración encargada de extraer el calor de las superficies vistas de la pieza también le corresponde a esta parte. El resto de elementos realizarán una función meramente estructural. Los elementos de esta parte se unirán entre sí mediante el uso de tornillos introducidos desde el zócalo. Según el tipo de mantenimiento o reparación que deba realizarse, será necesario montar o desmontar más o menos elementos. Por lo tanto, se distribuyen 4 tornillos de métrica M12 que se rosquen en la placa cámara caliente, para poder soltar el semimolde sin desmontar el resto de elementos; y 8 tornillos de métrica M16, que cruzan el molde entero desde el zócalo para roscarse en el semimolde, uniendo así todos las placas y dando consistencia al conjunto. Dispone de un par de cáncamos de rosca M24 en cada uno de los bordes longitudinales del semimolde para su transporte, posicionados para garantizar equilibrio. Imagen ELEMENTOS ESTRUCTURALES ZÓCALO CAVIDAD Es la placa de la parte cavidad que se apoya en las platinas de la unidad de cierre de la máquina. Está compuesta por acero UNE y tiene forma rectangular, siendo sus medidas de 824mm x 550mm x 40mm. Se le ha dotado de chaflanes de 40mm x 30mm en cada uno de sus extremos, para facilitar su manipulación y evitar posibles daños. Dispone de agujeros escariados para poder EUITI Bilbao /09/2015

74 alojar las cabezas de los tornillos de la cavidad, en concreto, cuatro para tornillos DIN 912 de M12 y ocho para tornillos DIN 912 M16. Imagen En el centro del zócalo hay un orificio circular, donde se coloca la anilla de centraje de la parte cavidad. Este orificio cuenta además, con tres agujeros de rosca M8 dispuestos a 180º para fijar la anilla mencionada, y un agujero con de 90 º de conicidad, donde se apoyará la boquilla de la máquina inyectora, que introducirá el polímero a presión al interior del sistema de inyección del molde. El zócalo cuenta también con un agujero, descentrado en la zona del operario, de 5 mm de profundidad, donde se coloca mediante una rosca de M8 la guía de centraje, que sirve para orientar con mayor precisión el molde en la máquina. En las caras de los extremos longitudinales del zócalo, se dispondrá de dos agujeros de M16 para introducir los cáncamos para el transporte del mismo. Los cáncamos para el volteo del molde, en cambio, estarán en los extremos de la cara superior. La calidad superficial general del elemento ha de ser de N9, puesto que las caras amplias están en contacto con otros elementos y los bordes no deben ser peligrosos para los trabajadores que manipulen la placa. El cono donde se apoya la boquilla de la máquina ha de tener mayor calidad, N7 en concreto. Su referencia en plano se encuentra en MI-P02. EUITI Bilbao /09/2015

75 PLACA CÁMARA CALIENTE Es la placa donde se sitúa la cámara caliente compuesta de acero UNE , de 660mm x 550mm x 70mm. Por tanto, tiene una orifico geométricamente parecido al de la cámara caliente, pero de mayor volumen, suficientemente amplia para colocar la cámara en su interior. Tiene también agujeros para los tornillos anteriormente mencionados, siendo los correspondientes a los tornillos de M16 pasantes y con holgura y los correspondientes a los M12 agujeros roscados y de longitud limitada. Para poder manipularlo, es necesario en uso de cáncamos debido a que supera con creces los 20 kg. Por lo tanto, en ambas caras de los extremos longitudinales, hay un par de roscas M16. Tendrá una calidad superficial general de N9. Imagen Sus características dimensionales están recogidas en el plano MI-P PLACA AISLANTE Esta placa laminar sirve para reducir el calor de la cámara caliente se transmita a la máquina de inyección, por ello, se posiciona entre el zócalo y la placa cámara caliente. Está compuesta por una resina termoestable reforzada por fibra de vidrio, cuyo nombre comercial es Blacktherm. Tiene unas dimensiones de 660mm x 550mm, y un espesor de tan sólo 5mm.Tiene un agujero en el centro para poder librar la boquilla de inyección. También tiene agujeros para que los tornillos que fijan los elementos de la parte cavidad puedan cruzar la placa, cuatro de M12 y ocho de M16. Su referencia en plano se encuentra en MI-P10, al igual que la placa cámara caliente. EUITI Bilbao /09/2015

76 Imagen ANILLA DE CENTRAJE CAVIDAD La anilla de centraje es un elemento con forma circular compuesto por acero UNE , de diámetro de 160mm. Sirve para colocar la parte cavidad de la platina de la máquina de inyección. Tiene un agujero centrado con una conicidad de 130º, para facilitar el acoplamiento de la boquilla de la inyectora. Se fija en el zócalo cavidad mediante tres tornillos DIN 912 de M8 dispuestos a 180º, para los que tiene 3 agujeros escariados, de suficiente profundidad para que las cabezas de los tornillos no sobresalgan. Tiene un chaflán de 5mm x 5mm en el borde que sobresale, y una calidad superficial general de N9. La superficie cónica tendrá un acabado de N7. Se hace referencia a este elemento en el plano MI-P09. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

77 GUÍAS PRINCIPALES Las cuatro guías principales tienen la función de alinear la parte cavidad con la parte núcleo en el montaje del molde y en la apertura y cerrado del mismo. Se utilizarán guías estándar de la marca DME con referencia FSN Se ajustan en el semimolde cavidad con un apriete ligero, H7/k6 para ser exactos. En la superficie de guiado, en cambio, el ajuste ha de ser de pequeña holgura para un buen deslizamiento, siendo la tolerancia del agujero del casquillo H7 y la tolerancia de la sección de la guía g6. Imagen SEMIMOLDE CAVIDAD El semimolde cavidad es un bloque de acero HH de alta dureza, de 660mm x 550mm de superficie, que se comprará con un espesor de 220mm que quedará en aproximadamente 216mm tras mecanizarle la superficie de cierre. Por un lado, el bloque tiene mecanizadas las caras vistas de la pieza, rodeadas por las superficies de ajuste. Las superficies de ajuste son aquellas marcadas en color naranja, que se extienden a lo largo de aproximadamente 25-30mm desde los bordes de la huella de la pieza. Son las superficies que harán contacto entre sí cuando el molde esté cerrado, de forma que no se escape plástico de la huella. Las superficies marcadas en amarillo se denominan fuga de gases. Forman una zona de las superficies de ajuste que rodean la huella de la pieza, alejado 5mm de su perímetro y con un espesor de también 5mm. Esta zona tiene una profundidad de 0.5mm en cada semimolde, de forma que quede una holgura de 1mm durante la inyección, para que, como su propio nombre indica, puedan expulsarse los gases el aire que queden atrapados en la huella. EUITI Bilbao /09/2015

78 La zona de ajuste se limita en extensión porque las técnicas de mecanizado no son suficientemente precisas como para que el ajuste se de en todas. Por ello, el resto de superficies tendrán una formarán al cerrarse el molde una holgura de 2mm, 1mm por cada uno de los semimoldes, evitando así perjudicar el ajuste en las zonas del perímetro de la pieza, imprescindible para que el material no se salga de la huella. En este mismo lado del semimolde se encuentran los descuentos de material que libran las regletas de los carros, y cuatro superficies planas donde se colocan pletinas amarradas mediante tornillos que se roscan desde el exterior. Los agujeros para los tronillos de las pletinas son escariados, y tienen una inclinación de 15º, para roscarse perpendicularmente a la pletina. Imagen En el lado opuesto del bloque se encuentra el descuento de la cámara caliente, para que esta se pueda fijar en el semimolde. Para ello, dispone de 4 agujeros en la zona de la boquilla y de otros dos en la zona de los enchufes eléctricos de rosca M8. En el centro del descuento se encuentra el agujero pasante por el que se introduce la boquilla de inyección, y justo al lado hay un agujero de diámetro 14mm donde se introduce una guía a apriete H7/j6 que alinea la cámara correctamente. Tanto la cámara como la boquilla tendrán holgura en sus respectivos descuentos, excepto en la punta de la boquilla de inyección, que irá ajustada en el semimolde, con unas tolerancias de H7/h6. EUITI Bilbao /09/2015

79 Imagen También se avistan en esta cara los agujeros donde se introducen las láminas de refrigeración, seis en concreto, distribuidos en dos L simétricas. Los ocho agujeros donde se roscan los tornillos DIN 912 que fijan la parte cavidad al completo se encuentran en la cara superior,al igual que las guías principales, que se introducen y ajustan por el mismo lugar. En el borde transversal de la parte contraria operario se encuentran los orificios de las mangueras del circuito hidráulico, que se distribuye en seis canales paralelos, tres de los cuales sirven de entrada y el resto de salida. Estos canales se conectan entre sí a través de un canal perpendicular cuyos agujeros están tapados con tornillos de rosca G1/4. En el borde transversal del operario habrá un orificio donde se coloque la brida de seguridad que evita la apertura del molde durante el transporte. Se trata de una placa que se fija mediante dos tornillos, uno en cada semimolde. No obstante, ha de tener un hueco en el semimolde cavidad para colocarla cuando no sea necesaria. En el borde longitudinal contrario al de los enchufes eléctricos se colocan dos patas que sirven como apoyo del molde y evitan que se dañen otros elementos. Deben sobresalir a la altura del zócalo, y van roscados al semimolde mediante tornillos DIN 912 de rosca M10. Los agujeros para roscar los cáncamos se localizan en los bordes longitudinales a la altura del centro de gravedad, siendo su rosca de M24. EUITI Bilbao /09/2015

80 La calidad superficial general del semimolde será de N9. No obstante, la de la zona de ajuste, las fugas de gases, las caras de apoyo de las pletinas, el orificio de la boquilla de inyección y los agujeros de las guías principales han de tener una calidad superficial de N7. Las superficies de la huella de la pieza han de tener un acabado de N5 que garantice un pulido espejo, puesto que de ello depende la calidad y el brillo del producto final. Se hace referencia a este elemento en el plano MI-P PLETINAS DE AJUSTE Las pletinas de ajuste son placas rectangulares, que ayudarán a las partes del molde a posicionarse respecto a distintas direcciones correctamente o se encargan de que el contacto entre la parte cavidad y los carros cuando se cierre el molde sea lo más plano y preciso posible. Por tanto, habrá dos pletinas simétricas que ajusten las dos partes del molde en el eje longitudinal y otras dos de mayor tamaño que empujen a cada uno de los carros. Imagen Para poder cumplir su función correctamente, las caras de contacto han de tener una tolerancia de planicidad de 0.05mm. Su calidad superficial general será de N7. La referencia en plano a estos elementos se encuentra en MI-P15. EUITI Bilbao /09/2015

81 SISTEMA DE INYECCIÓN El sistema de inyección consiste en un sistema de bebedero caliente, compuesto por una cámara caliente y una boquilla calefactada, diseñadas específicamente para este molde en concreto por SYNVENTIVE. La boquilla seleccionada es del tipo de boquilla con punto de inyección térmico y punta cilíndrica, que se cortará con un plano inclinado para adaptarse a la superficie de la pieza donde se encuentra el punto de inyección. La boquilla tiene dos resistencias eléctricas. La primera cubre la zona más cercana a la cámara caliente, siendo su potencia de 180 W. La segunda, que se ubica en la zona cercana al punto de inyección, tiene una potencia de 315 W. En el cilindro donde la máquina de inyección introduce el material tendrá a su alrededor otra resistencia eléctrica, capaz de generar una potencia 630 W. La cámara caliente tendrá forma rectangular, y cubre la zona entre el cilindro y el inicio de la boquilla. Al haber un único punto de inyección muy cercano al centro del molde, no es necesario distribuir el material, de ahí su reducido tamaño. Se hace referencia a este elemento en el plano No obstante, la referencia en plano al circuito de refrigeración mecanizado en el mismo se representa en el plano MI-P17. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

82 SISTEMA DE REFRIGERACIÓN El sistema de refrigeración contará con seis conductos directamente mecanizados en el semimolde, tres de entrada y otros tres de salida. Estos conductos se conectaran entre sí mediante otro conducto perpendicular, que solo sirve de enlace. Por lo tanto, sus orificios se sellarán a través de tornillos de rosca G 1/4. Se distribuirán tres cartuchos laminares STAUBLI RL14F100 en la zona de mayor cúmulo de calor en la pieza, y sus tres simétricos en el otro extremo de la pieza. Cuatro de los laminares se recortaran 15 cm para que el refrigerante fluya con normalidad. Para las entradas y salidas del circuito, se hará uso de enchufes rápidos SAUBLI RPL de rosca G ¼. La calidad superficial de los orificios será de N9. La referencia en plano al circuito de refrigeración se representa en el plano MI-P18. Imagen PARTE NUCLEO La parte núcleo realiza el movimiento de apertura y cerrado del molde durante el proceso de inyección, impulsado por la unidad de cierre de la máquina. La función de extracción de la pieza recae en esta parte, por lo que el sistema completo de expulsión se localiza en su interior. Al igual que en la parte cavidad, se realiza la extracción de calor de las caras de la pieza orientadas en su sentido, por lo que parte del sistema de refrigeración le pertenece. El resto de elementos cumplen meramente la función estructural de la parte núcleo. EUITI Bilbao /09/2015

83 Para fijar los bloques y placas de la parte núcleo, se hace uso de ocho tornillos DIN 912 de rosca M16 introducidos desde el zócalo, que atraviesan las paralelas y se roscan en el semimolde núcleo. Para poder soltar el semimolde manteniendo el resto de elementos montados, se introducen otros seis tornillos de rosca M12, dos para la paralela del lado del operario y dos para cada una de las partes de la paralela cortada del lado opuesto al operario. Para su transporte, dispone en los bordes longitudinales dos agujeros roscados para cáncamos de métrica M24. Están posicionados de forma que la distribución de pesos se mantiene equilibrada, uno en el semimolde y el otro en la paralela del lado del operario. Imagen ELEMENTOS ESTRUCTURALES ZÓCALO NÚCLEO Es la placa de la parte núcleo que se apoya en las platinas de la unidad de cierre de la máquina. Al igual que el zócalo de la cavidad, está compuesta por acero UNE y tiene forma rectangular, siendo sus medidas de 824mm x 550mm x 40mm. Se le ha dotado de chaflanes de 40mm x 30mm en cada uno de sus extremos, para facilitar su manipulación y evitar posibles daños. Dispone de agujeros escariados para poder alojar las cabezas de los tornillos de la cavidad, en concreto, cuatro para tornillos DIN 912 de M12 y ocho para tornillos DIN 912 M16. EUITI Bilbao /09/2015

84 La anilla de centrajes se coloca en el orificio circular del centro de la placa en la cara que se apoya en la máquina, donde hay 3 agujeros de rosca distribuidos a 180º para fijarla mediante tornillos, y otros dos agujeros escariados con una cara plana antigiro donde se colocarán los machos interiores de los expulsores tubulares. Estos agujeros tendrán una tolerancia dimensional H7. Para que los machos se ajusten apretados, su tolerancia será de j6. Habrá otros dos agujeros escariados para tornillos de M24 localizados en el eje longitudinal del mismo, por donde se fijan las sufrideras. Para las guías de las placas expulsoras, habrá otros cuatro agujeros distribuidos de forma rectangular y simétricamente. Son agujeros escariados dónde se ajustarán las guías, también a apriete ligero. La tolerancia del agujero será de H7. Imagen En la cara opuesta habrá dieciocho agujeros de rosca M6 para colocar los topes de las placas expulsoras mediante tornillos DIN 7991, distribuidos para abarcar gran superficie. En esta misma cara, se puede apreciar también un par de descuentos de pequeña profundidad en la zona central más cercana al operario. La función del más ancho es dejar el espacio suficiente para enchufar la manguera del circuito hidráulico de accionamiento, mientras que en el estrecho y profundo se colocará un microruptor que controla la posición de las placas. En las caras de los extremos longitudinales del zócalo, se dispondrá de dos agujeros de M16 para introducir los cáncamos para el transporte del mismo. Los cáncamos para el volteo del EUITI Bilbao /09/2015

85 molde, en cambio, estarán en los extremos de la cara superior. Entre los dos agujeros, se ubican los descuentos para colocar los apoyos de los cilindros de accionamiento, que se introducirán con una pequeña holgura y se roscarán mediante un tornillo de rosca M10. Imagen La calidad superficial general del elemento ha de ser de N9. Los agujeros dónde se ajustan los machos de los tubulares y las guías han de tener un acabado N7, así como las superficies con las que se ajusta la base de los cilindros hidráulicos y la cara dónde e apoya el microruptor. Se hace referencia a este elemento en el plano MI-P ANILLA DE CENTRAJE NÚCLEO La anilla de centraje es un elemento con forma circular compuesto por acero UNE , de diámetro de 160mm. Sirve para centrar la parte núcleo de la platina de la máquina de inyección. Se fija en el zócalo cavidad mediante tres tornillos DIN 912 de M8 distribuidos a 180º, para los que tiene 3 agujeros escariados para que las cabezas de los tornillos no sobresalgan.tiene un chaflán de 5mm x 5mm en el borde que sobresale, y una calidad superficial general de N9. La referencia en plano a la anilla de centraje de la parte núcleo se encuentra en MI-P03. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

86 CASQUILLOS PRINCIPALES Las cuatro guías principales se introducirán en los casquillos colocados en el núcleo durante el cerrado del molde, para que la alineación se produzca correctamente. Se utilizarán casquillos estándar de la marca DME con referencia FBN Se ajustan en el semimolde núcleo con una ligera holgura de H7/e7, puesto que irán apoyados en las paralelas y no podrán caerse. Imagen PLACAS EXPULSORAS El conjunto de placas expulsoras está formado por una placa inferior de 820mm x 350mm x 36mm y otra superior de 660mm x 350mm x 27mm, ambas de acero UNE , que están amarradas entre sí mediante tornillos DIN 912 de rosca M10, que se introducen por la placa inferior y se roscan en la superior. Ambas albergan dos agujeros pasantes de gran diámetro para las sufrideras, ubicadas simétricamente para equilibrar la distribución de cargas. Los agujeros de las guías de su recorrido de expulsión cruzan ambas placas en la zona de los extremos de la placa superior, y tendrán una tolerancia de H7. La placa expulsora inferior contiene en su interior los agujeros necesarios para introducir el aceite a presión con el que se regularán los cilindros que muevan las placas. Esta placa es de mayor longitud debido a que en ella se apoyan los cilindros de accionamiento. Por esta razón, en el centro de sus bordes longitudinales tiene un descuento para librar el apoyo y el eje del cilindro, y cuatro agujeros de rosca M12 para enganchar los cuerpos. EUITI Bilbao /09/2015

87 Por último, mencionar que tiene cuatro agujeros cercanos a los de las guías, donde se aloja el elastómero que hace sobresalir al retroceso del semimolde, y dos agujeros en la parte central, por donde cruzarán los machos de los tubulares. Tendrá una calidad global de N9, y la calidad debe ser superior en el circuito de aceite, en la abertura para la base del cilindro, y en los agujeros por donde pasan las guías, de N7 para ser exactos. Se hace referencia a esta placa en el plano MI-P07. La placa superior tiene agujereados alojamientos y agujeros para los expulsores y los tubulares, que son de forma rectangular para poder orientar los cuerpos correctamente y para que su cara antigiro pueda apoyarse en una pared y cumplir su función. También dispone de agujeros abocardados donde se alojarán los retrocesos, que no precisan de cara antigiro debido a que su superficie de contacto es plana. Todos estos elementos no precisan de amarre, y se mantienen en su lugar porque sus bases quedan al ras de la placa inferior, o en contacto con los elastómeros en el caso de los retrocesos, y al mantenerse las placas unidas mediante los tornillos, los elementos se sostienen por si solos. Su calidad general será de N9, y los alojamientos de los expulsores, tubulares y retroceso así como el agujero de la guía tendrán una calidad de N7. La referencia en plano a este elemento se localiza en el plano MI-P08. Las dos placas tienen un par de agujeros en sus bordes longitudinales donde roscar cáncamos de M16 para su manipulación. Imagen GUIADO PLACAS EXPULSORAS El guiado de las placas expulsoras se realizara por guías estándar de la marca DME cuya referencia es FSN Se fijarán sus bases en el zócalo núcleo mediante un apriete ligero, H7/k6. Con las placas expulsoras, en cambio, tendrá una pequeña holgura, de H7/g6 exactamente. EUITI Bilbao /09/2015

88 Imagen PARALELAS Las paralelas son tres bloques de acero UNE cuyo cometido es enlazar el zócalo con el semimolde y dar consistencia a la parte núcleo en la zona que abarca la carrera de las placas expulsoras. Uno de los bloques abarca la longitud total de semimolde siendo sus dimensiones 680mm x 80mm x130mm. Los otros dos bloques se forman a raíz de que es necesario un espacio por donde enchufar las mangueras del aceite para el accionamiento en la paralela contraria al lado del operario. Sus dimensiones son de 250mm x 80mm x 130mm. En el borde más cercano a los enchufes, se les da un chaflán de 30mm x 30mm. Cada uno de los bloques se amarra al zócalo por dos tornillos DIN 912 de M12. Además tendrán agujeros pasantes para los tornillos de M16 que atan el zócalo con el semimolde, cuatro en la paralela de mayor longitud, y dos en cada una de las pequeñas. La paralela pequeña cercana al lado del molde donde se enchufa la cámara caliente tiene unos descuentos para colocar el sensor de final de carrera de las placas expulsoras y sus respectivos cables, que irán tapados mediante una placa que se roscara en la misma. El acabado superficial general será de N9, excepto en las zonas donde se colocan los sensores y sus componentes, donde será de N7. Su referencia en plano se encuentra en MI-P06. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

89 SUFRIDERAS Son dos cilindros de gran tamaño, cuyo deber es evitar que el semimolde núcleo pandee debido a los esfuerzos generados durante el proceso de inyección y a que este se sostiene mediante paralelas colocadas en sus extremos. Están compuestas por acero UNE , tienen una longitud de 130mm y un diámetro de 80mm, y están distribuidas de forma que se equilibren las tensiones en el semimolde. Sus extremos están en contacto con el semimolde por un lado y con el zócalo por el otro, y se fijan en este último mediante tornillos DIN 912 de rosca M16. Su calidad superficial será de N9, tal y como se aprecia en el plano MI-P16. Imagen SEMIMOLDE NÚCLEO El semimolde núcleo es un bloque de acero , de 660mm x 550mm de superficie, que se comprará con un espesor de 260mm que quedará en un máximo de aproximadamente 258mm tras mecanizarle la superficie de cierre. El bloque tiene cuatro agujeros pasantes en los bordes por donde cruzarán los retrocesos, y otros cuatro muy cercanos de mayor diámetro para los casquillos de las guías principales. Las tolerancias de ambos serán de H7. En la zona de la huella de la pieza hay varios agujeros de distintos pero pequeños diámetros por dónde se moverán los expulsores. Estos agujeros tendrán una tolerancia de H7 en la parte cercana a las superficies de la pieza, en la longitud de encañonado del expulsor. En el resto de la longitud, el diámetro será ligeramente superior, para que haya holgura. EUITI Bilbao /09/2015

90 Por el lado superior, el bloque tiene mecanizadas las caras vistas de la pieza, rodeadas por las superficies de ajuste, marcadas en color naranja, y la fuga de gases, resaltada en color amarillo. En este mismo lado del semimolde se encuentran dos superficies planas inclinadas que harán contacto con las pletinas fijadas en la cavidad, para ayudar a ajustar ambos semimoldes entre sí en la dirección longitudinal. En las caras perpendiculares a la dirección de desmoldeo, hay mecanizados dos agujeros de 9mm de profundidad, donde se ubicarán dos pletinas circulares que ayudarán a realizar el ajuste en la dirección de desmoldeo. También se aprecian en este lado del molde los descuentos correspondientes a los carros que librarán las contrasalidas. Imagen Para cada uno de los carros, hay una superficie plana y rectangular, que servirá para colocar cada regleta y fijarla mediante 3 tornillos de rosca M10. En los laterales de los orificios rectangulares, hay dos descuentos que tienen en sus bordes redondeos de gran radio, donde se colocan las regletas y se fijan mediante dos largos tornillos de M8. El descuento pegado a las superficies de la pieza es el que pertenece a los cuerpos de los carros, y se puede apreciar que todas las caras son lisas y tienen una pequeña inclinación de 3-5º, para facilitarles la salida. EUITI Bilbao /09/2015

91 En la parte inferior de las superficies de la pieza, donde hace cierre el carro con el semimolde, se pueden apreciar unas caras con forma de arco de semicírculo que sobresalen del resto. El cometido de estas caras es el de proporcionar una superficie donde los muelles de gas puedan apoyar su cilindro para ejercer correctamente la fuerza de apertura y puede salir el cuerpo una vez que la cavidad deje de apoyar su peso sobre esta, y permitir de este modo la extracción de la pieza. En el lado opuesto del bloque se distinguen en los bordes transversales los ocho agujeros roscados para los tornillos DIN 912 de M16 que unen el semimolde y el zócalo. Al lado de los agujeros pasantes de las guías y los retrocesos, hay mecanizados cuatro orificios que libran las puntas de las guías de las placas expulsoras. En la zona central, entre los agujeros pasantes de los expulsores y tubulares, se ubican cuatro agujeros y sus cuatro símetricos para alojar en su interior los laminares que aumentan la capacidad de expulsar calor del circuito de refrigeración. Se distribuyen de forma ordenada, para influir mayormente en las zonas de la pieza con mayor temperatura Imagen En el borde transversal de la parte contraria operario se encuentran los orificios de las mangueras del circuito hidráulico, que se distribuye en seis canales paralelos, tres de los cuales sirven de entrada y el resto de salida. Estos canales se conectan entre sí a través de un canal perpendicular cuyos agujeros están tapados con tornillos de rosca G1/4. EUITI Bilbao /09/2015

92 En el borde transversal del operario habrá un descuento con forma de sector circular para habilitar espacio donde amarrar la brida de seguridad que mantiene el borde cerrado durante el transporte, con su correspondiente agujero roscado de M10 para un tornillo DIN 912. En el borde longitudinal contrario al de los enchufes eléctricos se colocan dos patas que sirven como apoyo del molde y evitan que se dañen otros elementos. Deben sobresalir a la altura del zócalo, y van roscados al semimolde mediante tornillos DIN 912 de rosca M10. Imagen La calidad superficial general del semimolde será de N9. No obstante, la de la zona de ajuste entre semimoldes y del cuerpo de los carros, las fugas de gases, las caras de apoyo de las pletinas, los apoyos para los carros y los agujeros de los expulsores, laminares, retrocesos, y casquillos principales han de tener una calidad superficial de N7. Las superficies de la huella de la pieza han de tener un acabado de N6 que garantice un buen pulido, ya que al no ser caras vistas de la pieza no es necesario el brillo de las caras de la parte cavidad. Se hace referencia al semimolde núcleo en el plano MI-P SISTEMA DE EXPULSIÓN El sistema de expulsión se encarga de extraer la pieza del molde. Entra en funcionamiento durante la apertura del molde, y se da por finalizado cuando se saca la pieza del molde. Mientras se produce la apertura del molde, la parte cavidad deja de ejercer fuerza sobre las superficies inclinadas del cuerpo de los carros a medida que se va alejando. A causa de esto, no hay fuerza que mantenga los muelles gas comprimidos, por lo que estos se irán expandiendo al tiempo que empujan consigo los cuerpos del carro. De este modo, las contrasalidas en la huella que impedían la salida de la pieza se han librado, haciendo posible la extracción de la misma. EUITI Bilbao /09/2015

93 Una vez se ha abierto del todo la unidad de cierre de la máquina, se procede introducir aceite a presión en los cilindros de accionamiento a través de los conductos de la placa expulsora inferior. El cilindro se expandirá y empujará las placas expulsoras, que se alzarán hasta que el sensor de fin de carrera de señal de que no se debe introducir más aceite. La carrera que tendrán las placas, y en consecuencia, los expulsores y laminares será de 60mm, suficientes para que la pieza salga de los rincones más profundos de la huella en el núcleo. Los expulsores empujarán la pieza, y está caerá a la cinta transportadora. Los retrocesos y los expulsores volverán a su sitio cuando los cilindros vuelvan a comprimirse, antes de cerrar el molde. Imagen ACCIONAMIENTO DE EXPULSIÓN El accionamiento de expulsión se realizará mediante un par de cilindros hidraúlicos que empujan las placas expulsoras en cada uno de sus extremos. Los cilindros seleccionados son modelos de la marca ARFLUID H.VPM de 25mm de diámetro de pistón exterior y 16mm de vástago, capaz de ejercer una presión de 160 bar. Su tipo de amarre es el 4L, esto es, la camisa del cilindro contiene en sus extremos cuatro agujeros abocardados y pasantes para tornillos DIN 912 de M12, que se roscarán en la placa expulsora inferior. EUITI Bilbao /09/2015

94 El pistón exterior ira montado en los apoyos de los cilindros, que tienen una apertura para estos. Tendrán una pequeña holgura, siendo el orificio un milímetro más ancho y más alto. Los orificios de entrada del aceite a presión se ubican en la cara del cilindro que contacta con el acero del molde, que incluyen juntas para evitar que se desprenda el fluido. El circuito al completo va mecanizado en la placa expulsora. Por lo tanto, es necesario tapar todos los agujeros que es imprescindible realizar para hacer posibles los cambios de dirección de los conductos. Los tapones utilizados serán de rosca G ¼. Para la entrada del aceite se utilizan enchufes rápidos hembra STAUBLI MPX /JV, y para la salida enchufes rápidos machos STAUBLI MPX /JV. Los apoyos de los cilindros tendrán una calidad superficial N9 y los agujeros del circuito de N8. Imagen EXPULSORES Y RETROCESOS Todos los expulsores han de ser de acero nitrurado. Se utilizarán dos tubulares ISO 8405 de diámetro interior de 12mm y exterior de 16mm para expulsar los amarres cilíndricos del inferior de la pieza. Se pedirán estándares de 300mm de longitud, y se recortaran a medida con las caras de la superficie de contacto grabadas. Por el interior de cada uno se montará un macho de diámetro 12mm, para los cuales se utilizarán expulsores DIN 1530-A, de longitud de 400mm recortados después a medida. EUITI Bilbao /09/2015

95 En los laterales de la pieza se hará uso de expulsores DIN 1530-A de diámetro de 8mm y longitud de 315mm, recortados con su superficie correspondiente para el montaje. En la superficie interior de la pieza, distribuidos simétricamente a un lado y al otro del centro, se colocarán dos expulsores DIN 1530-A de diámetro 10mm y longitud de 315mm, que se mecanizarán para obtener las superficies y longitudes requeridas. Por último, se utilizará un expulsor DIN 1530-A para el centro de la pieza de diámetro 12mm y longitud de 315mm, recortado y adaptado ara el caso en particular. Imagen CARROS Se utilizarán dos carros, uno de mayor tamaño que liberará los tres clipajes y la cara en contrasalida del borde más amplio de la pieza y un segundo carro que liberará las tres pestañas en el borde opuesto. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

96 El carro de mayor tamaño precisa de una carrera de 9mm para garantizar que la pieza no choque con ninguna de sus superficies al realizarse la extracción. Se hace referencia al mismo en el plano MI-C12, y a sus correspondientes elementos, en el MI-P14. El carro menor, en cambio, necesita una carrera de 7mm. Su referencia en plano se encuentra en MI-C11, y la de sus componentes en MI-P13. Las bases de ambos carros estarán compuestas por acero UNE de alta dureza, y para garantizar un buen ajuste de los cuerpos, sus superficies de contacto con el semimolde y con el cuerpo han de ser muy planas, tendrán una tolerancia geométrica de planitud de 0.1mm. Ambas van fijadas en el semimolde mediante tres tornillos DIN 912 de M10 por regleta. Cada una de ellas contendrá dos tornillos DIN 912 de M6 con el cabezal en el exterior que sirven como topes de la carrera del cuerpo, para que estos últimos no puedan caerse del molde. Las regletas también serán de acero UNE , y también han de ser totalmente planas en las zonas de contacto, para garantizar un guiado casi perfecto. Su tolerancia geométrica de planitud será también de 0.05mm. Tanto las bases como las regletas, han de tener una calidad superficial de N7 en todas sus superficies. Los cuerpos de los carros, compuestos de acero HH tendrán grabados en la cara frontal las superficies de la pieza se la zona de las contrasalidas, y superficies planas donde se alojan los muelles gas mediante rosca métrica. En la cara superior harán cierre con el semimolde cavidad, con sus respectivas fugas de gases. El las cara laterales, han de tener una inclinación de 3-5º, conicidad que facilita en gran medida el movimiento de avance y retroceso. La parte posterior de los cuerpos tiene un perfil en forma de T inversa, para colocarlo correctamente sobre la base y entre las regletas. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

97 Por último, se ha de mencionar la cara posterior que tiene una inclinación de 15º. En esta cara ejercerá fuerza la cavidad mediante una pletina cuando el molde este cerrado. Esa fuerza superará la del muelle gas, obligando al carro a hacer cierre. A medida que se vaya abriendo el molde, la cavidad se desplazará, permitiendo la expansión del muelle y el retroceso del carro, consecuentemente. Los cuerpos tendrán una calidad superficial general de N7, excepto en las superficies de cierre y en las superficies de la pieza, donde ha de ser de N5. Imagen Los muelles de gas utilizados son tres modelos BORDIGNON TOP1410, de M14 y carrera máxima de 10mm, uno para el carro menor y dos para el mayor SISTEMA DE REFRIGERACIÓN Al igual que el sistema de refrigeración de la parte cavidad, la de la parte núcleo contará con seis conductos directamente mecanizados en el semimolde, tres de entrada y otros tres de salida. Estos conductos se conectaran entre sí mediante otro conducto perpendicular, que solo sirve de enlace. Por lo tanto, sus orificios se sellarán a través de tornillos de rosca G 1/4. Se distribuirán cuatro cartuchos laminares STAUBLI RL20F150 en la zona de mayor cúmulo de calor en la pieza, y sus cuatro simétricos en el otro extremo de la pieza. Los cuatro cartuchos laminares en línea mantendrán su longitud original, mientras que el resto se recortaran 15 cm para alojarse correctamente en su posición. Para las entradas y salidas del circuito, se hará uso de enchufes rápidos SAUBLI RPL de rosca G ¼. EUITI Bilbao /09/2015

98 La calidad superficial de los conductos será de N9. Se le hace referencia en el plano MI-P18. Imagen DEFECTOS EN PIEZA Las diversas causas de los defectos se originan generalmente a partir de incorrecciones en las siguientes fuentes: - Diseño de la pieza. - Diseño y concepción del molde. - Fabricación del molde. - Mantenimiento inadecuado del molde - Funcionamiento incorrecto de algún componente del equipo de inyección. - Elección inadecuada del material. - Imprecisiones del operario. - Condiciones de inyección inapropiadas (Presión y tiempo de inyección, carreras de expulsión, temperaturas del plástico o de los semimoldes, etc.) REBABAS Material sobrante que se acumula en los bordes de la pieza debido a que ambos semimoldes no encajan debidamente entre si y existe juego en el cierre. EUITI Bilbao /09/2015

99 Imagen Causa Existencia de alguna partícula extraña o falta de material que impide el ajuste correcto ente las superficies de partición. Insuficiencia de fuerza de cierre. Apertura del molde debido a la presión interna y una superficie proyectada de cierre de gran extensión. Temperatura de la resina excesivamente alta. Velocidad de inyección excesivamente alta. Presión de inyección excesivamente alta. Resistencia del molde insuficiente. Remedio La manipulación del molde ha de realizarse con sumo cuidado. El almacenamiento inadecuado del molde termina dañando este último, y en caso de que no se realice la inspección y su correspondiente reparación correctamente, el problema puede desembocar en la pérdida de paralelismo entre las superficies de ajuste. Incrementar la fuerza de cierre adecuándola a las necesidades. Escoger una máquina con mayor capacidad de cierre. Disminuir la temperatura de la resina para aumentar su viscosidad. Disminuir la velocidad de inyección. Disminuir la presión de inyección. Aumentar la resistencia del molde añadiendo espesor a la placa o escogiendo un material más resistente. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

100 PIEZA INCOMPLETA Falta de material en la pieza debido a que la maquina no es capaz de inyectar el plástico en todos los recovecos de la cavidad. Imagen Causa Volumen de la pieza a inyectar muy superior a la capacidad de inyección de la máquina. La entrada de plástico en pieza es mínima, de modo que restringe el flujo de material. Por consecuencia, la velocidad de llenado disminuye y se produce la solidificación de la resina antes de lo debido. Solidificación prematura a causa de un largo recorrido de flujo y paredes de la pieza de pequeño espesor. Velocidad de inyección demasiado baja. Expulsión de aire insuficiente. Remedio Escoger una máquina con mayor capacidad de inyección. Diseñar unas entradas con dimensiones adecuadas al tipo de resina que se va a inyectar. Implementar pozos fríos en el molde. Aumentar la temperatura del molde y de la resina para disminuir la viscosidad y aumentar la fluidez del material para que junto a un aumento de la velocidad de inyección el llenado resulte más fácil. Incrementar la velocidad de inyección. Disponer fugas de gas y disminuir la velocidad de inyección para que el aire disponga de más tiempo para salir. Cambiar la cantidad y disposición de las entradas con intención de eliminar los atrapamientos de aire. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

101 RECHUPES Oquedad o hendidura que se crea a partir de la contracción que sufre el material una vez se enfría y se solidifica, que generalmente se manifiesta en las zonas de mayor espesor. Imagen Causa Espesores de los canales y entradas insuficientes para el tamaño de la pieza. Espesores de pared en la pieza desiguales. Enfriamiento insuficiente e irregular del molde. Presurización insuficiente y tiempo de mantenimiento insuficiente. Características de la resina utilizada. Colchón de material insuficiente. Velocidad de inyección demasiado alta. Remedio Incrementar las dimensiones de los canales y entradas. Diseñar el producto con espesores desiguales. En caso de existir nervios o pivotes, atribuirles un espesor menor al de la pieza. Incluir detalles decorativos para disimular los rechupes (texturizado, rebajes en las caras posteriores a los nervios, etc.). Diseñar un sistema de refrigeración adecuado que cubra las zonas sobrecalentadas de la pieza y que tenga el flujo suficiente para uniformizar la temperatura. Incrementar el tiempo y la presión de mantenimiento de forma que esta se propague a todas las superficies de la pieza. El comportamiento varía entre los distintos tipos de resina, pero generalmente el rechupe tiende a disminuir a medida que se disminuye la temperatura de ésta y del molde. Aumentar la carrera correspondiente a la 2º fase. El rechupe disminuye al reducir la velocidad a la que fluye la resina. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

102 BURBUJAS Atrapamientos de humedad o de aire que dejan marcas estéticas en la pieza. Imagen Causa La solidificación de la pieza se produce desde el exterior hacia el interior, creando huecos internos. Influencia del agua u otro material volátil. Cambios bruscos en los espesores de la pieza. Remedio Incrementar la sección de las entradas y de los canales. Incrementar la temperatura del molde y el tiempo de presurización. Secar la resina para eliminar la humedad y restos de material volátil. Evitar el uso de agentes lubricantes y desmoldeantes en la resina. Analizar la disposición de las entradas de material. Uniformizar la velocidad de enfriamiento del molde. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

103 MARCAS DE FLUJO (STICK-SLIP) Defecto superficial similar a las ondulaciones del agua, originado por las vibraciones elásticas del plástico fundido inyectado. Imagen Causa Temperatura insuficiente tanto en molde como en la resina a inyectar. Velocidad de inyección insuficiente. Las secciones de las entradas de material, los canales y las boquillas son insuficientes. Pozo frío pequeño. Remedio Incrementar la temperatura del molde y de la resina. Incrementar la velocidad de inyección. Redimensionar adecuándolas al tipo de resina a inyectar. Agrandar el pozo frío para evitar que el tapón frío se introduzca en la cavidad. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

104 RAFAGAS Manchas superficiales en forma laminar o en forma de cometa, de color plateado, blanco, mate o amarronado. Imagen Humedad en la resina. Causa Mezcla de materiales heterogéneos. Aire mezclado con la resina durante el proceso de plastificación. Descomposición térmica de la resina. Presencia de agua, suciedad o agente desmoldeante en las paredes de la cavidad. Elevado valor de cizalla en la en la entrada o en la boquilla debido a una velocidad de inyección excesiva. Remedio Secar adecuadamente la resina. Manipular escrupulosamente el material y purgar del cilindro el material anteriormente inyectado. Aplicar una contrapresión adecuada durante la plastificación y reducir la velocidad de giro del husillo de la máquina. Disminuir la temperatura en el husillo de la máquina. Inspeccionar y limpiar las superficies de los semimoldes y evitar el uso de agentes desmoldeantes. Disminuir la velocidad de inyección o aumentar las secciones de entrada de material. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

105 MARCAS NEGRAS Y DE QUEMADO Manchas negras en las superficies de la pieza. Imagen Causa Temperaturas excesivamente altas en el husillo de la maquina o excesivo tiempo de espera del material. Grandes esfuerzos cortantes que sufre la resina cuando cruza la entrada, originadas por una velocidad de inyección desproporcionalmente superior a la sección de entrada. Velocidad de rotación del husillo excesiva. Efecto Diesel (Compresión de aire en las esquinas de la cavidad a causa de una velocidad de inyección demasiado alta que origina la calcinación del material). Remedio Disminuir la temperatura en máquina. Verificar que la capacidad de la máquina es suficiente para inyectar el volumen de material a cada una de las piezas. Disminuir la velocidad de inyección y redimensionar la entrada. Disminuir la velocidad de rotación del husillo. Adecuar las fugas de gases en los semimoldes y reducir la velocidad de inyección. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

106 CHORRO LIBRE (JETTING) Formación de un cordón de plástico fundido que entra en la cavidad del molde desde el conducto de colada, en un movimiento incontrolado. Produce deformaciones y tensiones en las piezas, además de ser estéticamente inaceptable. Imagen Creación de tapón frío. Causa Temperatura de la resina o del molde excesivamente bajas. La resina fluye a una velocidad excesiva. Disposición incorrecta de los puntos de inyección. Remedio Realizar un pozo frío en el molde. Incrementar la temperatura de la resina o del molde. Disminuir la velocidad de inyección. Incrementar la sección de la entrada hasta 2/3 del espesor de la pieza, para que la resina se para una vez cruza la entrada y choca con la pared de la cavidad. Colocar la entrada de forma que el material pueda colisionar con una pared para formar un único bloque nada más entrar en la cavidad. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

107 LÍNEAS DE SOLDADURA Las líneas de soldadura o líneas de unión son defectos que se manifiestan cuando se unen distintos frentes de flujo. Cuanto más frontal sea la unión entre los frentes, es decir, cuanto menor es el ángulo de choque, más notoria es la línea visualmente y más débil su comportamiento ante esfuerzos mecánicos. Imagen Causa Temperatura de la resina y del molde demasiado bajas. Velocidad de inyección demasiado baja. Disposición inadecuada de los puntos de inyección. Aire atrapado en la cavidad. Remedio Incrementar la temperatura de la resina, la temperatura en el molde y la velocidad de inyección. De este modo, se impide que la fluidez y temperatura de la resina disminuyan demasiado en las zonas de unión. En dichas condiciones, las líneas de unión son menos perceptibles a la vista y mecánicamente mas resistentes. Distribuir y redimensionar las entradas de material para desplazar las líneas de unión a zonas mas convenientes o eliminarlas por completo. Adecuar las fugas de gases. Tabla EUITI Bilbao /09/2015

108 NEBLINA Variación del brillo a lo largo de las superficies de la pieza, que se aparecen normalmente en los cambios de espesores. Imagen Causa Acabado pobre en las superficies del molde. Temperatura demasiado baja del molde Exceso de agente desmoldeante. Remedio Pulir el molde adecuadamente. Incrementar la temperatura del molde Evitar el uso de agente desmoldeante. Tabla GRIETAS Y MICROGRIETAS Hendiduras o aberturas originadas por tensiones internas o esfuerzos, generalmente por una velocidad de enfriamiento excesiva o cuando la pieza se agarra en el núcleo y los expulsores fuerzan su extracción. Además de ser motivo de rechazo cuando su tamaño es macroscópico, aun no siendo visibles, son zonas de concentración de tensiones y, por tanto, debilidades de la pieza. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

109 Causa Tensiones internas debido a presiones excesivas. Tensiones internas a causa de bajas temperaturas del molde o la resina, que fuerzan en exceso el material para poder llenar la cavidad. Obstáculos durante la expulsión de la pieza, a causa de ángulos de desmoldeo insuficientes o acabados pobres. La pieza tiene mucha profundidad en núcleo y se empuja en su parte central con excesiva fuerza. Los expulsores no trabajan simultáneamente y se fuerza la pieza durante su expulsión. Los expulsores están colocados en zonas de pared gruesa que puede no haberse endurecido del todo debido a que se realice la expulsión antes de tiempo. Aristas vivas en la pieza. Remedio En el moldeo por inyección es inevitable el hecho de que aparezcan tensiones internas, aun así, es posible reducirlas minimizando las presiones de inyección y mantenimiento y reduciendo el tiempo de presurización dentro de lo posible. Incrementar la temperatura de la resina, la temperatura del molde y la velocidad de inyección. Aumentar los ángulos de desmoldeo y pulir adecuadamente las superficies del semimolde. Añadir un respiradero en el núcleo o incrementar el juego del expulsor para que pueda intoducirse entre la pieza y el molde. Corregir el núcleo para que los expulsores funcionen simultáneamente. Incrementar el tiempo de mantenimiento para que la pieza solidifique adecuadamente. Redondear las aristas. Tabla DEFORMACIONES Variaciones dimensionales y geométricas que ha sufrido la pieza en cuestión respecto a su modelo, originadas asiduamente por esfuerzos internos o cambios de temperatura. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

110 Causa Enfriamiento desigual del molde que genera contracciones y distorsiones en la geometría de la pieza. Tensiones internas debido a presiones excesivas de inyección y de mantenimiento o mantenimiento más duradero de lo necesario. Los espesores de pared varían repentinamente. La pieza ha sido forzada durante la expulsión debido a ángulos de desmoldeo insuficientes. Remedio Homogeneizar la temperatura en el sistema de refrigeración. Disminuir las presiones de inyección y mantenimiento y reducir el tiempo de mantenimiento en medida de lo posible. Rediseñar la pieza para conseguir un espesor uniforme. Si la variación en el espesor se debe a la flexión del núcleo, dispersar la inyección del centro de la pieza a los exteriores. Incrementar los ángulos de desmoldeo y pulir adecuadamente las superficies de los semimoldes. Tabla EXTRACCIÓN DIFÍCIL Conflicto que tiene la pieza para ser expulsada del molde, debido a que se engancha en uno de los semimoldes, habitualmente en cavidad. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

111 Causa Enfriamiento insuficiente Presión excesiva Angulo de desmoldeo insuficiente o acabado superficial pobre Posición o sección inadecuada de los expulsores. Remedio Reducir temperatura de la resina y del molde. Aumentar el tiempo de enfriamiento. Reducir el tiempo de mantenimiento y las presiones de mantenimiento e inyección. Aumentar los ángulos de desmoldeo y pulir adecuadamente las superficies de los semimoldes. Añadir expulsores en distintas posiciones o aumentar el grosor de los existentes. Tabla PUNTOS NEGROS Moteado oscuro en las superficies de la pieza debido a la degradación térmica del material. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

112 Causa Degradación del material Tiempo de residencia excesivo Impurezas Remedio Reducir la temperatura de la resina y cerciorarse de que no hay regiones muertas en la boquilla, válvula de reflujo y canales de alimentación. Utilizar una maquina más pequeña y purgar el husillo tras largos descansos. Verificar la pureza de los gránulos de plástico y cerciorarse de que la unidad de plastificación está purgada. Tabla VETEADO O MOTAS Ráfagas de color producto de una distribución desigual del pigmento o distintas orientaciones de este en el flujo del fluido. Imagen EUITI Bilbao /09/2015

113 Causa Pobre dispersión del concentrado de color (masterbatch) o del pigmento. Material degradado o contaminado. Remedio Realizar correctamente el proceso de mezclado. Aumentar la velocidad de giro del husillo o la contrapresión sobre este. Usar menos plástico triturado. Disminuir la temperatura de la resina el tiempo de residencia en la máquina, utilizando una más pequeña. Verificar que no haya contaminación en la alimentación y purgar la el cilindro y la boquilla. Tabla EUITI Bilbao /09/2015