Introducción: El moldeo por inyección es un proceso de fabricación habitual que inyecta material plástico en un molde, luego deforma el material y finalmente le da forma mediante calentamiento y enfriamiento. Sin embargo, durante el proceso de moldeo por inyección, a veces se produce deformación, lo que afecta a la calidad y la eficiencia de producción del producto. Hay muchas razones para la deformación por alabeo, y a menudo es difícil resolverla basándose únicamente en los parámetros del proceso.

Combinando información relevante y experiencia real de trabajo, a continuación se analizan las causas y soluciones del alabeo en el plástico moldeo por inyección alabeo.

¿Qué es la deformación?

Significa que la forma del producto moldeado por inyección es diferente de la forma de la cavidad del molde, que es uno de los defectos comunes de los productos de plástico.

Causas del alabeo en el moldeo por inyección

Hay muchas razones para el alabeo en el moldeo por inyección, algunas de las cuales son razones comunes:

Estructura del molde

En cuanto a los moldes, los factores que afectan a la deformación de las piezas de plástico incluyen principalmente el sistema de vertido, el sistema de refrigeración y el sistema de expulsión.

Sistema de compuertas

La posición, la forma y el número de la compuerta del molde de inyección afectarán a la forma en que el plástico llena la cavidad del molde, lo que puede hacer que la pieza de plástico se deforme.

Cuanto mayor sea la distancia de flujo, mayor será la tensión interna causada por la compensación de flujo y contracción entre la capa congelada y la capa de flujo central.

Por el contrario, cuanto menor sea la distancia de flujo, menor será el tiempo de flujo desde la compuerta hasta el final del flujo de la pieza, menor será el espesor de la capa congelada durante el llenado del molde, menor será la tensión interna y se reducirá en gran medida la deformación por alabeo.

Para algunas piezas planas de plástico, si sólo se utiliza una compuerta central, las piezas de plástico se deformarán después del moldeo porque la tasa de contracción en la dirección del diámetro es mayor que la tasa de contracción en la dirección circunferencial. Si en su lugar se utilizan varias compuertas puntuales o compuertas de película, se puede evitar eficazmente la deformación por alabeo.

Cuando se utilizan compuertas de borde para el moldeo, la ubicación y la cantidad de compuertas también tienen un gran efecto en la deformación de la pieza de plástico, ya que la contracción del plástico no es la misma en todas las direcciones.

Además, el uso de múltiples compuertas puede hacer que la relación de flujo de plástico (L/t) sea más corta, lo que hace que la densidad de la masa fundida en la cavidad del molde sea más uniforme y que la contracción varíe más uniformemente. Al mismo tiempo, toda la pieza de plástico puede llenarse a una presión de inyección más baja. Y una presión de inyección más baja puede reducir la tendencia del plástico a tener una orientación de alineación molecular o de fibras y reducir su tensión interna, lo que reduce la deformación de la pieza de plástico.

Sistema de refrigeración

Cuando se inyecta plástico, la pieza se enfría de forma desigual. Esto hace que la pieza se encoja de forma desigual. La contracción desigual hace que la pieza se doble. La curvatura hace que la pieza se deforme.

Si la diferencia de temperatura entre la cavidad del molde y el núcleo utilizado en la moldeo por inyección de piezas planas de plástico (como las carcasas de las baterías de los teléfonos móviles) es demasiado grande, la masa fundida cercana a la superficie de la cavidad del molde frío se enfriará rápidamente, mientras que la capa de material cercana a la superficie de la cavidad del molde caliente seguirá encogiéndose. La contracción desigual provocará el alabeo del plástico.

Por lo tanto, el enfriamiento del molde de inyección debe prestar atención a que la temperatura de la cavidad y el núcleo tiendan a equilibrarse, y la diferencia de temperatura entre ambos no debe ser demasiado grande (en este momento, se pueden considerar dos controladores de temperatura del molde).

Cuando se piensa en el equilibrio de temperatura del interior y el exterior de la pieza de plástico, también hay que pensar en el equilibrio de temperatura de cada lado de la pieza de plástico. Es decir, cuando el molde se está enfriando, hay que intentar mantener la temperatura de la cavidad y del núcleo lo más uniforme posible. De esta manera, cada parte de la pieza de plástico se enfría a la misma velocidad, por lo que cada parte se encoge a la misma velocidad, y usted no consigue ninguna deformación.

La disposición de los orificios de agua de refrigeración en el molde es muy importante. Una vez determinada la distancia entre la pared del tubo y la superficie de la cavidad, la distancia entre los orificios de agua de refrigeración debe mantenerse lo más pequeña posible para garantizar la temperatura uniforme de la pared de la cavidad.

Además, como la temperatura del medio de refrigeración aumenta a medida que aumenta la longitud del canal de agua de refrigeración, habrá una diferencia de temperatura entre la cavidad del molde y el núcleo a lo largo del canal de agua. Por lo tanto, la longitud de cada canal de agua del circuito de refrigeración debe ser inferior a 2 metros.

En el caso de moldes grandes, deben establecerse varios circuitos de refrigeración, y la entrada de un circuito debe estar cerca de la salida de otro. Para piezas de plástico largas, deben utilizarse canales de agua rectos. (Y la mayoría de nuestros moldes utilizan circuitos en forma de S, que no favorecen la circulación, pero también prolongan el ciclo).

Sistema eyector

El diseño del sistema eyector también afecta directamente a la deformación de las piezas de plástico. Si el sistema eyector está desequilibrado, provocará un desequilibrio en la fuerza de eyección y hará que la pieza de plástico se deforme.

Por lo tanto, al diseñar el sistema eyector, éste debe procurar equilibrarse con la resistencia al desmoldeo. Además, la sección transversal de la varilla eyectora no debe ser demasiado pequeña para evitar que la pieza de plástico se deforme debido a una fuerza excesiva por unidad de superficie (especialmente cuando la temperatura de desmoldeo es demasiado alta).

La varilla eyectora debe colocarse lo más cerca posible de la pieza que oponga mayor resistencia a ser desmoldeada. Sin que ello afecte a la calidad de las piezas de plástico (incluido su uso, precisión dimensional, aspecto, etc.), deben utilizarse tantas varillas eyectoras como sea posible para reducir la deformación general de las piezas de plástico (por este motivo, las varillas eyectoras se sustituyen por bloques eyectores).

Cuando se utilizan plásticos blandos (como el TPU) para fabricar piezas de plástico de paredes finas con cavidades profundas, debido a la gran resistencia al desmoldeo y al material blando, si utiliza sólo un método de expulsión mecánica, las piezas de plástico se deformarán, incluso penetrarán o se doblarán, y las piezas de plástico se desecharán. Si utiliza una combinación de componentes múltiples o presión de gas (líquido) y eyección mecánica, el efecto será mejor (se utilizará más adelante).

Etapa de plastificación

La etapa de plastificación es cuando las partículas vítreas se convierten en una masa fundida viscosa (ya hablamos de los tres estados de plastificación de las materias primas en la formación). Durante esta etapa, la diferencia de temperatura del polímero en las direcciones axial y radial (con respecto al tornillo) someterá al plástico a tensiones; además, la presión de inyección, la velocidad y otros parámetros de la máquina de inyección afectarán en gran medida a la forma en que se alinean las moléculas cuando se llena el molde, lo que provocará deformaciones.

Fase de llenado y refrigeración

El plástico fundido se inyecta en el molde bajo presión de inyección y se enfría y solidifica en el molde. Este proceso es el paso clave de moldeo por inyección. En este proceso, la temperatura, la presión y la velocidad están interrelacionadas y tienen un gran impacto en la calidad y la eficiencia de la producción de piezas de plástico.

Una mayor presión y velocidad de flujo producirán una alta velocidad de cizallamiento, que causará diferencias en la orientación molecular paralela a la dirección de flujo y perpendicular a la dirección de flujo, y producirá un "efecto de congelación". El "efecto de congelación" producirá tensiones de congelación y formará tensiones internas de las piezas de plástico.

La temperatura afecta al alabeo de las siguientes maneras:

Las diferencias de temperatura entre las superficies superior e inferior de la pieza de plástico provocan tensiones térmicas y deformaciones. Las diferencias de temperatura entre las distintas zonas de la pieza de plástico provocan una contracción desigual. Las diferentes condiciones de temperatura afectan al relleno o al refuerzo de fibra.

Contracción de productos moldeados por inyección

La principal razón por la que los productos moldeados por inyección se deforman es que la contracción de las piezas de plástico es desigual. Si en la fase de diseño del molde no se tiene en cuenta el efecto de la contracción durante el proceso de llenado, la forma real del producto será muy diferente de los requisitos de diseño, y una deformación grave provocará el desguace del producto (es decir, el problema de la tasa de contracción).

Además de la deformación por llenado, la diferencia de temperatura entre las paredes superior e inferior del molde también provocará diferencias de contracción entre las superficies superior e inferior de la pieza de plástico, lo que dará lugar al alabeo. Para el análisis del alabeo, la contracción en sí no es importante, pero la diferencia crea tensiones internas en la contracción es importante.

Cuando se fabrican piezas de plástico mediante moldeo por inyección, las moléculas de plástico se alinean en la dirección en que fluye el plástico. Esto hace que el plástico se encoja más en la dirección en la que fluye que en la dirección hacia arriba y hacia abajo. Esto hace que las piezas de plástico se deformen (lo que se denomina anisotropía).

Normalmente, la contracción uniforme sólo provoca cambios en el volumen de las piezas de plástico, y sólo la contracción desigual puede causar alabeo. La diferencia entre los índices de contracción de los materiales cristalinos en la dirección de flujo y en la dirección vertical es mayor que la de los plásticos no cristalinos, y su índice de contracción también es mayor que el de los plásticos no cristalinos.

La gran contracción de los plásticos cristalinos y su anisotropía de contracción se superponen, dando lugar a una tendencia a la deformación de las piezas de plástico cristalino mucho mayor que la de los plásticos no cristalinos.

Tensión térmica residual

Cuando haces cosas con moldeo por inyecciónEl calor del proceso puede deformar el material. Eso es malo porque hace que el material no sea bueno. El calor puede hacer que el material se deforme de diferentes maneras, pero no voy a hablar de eso ahora.

Medidas de mejora para el alabeo de piezas moldeadas por inyección

Influencia del diseño del molde

Cuando se trata del diseño de moldes, los elementos que afectan a la deformación de las piezas de plástico son principalmente el sistema de vertido, el sistema de refrigeración y el sistema de expulsión, entre otros.

Sistema de compuertas

a) La posición, la forma y el número de la compuerta del molde de inyección afectarán a la forma en que el plástico llena la cavidad del molde, lo que puede hacer que la pieza de plástico se deforme. Cuanto mayor sea la distancia que debe recorrer el plástico para fluir, mayor será la tensión que genere en el interior de la pieza a medida que fluye y se contrae entre la capa congelada y la capa de flujo central.

Por otro lado, cuanto menor sea la distancia que el plástico tiene que recorrer desde la compuerta hasta el final de la pieza, más fina será la capa congelada durante el llenado del molde, menor será la tensión en el interior de la pieza y menos se deformará.

b) Para algunas piezas planas de plástico, si sólo utiliza una puerta central, la tasa de contracción en la dirección del diámetro es mayor que la tasa de contracción en la dirección circunferencial, y las piezas de plástico se deformarán después del moldeo. Si en su lugar utiliza varias compuertas puntuales o compuertas de película, podrá evitar eficazmente el alabeo.

c) Para piezas de plástico largas y en forma de tira, la compuerta se coloca en el extremo, y el material fundido fluye a lo largo, lo que puede reducir la deformación causada por el diseño de la compuerta en el centro.

d) Cuando se utilizan compuertas puntuales para el moldeo, debido a la anisotropía de la contracción del plástico, la ubicación y el número de compuertas tienen una gran influencia en el grado de deformación de la pieza de plástico. Además, el uso de múltiples compuertas también puede reducir la relación de flujo (L/t) del plástico, de modo que la densidad de la masa fundida en la cavidad del molde sea más uniforme y la contracción más homogénea.

e) En el caso de los productos en forma de anillo, la redondez del producto final también se ve afectada por las diferentes formas de las compuertas, y puede llenarse con una presión de inyección menor. La menor presión de la cavidad de inyección puede reducir la tendencia de orientación molecular del plástico, reducir su tensión interna y, por tanto, reducir la deformación de la pieza de plástico.

Sistema de refrigeración

a) Si las características de fusión y enfriamiento de la pieza moldeada por inyección son desiguales, la pieza de plástico se encogerá de forma desigual. Esta diferencia de contracción crea un momento de flexión y provoca que la pieza de plástico se deforme.

Si la diferencia de temperatura entre la cavidad del molde y el núcleo utilizado para moldear por inyección piezas planas de plástico (como las carcasas de las baterías de los teléfonos móviles) es demasiado grande, la masa fundida cerca de la superficie fría de la cavidad del molde se enfriará rápidamente, mientras que el material cerca de la superficie caliente de la cavidad del molde seguirá encogiéndose.

Esta contracción desigual hará que la pieza de plástico se deforme. Por lo tanto, al enfriar el molde de inyección, preste atención a la temperatura de la cavidad y el núcleo para equilibrar, y la diferencia de temperatura entre los dos no debe ser demasiado grande (en este momento, se puede considerar el uso de dos controladores de temperatura del molde).

b) La temperatura en ambos lados de la pieza moldeada por inyección debe ser la misma. Cuando el molde se enfría, la temperatura de la cavidad y del núcleo debe ser la misma en la medida de lo posible. De este modo, la pieza de plástico se enfría a la misma velocidad en todas partes, por lo que se contrae de manera uniforme y no se deforma.

c) La disposición de los orificios de agua de refrigeración en el molde es crucial. Esto incluye el diámetro del orificio de agua de refrigeración, la separación b del orificio de agua, la distancia de la pared del tubo a la superficie de la cavidad y el grosor de la pared del producto.

Una vez determinada la distancia entre la pared del tubo y la superficie de la cavidad, la distancia entre los orificios del agua de refrigeración debe mantenerse lo más pequeña posible para garantizar la temperatura uniforme de la pared de la cavidad.

d) Aspectos a tener en cuenta a la hora de decidir el diámetro del orificio del agua de refrigeración. No importa lo grande que sea el molde, el diámetro del orificio de agua no puede ser superior a 14 mm, de lo contrario es difícil que el refrigerante haga un flujo turbulento. En general, el diámetro del orificio de agua se puede decidir de acuerdo con el espesor medio de la pared del producto.

Cuando el grosor medio de la pared es de 2 mm, el diámetro del orificio de agua es de 8-10 mm; cuando el grosor medio de la pared es de 2-4 mm, el diámetro del orificio de agua es de 10-12 mm; cuando el grosor medio de la pared es de 4-6 mm, el diámetro del orificio de agua es de 10-14 mm.

e) Debido a que la temperatura del medio de refrigeración aumenta a medida que aumenta la longitud del canal de agua de refrigeración, habrá una diferencia de temperatura entre la cavidad y el núcleo del molde a lo largo del canal de agua. Por lo tanto, la longitud de cada canal de agua del circuito de refrigeración debe ser inferior a 2 metros.

f) Para las piezas cuadradas de plástico, el efecto de refrigeración se mejora incrustando cobre en las cuatro esquinas del molde. En las cuatro esquinas es donde se acumula el calor, por lo que mejora la deformación de las piezas.

9) Hay que poner varios circuitos de refrigeración en moldes grandes, y la entrada de un circuito debe estar cerca de la salida de otro. Para piezas de plástico largas, se deben utilizar canales de agua rectos.

Sistema eyector

a) El diseño del sistema eyector también afecta directamente a la deformación de las piezas de plástico. Si el sistema eyector está desequilibrado, la fuerza eyectora estará desequilibrada y el plástico moldeado por inyección deformado se deformará. Por lo tanto, al diseñar el sistema eyector, debe estar equilibrado con la fuerza positiva de desmoldeo.

b) Optimizar el efecto de desmoldeo (colocar el pasador eyector en la posición costilla/hueso) para mejorar los cambios provocados por un mal desmoldeo de las piezas de plástico.

c) La sección transversal de la varilla expulsora no debe ser demasiado pequeña para evitar que las piezas de plástico se deformen debido a una fuerza excesiva por unidad de superficie (especialmente cuando la temperatura de desmoldeo es elevada).

d) Disponer la varilla eyectora lo más cerca posible de la pieza con mayor resistencia a ser desmoldeada.

e) Coloque tantas varillas eyectoras como sea posible sin afectar a la calidad de las piezas de plástico (incluidos los requisitos de uso, la precisión dimensional, el aspecto, etc.) para reducir la deformación general de las piezas de plástico. Si es necesario, sustituya las varillas eyectoras por bloques eyectores.

f) Cuando se utilizan plásticos blandos (como el TPU) para fabricar piezas de plástico con paredes de cavidades profundas, debido a la gran resistencia al desmoldeo y a las fibras de los materiales blandos reforzados con fibras, si se utiliza un solo método de eyección mecánica, las piezas de plástico se deformarán, incluso se atravesarán o se doblarán, y habrá que tirarlas. Si utiliza una combinación de varios componentes o presión de aire (líquido) y eyección mecánica, funcionará mejor.

9) Para los moldes de cavidad profunda, añadimos dispositivos de entrada de aire en la parte delantera y trasera de los moldes para que la succión de vacío se deforme mejor.

Etapa de plastificación

El control de inyección multietapa puede ajustar razonablemente la presión de inyección multietapa, la velocidad de inyección, la presión de mantenimiento y el método de sol de acuerdo con la estructura del canal, la forma de la compuerta y la estructura de la pieza moldeada por inyección. Esto es bueno para prevenir la deformación por alabeo.

Refrigeración de moldes

El plástico se enfría a diferentes velocidades, lo que hace que se encoja de forma desigual. Esta contracción desigual crea una fuerza de flexión que deforma la pieza de plástico.

Por ejemplo, cuando se moldean por inyección piezas planas de plástico, si la diferencia de temperatura entre la cavidad del molde y el núcleo es demasiado grande, el plástico se enfriará rápidamente cerca de la superficie fría de la cavidad del molde, pero el material cerca de la superficie caliente de la cavidad del molde seguirá encogiéndose.

Esta contracción desigual hará que la pieza de plástico se deforme. Por lo tanto, al enfriar el molde de inyección, debe asegurarse de que la temperatura de la cavidad y del núcleo esté equilibrada, y de que la diferencia de temperatura entre ambos no sea demasiado grande.

La disposición de los orificios de agua de refrigeración en el molde también es muy importante. Una vez determinada la distancia entre la pared del tubo y la superficie de la cavidad, la distancia entre los orificios de agua de refrigeración debe ser lo más pequeña posible para garantizar que la temperatura de la pared de la cavidad sea uniforme.

Al mismo tiempo, dado que la temperatura del medio de refrigeración aumenta con el incremento de la longitud del canal de agua de refrigeración, la cavidad del molde y el núcleo tendrán una diferencia de temperatura a lo largo del canal de agua.

Por lo tanto, se requiere que la longitud del canal de agua de cada circuito de refrigeración sea inferior a 2 m. Varios circuitos de refrigeración deben establecerse en moldes grandes, y la entrada de un circuito se encuentra cerca de la salida de otro circuito.

En el caso de piezas de plástico largas, debe utilizarse un circuito de refrigeración para reducir la longitud del circuito de refrigeración, es decir, para reducir la diferencia de temperatura del molde, a fin de garantizar un enfriamiento uniforme de las piezas de plástico.

Encogimiento del producto

Normalmente, la contracción uniforme sólo afecta al volumen del plástico, y sólo la contracción desigual provoca el alabeo. La diferencia de contracción que se produce entre la dirección de flujo y la dirección vertical de los plásticos cristalinos es mayor que la de los plásticos no cristalinos.

Para el proceso de inyección multietapa seleccionado basándose en el análisis de la forma geométrica del producto, debido a la delgada pared y a la larga relación de longitud de flujo del producto, la masa fundida debe fluir rápidamente,

De lo contrario, es fácil que se enfríe y se solidifique, y para ello debe fijarse la inyección a alta velocidad. Sin embargo, la inyección a alta velocidad aportará mucha energía cinética a la masa fundida, y cuando ésta fluya hacia el fondo, producirá mucho impacto inercial, con la consiguiente pérdida de energía y desbordamiento. En este momento, la masa fundida debe disminuir la velocidad de flujo, reducir la presión de llenado.

Y mantener la llamada presión de retención para que la masa fundida pueda complementar la contracción de la masa fundida en la cavidad del molde antes de que se solidifique la compuerta. Esto plantea requisitos de velocidad y presión de inyección multietapa en el moldeo por inyección proceso.

Tensión térmica residual

Cuando el plástico se está moldeando, no se enfría de manera uniforme, por lo que se encoge de forma desigual. Eso significa que tiene una tensión desigual en el interior. Cuando lo sacas del molde, se deforma debido a la tensión desigual.

El comportamiento de transformación de fase y relajación de tensiones del plástico de líquido a sólido durante la etapa de enfriamiento. Para la zona no curada, el plástico actúa como un fluido viscoso, que se describe mediante el modelo de fluido viscoso. Para la zona curada, el plástico actúa como un material viscoelástico, que se describe mediante el modelo de sólido lineal estándar.

Por lo tanto, los fabricantes de moldes o los desarrolladores de productos pueden utilizar el modelo de transformación de fase viscoelástica y el método de elementos finitos bidimensional para predecir la tensión residual térmica y el alabeo correspondiente.

Conclusión

contracción de la barra de tracción de polipropileno sin fibra de vidrio en dos puntos de la puerta Hay muchas cosas que pueden hacer que sus piezas de plástico se deformen: el diseño del molde, el tipo de contracción de los materiales plásticos que utiliza y la forma en que se utiliza la máquina de moldeo influyen de forma diferente en la deformación de sus piezas. Por lo tanto, si desea reparar sus piezas alabeadas, debe tener en cuenta todos estos factores.