Especialmente en el caso de piezas de paredes gruesas, el tiempo de enfriamiento puede reducirse significativamente con la refrigeración asistida por agua en comparación con la asistida por gas.
El principio del moldeo por inyección asistida por agua
El moldeo por inyección asistido por agua es una evolución de la tecnología de inyección asistida por gas en la que el gas que desplaza la masa fundida, normalmente nitrógeno, se sustituye por agua.
El fundido caliente puede fluir hacia un molde de inyección. Esto hace que el fundido más grueso se enfríe más lentamente porque queda aislado por la pared exterior. Como el frente interior del fundido se enfría a una velocidad distinta de la superficie exterior, se contrae y puede tirar de esta, creando alabeo y rechupes. regulador de temperatura con aceite caliente.
Al reducir artefactos como marcas de hundimiento, alabeo y fuerza de sujeción mediante el uso de WIT, puede garantizar el máximo aprovechamiento del material. Un subproducto del mayor aprovechamiento del material es la reducción del peso, ya que se desperdicia menos material y se producen menos artefactos no deseados.
Aunque ambos métodos pueden utilizarse para fabricar piezas de plástico con cavidades funcionales, el moldeo por inyección asistido por agua ha demostrado ser el más adecuado para la producción económica de piezas con grandes secciones cerradas.
El moldeo por inyección asistido por agua adopta distintas formas. Durante el soplado, la cavidad del molde se llena parcialmente con la masa fundida y después el gas se expande (infla) hasta llenar la cavidad.
Por el contrario, en un proceso de soplado o contraflujo, la cavidad se llena de masa fundida y, a continuación, el núcleo de fluido se sopla hacia la cavidad de sobreflujo o se devuelve al tubo de material.
Problemas típicos del moldeo por inyección asistida por agua
Los defectos que pueden producirse en el moldeo por inyección asistido por agua no han aparecido hasta ahora en el moldeo por inyección asistido por gas. Todos los defectos pueden compensarse mediante una elección adecuada de los parámetros de procesamiento.
Por regla general, es mejor aspirar a un caudal volumétrico elevado con una presión de inyección baja, lo que puede conseguirse minimizando la contrapresión y obteniendo así un tiempo de retención de agua suficiente.
Para suprimir los remolinos cerca de la boquilla de inyección y las ondulaciones en la pared, el agua debe inyectarse a baja presión, para empezar, y luego debe aumentarse la presión hasta la presión de inyección real lo más rápidamente posible.
Cuando el caudal de agua es demasiado bajo, se produce un moldeado local causado por el vapor. Si aparecen poros, la presión del agua aumenta lentamente hasta el punto en que la fina capa superficial ya formada a baja presión puede romperse por la presión del agua.
El proceso de difusión provoca burbujas de agua, y la porosidad se produce cuando la masa fundida se solidifica a baja presión a ambos lados del molde y del fluido, y el material entre las capas exteriores del sólido se arruga provocando la formación de vacuolas.
Para eliminar o reducir la generación de porosidad, se requieren además caudales elevados durante la fase de inyección y alta presión de agua durante la fase de mantenimiento o enfriamiento. La lenta solidificación del material puede contrarrestar la formación de porosidad.
Las líneas de medios con bifurcaciones presentan un reto particular. Si la bifurcación es también soplado, entonces el control de las cavidades del molde de desbordamiento es apretado.
Especialmente si se utiliza un material de fraguado rápido, se solidificará una fina capa no deseada en la bifurcación y habrá que romperla de nuevo. El resultado son grietas en la capa exterior.
El moldeo por inyección asistida por agua consta de cinco etapas
(1) Inyección del material fundido
(2) Inyección de agua y desplazamiento del núcleo
(3) Mantenimiento de la presión del agua durante la fase de presión de sostenimiento (incluido opcionalmente el proceso de enjuague)
(4) Liberación de la presión y evacuación del agua
(5) Desmoldeo
Características del moldeo por inyección asistida por agua
Debido a la necesidad de formar por completo el conducto de agua, los parámetros del proceso son más importantes en el moldeo por inyección asistido por agua que en el asistido por gas.
Se determinaron los efectos de diferentes parámetros de procesamiento de plásticos en las longitudes de penetración del agua. Se comprobó que el índice de contracción y la viscosidad de los materiales poliméricos, así como las formas de los huecos de los núcleos huecos, determinaban principalmente las longitudes de penetración del agua en los productos moldeados.
La incompresibilidad del agua proporciona un mejor control del proceso, pero impone mayores exigencias a la unidad de tecnología de inyección de agua, que tiene que proporcionar continuamente el caudal volumétrico necesario.
Una ventaja del agua sobre el gas se encuentra en las etapas de mantenimiento y enfriamiento: sus excelentes propiedades de enfriamiento permiten enfriar la masa fundida internamente y reducir considerablemente el tiempo de enfriamiento. Debido al mejor efecto de enfriamiento del agua en comparación con el gas, el tiempo de enfriamiento y, por tanto, el tiempo de ciclo pueden reducirse significativamente cuando se procesan piezas con diámetros mayores.
La evacuación del agua puede conseguirse de varias maneras. En el caso de materiales con altas temperaturas de transformación, como las poliamidas, basta con la presión del vapor. La gravedad también desempeña otro papel.
Otro método consiste en inyectar gas comprimido a través de otra jeringa, lo que expulsa el agua y provoca un efecto de secado. Independientemente del método elegido, el agua que sale de la pieza de plástico vuelve al depósito a través del inyector. Para garantizar una buena evacuación, el inyector de agua debe colocarse en el punto más bajo del molde.
Comparación del moldeo por inyección asistido por agua y por gas
Aunque los principios del moldeo por inyección asistido por agua y del moldeo por inyección asistido por gas son los mismos, la mayoría de los observadores considera que la asistencia por agua no sustituirá a la asistencia por gas y que el proceso elegido depende de la aplicación y del molde.
El moldeo por inyección asistido por agua es similar al proceso asistido por gas. La tecnología comienza inyectando una sección corta de masa fundida en la cavidad, seguida de agua, que comprime la resina para moldear la pieza.
En algunas aplicaciones, se utiliza gas comprimido para extraer el agua del canal y deshumedecer completamente los componentes estructurales.
Los estudios y aplicaciones han demostrado que la asistencia por agua produce paredes de cavidad más delgadas y uniformes, lo que permite ahorrar material. Además, las boquillas de inyección de agua suelen ser mayores que las de gas, y el moldeo asistido por agua produce canales mayores y con paredes más lisas que el moldeo asistido por gas.
La principal ventaja del moldeo asistido por agua sobre el moldeo asistido por gas con nitrógeno es la rápida eficacia de enfriamiento del agua. La conductividad térmica del agua es 40 veces superior a la del nitrógeno, y la capacidad térmica del agua es 4 veces superior a la del gas. Para piezas de paredes gruesas, el enfriamiento asistido por agua puede reducir el tiempo de enfriamiento en 30-70% en comparación con el enfriamiento asistido por gas.
La principal diferencia entre el gas y el agua es que el gas puede comprimirse, mientras que el agua no. La mayor viscosidad e incompresibilidad del agua hacen que el extremo delantero del agua forme una interfaz sólida, que actúa como un martillo de compresión para ahuecar la pieza. El extremo delantero del agua también desempeña la función de enfriar la masa fundida que se introduce en la cavidad del molde.
Ventajas del moldeo por inyección asistido por agua frente al moldeo por inyección asistido por gas:
(1) Acortar significativamente el tiempo de enfriamiento de la pieza de trabajo
(2) Son posibles secciones transversales de pieza más grandes
(3) Pared interior lisa
(4) Menor deformación de la pieza gracias al enfriamiento uniforme
(5) Sección transversal de pared uniforme
(6) Menor coste y fácil acceso al agua como medio de presión
Posibles desventajas del moldeo por inyección asistido por agua:(1) Problema de fuga de agua
(2) Es necesario deshidratar la pieza de trabajo
(3) Máquina de inyección de agua de gran tamaño
(4) No apto para todas las piezas de trabajo
Materiales para moldeo asistido por agua
Los mayores avances se han producido en la sustitución de tuberías y piezas metálicas utilizadas para la transferencia de fluidos en el compartimento del motor de los automóviles por materiales de tipo poliamida (nailon).
Estos materiales especiales se han modificado para obtener una velocidad de cristalización más lenta y evitar el fraguado prematuro y la perforación (o pelusa). Los nuevos materiales de poliamida son del tipo poliamida-6 o poliamida-6/6 y contienen principalmente fibras de vidrio o cargas minerales de fibra de vidrio.
Los materiales basados en poliamida-6/6 presentan una mayor resistencia a la corrosión de los refrigerantes de glicol. Algunos transformadores están utilizando polipropileno en procesos asistidos por agua, mientras que otros están evaluando copolímeros de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS) sin relleno, acetal y tereftalato de polibutileno (PBT) como materiales de base para aplicaciones relacionadas.
Desarrollo y perspectivas de aplicación del moldeo asistido por agua
La tecnología de moldeo por inyección asistida por agua se desarrolla rápidamente, y las boquillas se han mejorado para aumentar el rendimiento del sellado y reducir las fugas de la bomba de agua. Las boquillas utilizadas para la inyección de agua y aire también pueden servir como salida para el agua acumulada en la cavidad de la pieza.
La nueva forma del contenedor de suministro de agua está más optimizada para mejorar el rendimiento de la presión, la capacidad y el control del tiempo del proceso de centrado.
La tecnología de moldeo por inyección asistido por agua se ha desarrollado principalmente en Europa, lo que significa que su aplicación comercial está más avanzada allí que en Norteamérica o Asia. Sus aplicaciones abarcan piezas de automoción, productos de consumo y piezas industriales.
El proceso WIT es excelente para la mayoría de las piezas huecas o parcialmente huecas, como tuberías de agua y tiradores de puertas. Entre sus aplicaciones habituales se incluyen tiradores, marcos superiores, tapas de balancines, topes de puerta, espátulas, soportes, sillas y mobiliario de oficina. Algunos de estos componentes tubulares se fabricaban antes mediante moldeo asistido por gas, pero la tecnología asistida por agua es más adecuada.
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