Prefacio

Los principales parámetros del moldeo por inyección incluyen la temperatura y el tiempo de secado, el volumen de inyección, la carrera de dosificación (carrera preplástica), el material residual, el antiretraso, la velocidad del husillo, la contrapresión, la velocidad de inyección, la velocidad y la presión de inyección, la presión y el tiempo de mantenimiento, la temperatura del barril, la temperatura del molde, el tiempo de enfriamiento, la velocidad y la presión de apertura y cierre del molde, la velocidad de expulsión, la presión y el tiempo de soplado asistido por gas, etc.

En este artículo se explican los moldeo por inyección parámetros del proceso en detalle y proponer métodos de ajuste para los parámetros del proceso de moldeo por inyección de plástico.

¿Cuáles son los parámetros del moldeo por inyección?

Temperatura de moldeo por inyección

La temperatura es un factor importante en el moldeo por inyección a presión. El barril de la máquina de moldeo por inyección tiene de 5 a 6 secciones de calentamiento, y cada material tiene su propia temperatura de procesamiento (para conocer las temperaturas de procesamiento específicas, consulte los datos del proveedor del material). Tiene que controlar la temperatura cuando esté moldeando por inyección.

Si es demasiado baja, la masa fundida no se plastifica bien, lo que estropea la pieza y la hace más difícil de moldear; si es demasiado alta, la materia prima se descompone. En la vida real, la temperatura de inyección suele ser superior a la del cilindro. La cifra más alta depende de la velocidad de inyección y de las propiedades del material, y puede llegar a 30°C.

Esto se debe a que el material fundido se cizalla al pasar por la compuerta de inyección, lo que genera una gran cantidad de calor. Hay dos formas de tratar esta diferencia cuando se realiza un análisis del flujo del molde. Una es intentar medir la temperatura del material fundido cuando está en el aire, y la otra es incluir la boquilla en el modelo.

Temperatura del barril

La temperatura del material de moldeo por inyección, la temperatura de fusión, desempeña un papel fundamental en las propiedades de flujo de la masa fundida. Dado que el plástico no tiene un punto de fusión específico, el llamado punto de fusión es un intervalo de temperatura en estado fundido. La estructura y composición de la cadena molecular del plástico son diferentes y, por tanto, el efecto sobre su fluidez también es diferente.

La temperatura tiene un efecto más evidente en las cadenas moleculares rígidas, como PC, PPS, etc., mientras que la fluidez de las cadenas moleculares flexibles, como PA, PP, PE, etc., no cambia de forma evidente con la temperatura. Por lo tanto, la temperatura de inyección razonable debe ajustarse en función de los distintos materiales.

Temperatura y tiempo de horneado

Dado que la mayoría de los plásticos son higroscópicos, absorben una pequeña cantidad de humedad cuando se exponen al aire. Cuando el contenido de humedad en el plástico supera un determinado nivel, se producen defectos de calidad en el moldeo por inyección, como vetas plateadas, burbujas, grietas quebradizas, reducción de las propiedades mecánicas y otros defectos. Por lo tanto, es necesario secar el plástico antes de moldeo por inyección.

La mayoría de los proveedores facilitarán los valores recomendados de temperatura y tiempo de horneado. Sin embargo, el tiempo de secado no debe ser demasiado largo, ya que de lo contrario se deteriorará la plasticidad del plástico, lo que hará que el material se vuelva quebradizo.

Para algunos materiales con fuerte absorción de agua, como PA, PBT, PET, PEI y PSU, se recomienda utilizar un secador deshumidificador para el secado. Para algunos materiales con baja higroscopicidad, como PP, PE, PVC, POM y otros materiales, si están sellados en bolsas sin abrir o se han almacenado en un entorno seco, no es necesario secarlos.

Temperatura del molde

Temperatura del molde. Algunos materiales plásticos necesitan una temperatura de molde más alta porque tienen una temperatura de cristalización alta y una velocidad de cristalización lenta. Algunos necesitan temperaturas más altas o más bajas debido al control de tamaño y a las necesidades de deformación o desmoldeo.

Por ejemplo, el PC necesita generalmente más de 60 grados, mientras que el PPS necesita a veces más de 160 grados de temperatura del molde para obtener un mejor aspecto y mejorar la fluidez. Así pues, la temperatura del molde tiene un efecto inestimable en la mejora del aspecto, la deformación, el tamaño y el moldeado plástico del producto.

Temperatura de la boquilla

La boquilla tiene la función de acelerar el flujo de material fundido y mantener la temperatura del mismo. Durante el proceso de moldeo por inyección, la boquilla está en contacto directo con el molde, lo que hará que la temperatura de la boquilla descienda rápidamente, provocando que el material fundido se condense en la boquilla y bloquee el orificio de la boquilla o el sistema de vertido del molde.

Además, el material condensado afectará a la calidad de la superficie y al rendimiento del producto una vez inyectado en el molde, por lo que es necesario controlar la temperatura de la boquilla.

Presión de inyección

La presión de inyección la proporciona el sistema hidráulico del sistema de moldeo por inyección. La presión del cilindro hidráulico se transmite a la masa fundida de plástico a través del tornillo de la máquina de moldeo por inyección.

Bajo la presión, la masa fundida de plástico entra en el canal de flujo vertical (también el canal de flujo principal para algunos moldes), el canal de flujo principal, el canal de flujo de rama del molde a través de la boquilla de la máquina de moldeo por inyección, y entra en la cavidad del molde a través de la puerta.

El objetivo de la presión es vencer la resistencia en el flujo de la masa fundida o, a la inversa, la resistencia en el flujo debe ser vencida por la presión de la máquina de moldeo por inyección para garantizar un proceso de llenado sin problemas.

Cuando se realiza el moldeo por inyección, la presión en la boquilla de la máquina de moldeo por inyección es la más alta porque hay que vencer la resistencia al flujo de la masa fundida durante todo el proceso. A continuación, la presión disminuye gradualmente a lo largo de la longitud de flujo hasta el extremo delantero del frente de onda de la masa fundida. Si el escape dentro de la cavidad del molde es bueno, la presión final en el extremo delantero de la masa fundida es la presión atmosférica.

Hay muchos factores que afectan a la presión de llenado de la masa fundida, que pueden resumirse en tres categorías: Factores materiales, como el tipo y la viscosidad del plástico; Factores estructurales, como el tipo, el número y la posición del sistema de compuertas, la forma de la cavidad del molde y el grosor del producto; Elementos del proceso de moldeo.

Presión de mantenimiento

La presión de mantenimiento consiste en aplastar y reducir el tamaño de la masa fundida en el molde después de llenarlo. La presión que se utiliza para ello se denomina presión de mantenimiento.

En la producción real, la presión de mantenimiento puede ajustarse para que sea igual a la presión de inyección, y generalmente es ligeramente inferior a la presión de inyección. Cuando la presión de retención es alta, la tasa de contracción del producto disminuye, el acabado superficial y la densidad aumentan, la resistencia de la marca de soldadura aumenta y el tamaño del producto es estable.

La desventaja es que la tensión residual en el producto es grande durante el desmoldeo y es fácil que se produzca desbordamiento.

Tiempo de retención de la prensa

El tiempo de mantenimiento es el tiempo de compactación y compensación de la contracción del plástico en la cavidad del molde, que representa una gran parte de todo el tiempo de inyección. Para productos con formas sencillas, el tiempo de mantenimiento también puede ser muy corto.

El tiempo que se mantiene la masa fundida en la entrada antes de que se congele influye mucho en la calidad de la pieza. Si se mantiene poco tiempo, la pieza será de baja densidad, pequeña y tendrá marcas de hundimiento. Si se mantiene durante mucho tiempo, la pieza tendrá mucha tensión interna, será débil y difícil de desmoldar.

Además, el tiempo de mantenimiento está relacionado con la temperatura del material, la temperatura del molde, el tamaño del canal de flujo principal y el tamaño de la compuerta. Si los parámetros del proceso son normales y el sistema de compuertas está razonablemente diseñado, el mejor tiempo de mantenimiento suele ser aquel en el que el rango de fluctuación de la contracción del producto es el más pequeño.

A la hora de calcular el tiempo que debe aguantar el plástico en el molde, hay que tener en cuenta varias cosas. En primer lugar, tienes que pensar en el tipo de plástico que estás utilizando y en lo bien que funciona.

En segundo lugar, hay que tener en cuenta las condiciones, como qué se está fabricando y cómo es el molde. En tercer lugar, hay que tener en cuenta otras cosas que ocurren en el proceso de inyección, como el calor, la presión, la velocidad a la que entra el plástico, la velocidad a la que gira el tornillo y otras cosas por el estilo.

Contrapresión

La contrapresión es la presión que el tornillo tiene que superar cuando invierte y retrocede para almacenar material. Una contrapresión alta es buena para la dispersión del color y la fusión del plástico, pero también hace que el tornillo tarde más en retroceder, hace que las fibras de plástico sean más cortas y aumenta la presión de la moldeo por inyección máquina.

Por lo tanto, la contrapresión debe ser menor, generalmente no superior a 20% de la presión de inyección. Cuando usted está inyectando plásticos de espuma, la contrapresión debe ser mayor que la presión formada por el gas, de lo contrario el tornillo será empujado fuera del barril.

Algunas máquinas de moldeo por inyección pueden programar la contrapresión para compensar la reducción de la longitud del tornillo durante la fusión, lo que reducirá el calor de entrada y disminuirá la temperatura. Sin embargo, como el resultado de este cambio es difícil de estimar, no es fácil realizar los ajustes correspondientes en la máquina.

Carrera de medición (carrera preplástica)

Tras finalizar cada instrucción de inyección, el tornillo se encuentra en el extremo delantero del barril. Cuando se emite la instrucción de preplástico, el tornillo empieza a girar y el material se transporta hasta la cabeza del tornillo. El tornillo retrocede bajo la contrapresión del material de caucho hasta que golpea el interruptor de fin de carrera.

Esto se denomina proceso de dosificación o proceso preplástico, y la distancia que el tornillo retrocede se denomina carrera de dosificación o carrera preplástica. Por lo tanto, el volumen de material de caucho en la cabeza del tornillo es el volumen de dosificación realizado por el tornillo que retrocede, y su carrera de dosificación es la carrera de inyección. El grado de repetición de la carrera de dosificación influye en la fluctuación del volumen de inyección.

Material residual

Una vez realizada la inyección del tornillo, el material fundido en la cabeza del tornillo no puede inyectarse completamente, y es necesario retener una parte para formar un material residual.

De esta manera, por un lado, se puede evitar que la cabeza del tornillo y la boquilla se toquen y causen un accidente de colisión mecánica; por otro lado, esta almohadilla de material residual se puede utilizar para controlar la repetibilidad del volumen de inyección para lograr el propósito de estabilizar la calidad del producto moldeado por inyección . Generalmente, el material residual se ajusta a una alarma de 1,5~2,5 mm.

Anti-retraso (Retirada suelta)

El anti-retraso se refiere al proceso en el que el tornillo de dosificación (pre-plastificación) está en su lugar y luego retrocede una cierta distancia en línea recta, de modo que la presión interna de la masa fundida en la cámara de dosificación disminuye y se impide que la masa fundida fluya fuera de la cámara de dosificación (a través de la boquilla o brecha).

Otra finalidad del antirretorno es reducir la presión del sistema de canales de flujo de la boquilla y reducir la tensión interna; y facilitar la retirada de la barra de material al abrir el molde. El ajuste del antirretorno depende de la viscosidad del plástico y del estado del producto.

Un antirretorno excesivo hará que se mezclen burbujas en la masa fundida en la cámara de dosificación, lo que afectará gravemente a la calidad del producto. Para materiales de alta viscosidad, no se requiere antirretorno. El anti-retorno se ajusta generalmente a 1~2% de la carrera de retroceso del tornillo.

Tiempo de inyección

El tiempo de inyección mencionado aquí se refiere al tiempo necesario para que la masa fundida de plástico llene la cavidad, excluyendo el tiempo auxiliar, como la apertura y el cierre del molde.

Aunque el tiempo de inyección es corto y no afecta mucho al ciclo de moldeo, ajustar el tiempo de inyección es importante para controlar la presión de la compuerta, el canal y la cavidad. Un tiempo de inyección razonable ayuda a que la masa fundida se llene bien, lo que es importante para mejorar la calidad superficial del producto y reducir las tolerancias dimensionales.

El tiempo de inyección es mucho más corto que el tiempo de enfriamiento, que es aproximadamente de 1/10 a 1/15 del tiempo de enfriamiento. Esta regla puede utilizarse como base para predecir el tiempo total de moldeo de piezas de plástico.

Cuando se realiza el análisis de flujo de molde, el tiempo de inyección en el resultado del análisis es igual al tiempo de inyección establecido en las condiciones del proceso sólo cuando la masa fundida es completamente empujada por el tornillo para llenar la cavidad.Si el interruptor de retención de presión del tornillo se produce antes de que la cavidad se llene, el resultado del análisis será mayor que el ajuste de las condiciones del proceso.

Velocidad de inyección

La velocidad de inyección se refiere a la velocidad a la que la masa fundida entra en el barril (también conocida como velocidad de propulsión del tornillo) (mm/s). La velocidad de inyección determina el aspecto, el tamaño, la contracción, la distribución del flujo, etc. del producto.

Generalmente es primero lento-rápido-luego lento, es decir, primero se utiliza una velocidad más rápida para hacer que la masa fundida pase a través del canal principal, el canal de ramificación y la compuerta para lograr el propósito de inyección equilibrada, y luego llenar rápidamente toda la cavidad del molde, y luego utilizar una velocidad más lenta para complementar el pegamento insuficiente causado por la contracción y el reflujo hasta que la compuerta se congele, lo que puede superar la mala calidad como la quema, las marcas de gas y la contracción.

Velocidad del tornillo

La velocidad del tornillo afecta a la historia térmica y al efecto de cizallamiento del material de moldeo por inyección durante el transporte y la plastificación en el tornillo, y es un parámetro importante que afecta a factores como la capacidad de plastificación, la calidad de la plastificación y el ciclo de moldeo. Con el aumento de la velocidad del tornillo, se mejoran la capacidad de plastificación, la temperatura de fusión y la uniformidad de la temperatura de fusión.

El ajuste de la velocidad del husillo viene determinado por el diámetro del husillo. Cada material plástico tiene un valor máximo de velocidad lineal O.D. (diámetro exterior), normalmente expresado en m/s. Cuando se convierte en velocidad del tornillo, el rango de velocidad del tornillo es generalmente de 30~120 RPM.

La velocidad lineal máxima específica se muestra en la Figura 31 a continuación. Para diferentes materiales plásticos, el proveedor del material recomendará el valor de ajuste de la velocidad del tornillo en el número de especificación.

En los tornillos pequeños, la profundidad de la ranura del tornillo es relativamente poco profunda, por lo que la goma absorbe el calor rápidamente, lo que es suficiente para ablandar la goma en la sección de compresión. Además, el calor de fricción entre el tornillo y el barril es pequeño, por lo que se puede utilizar una velocidad más alta. Para tornillos grandes, por el contrario, no es fácil utilizar una velocidad alta para evitar una plastificación desigual y un calor por fricción excesivo.

Para plásticos sensibles al calor (como PVC, POM, etc.), utilice una velocidad de tornillo baja para evitar la descomposición del material; para plásticos con alta viscosidad de fusión (como PC, PSF, PPO, etc.), utilice también una velocidad de tornillo baja.

Velocidad y presión de apertura y cierre

Normalmente, la velocidad de cierre debe ajustarse con dos velocidades para la apertura y el cierre. En primer lugar, el molde se cierra rápidamente y, a continuación, se cierra lentamente antes de que los moldes delantero y trasero se toquen para evitar dañar el molde.

Punto de ajuste de la fuerza de bloqueo: la presión baja junta los moldes delantero y trasero para proteger el molde de la presión baja; a continuación, utilice la presión alta para bloquear el molde.

Fuerza y velocidad de eyección

Cuando se extrae el producto del molde, es necesario utilizar una fuerza externa para superar la adherencia entre el producto y el molde. Esta fuerza externa se denomina fuerza de expulsión. Si la fuerza de expulsión es demasiado pequeña, el producto no podrá salir del molde; si la fuerza de expulsión es demasiado grande, el producto se deformará o incluso se dañará.

Además, la velocidad y la distancia de expulsión también afectan a la expulsión. Si la velocidad de expulsión es rápida, el producto es propenso a deformarse y dañarse; si la distancia de expulsión es corta, el producto es propenso a deformarse y dañarse. El producto no es fácil de despegar.

Procesos de moldeo por inyección Método de ajuste de parámetros

Control de la temperatura

Los termopares también se utilizan ampliamente como sensores en sistemas de control de temperatura. En el instrumento de control, se fija la temperatura deseada y la indicación del sensor se comparará con la temperatura generada en el punto de consigna.

En este Los termopares también se utilizan ampliamente como sensores en los sistemas de control de temperatura. En el instrumento de control, se fija la temperatura deseada, y la pantalla del sensor se comparará con la temperatura generada en el punto de consigna. sistema más sencillo, cuando la temperatura alcanza el punto de consigna, se apagará, y se volverá a encender cuando la temperatura descienda. Este sistema se denomina control on-off porque se enciende o se apaga.

Temperatura

La medición y el control de la temperatura son muy importantes en el moldeo por inyección. Es bastante fácil medir la temperatura, pero la mayoría de moldeo por inyección las máquinas no tienen suficientes puntos o líneas de muestreo de temperatura.

La mayoría de las máquinas de moldeo por inyección utilizan termopares para medir la temperatura. Un termopar son dos cables diferentes conectados por un extremo. Si un extremo está más caliente que el otro, se genera una pequeña señal eléctrica. Cuanto más caliente esté, más fuerte será la señal.

Temperatura de fusión

La temperatura de fusión es muy importante, y la temperatura del cilindro de inyección utilizado es sólo orientativa. La temperatura de la masa fundida puede medirse en la boquilla o utilizando el método de inyección de aire. El ajuste de la temperatura del cilindro de inyección depende de la temperatura de la masa fundida, la velocidad del husillo, la contrapresión, el tamaño de la inyección y el ciclo de inyección.  

Si no sabes qué temperatura utilizar para un plástico determinado, empieza por el ajuste más bajo. El cilindro de inyección está dividido en zonas, pero no todas están ajustadas a la misma temperatura.

Si el tiempo de funcionamiento es largo o a altas temperaturas, ajuste la temperatura de la primera zona a un valor inferior. Esto evitará que el plástico se funda y se desvíe prematuramente. Antes de comenzar la inyección, asegúrese de que el aceite hidráulico, el cierre de la tolva, el molde y el cilindro de inyección estén a la temperatura correcta.

Presión de inyección

Es la presión que hace fluir el plástico y puede medirse mediante un sensor situado en la boquilla o en el conducto hidráulico. No tiene un valor fijo, pero cuanto más difícil sea llenar el molde, mayor será la presión de inyección. Existe una relación directa entre la presión de la línea de inyección y la presión de inyección.

Cuando esté llenando el molde, puede que necesite utilizar una presión alta para mantener la velocidad de inyección donde desea. Una vez lleno el molde, no es necesaria una presión alta. Pero a veces, cuando se inyectan determinados termoplásticos semicristalinos (como PA y POM), el cambio de presión puede alterar la estructura, por lo que no es necesario utilizar presión de llenado.

Presión de apriete

Para contrarrestar la presión de inyección, hay que utilizar la presión de apriete. No se limite a seleccionar automáticamente el valor máximo disponible, sino que tenga en cuenta el área proyectada y calcule un valor adecuado. El área proyectada de la pieza moldeada por inyección es el área más grande vista desde la dirección de la fuerza de sujeción.

Para la mayoría de las situaciones de moldeo por inyección, es de aproximadamente 2 toneladas por pulgada cuadrada, o 31 meganewtons por metro cuadrado.Pero esto es sólo una regla general aproximada y debe ser utilizado como una regla muy aproximada, porque una vez que las piezas moldeadas por inyección tiene cualquier profundidad, las paredes laterales deben ser considerados.

Contrapresión

Esta es la presión que debe generarse y superarse antes de que el tornillo retroceda. Aunque una contrapresión elevada es beneficiosa para la distribución uniforme del color y la fusión del plástico, también prolonga el tiempo de retorno del tornillo central, reduce la longitud de la fibra contenida en el plástico relleno y aumenta la tensión de la máquina de moldeo por inyección.

Por lo tanto, cuanto menor sea la contrapresión, mejor. En cualquier caso, no puede superar los 20% de la presión de inyección (clasificación máxima) de la máquina de moldeo por inyección.

Velocidad de inyección

Se trata de la rapidez con la que se llena el molde cuando el tornillo se utiliza como un punzón. Cuando se disparan productos de paredes finas, hay que disparar rápido para que el molde se llene antes de que el plástico se endurezca y haga una superficie más lisa.

Utilizamos diferentes velocidades de disparo cuando llenamos el molde para evitar problemas como salpicaduras o aire atrapado. Podemos inyectar el plástico en el molde utilizando un sistema de control de bucle abierto o de bucle cerrado.

Presión de la boquilla

La presión de la boquilla es la presión dentro de la boquilla. Es la presión que produce el plástico fundido. No tiene un valor fijo, sino que aumenta a medida que aumenta la dificultad de llenado del molde. Existe una relación directa entre la presión de la boquilla, la presión de la línea y la presión de inyección.

En una máquina de moldeo por inyección de tornillo, la presión de la boquilla es aproximadamente 10% menor que la presión de inyección. En una máquina de moldeo por inyección de pistón, la pérdida de presión puede alcanzar unos 10%. En una máquina de moldeo por inyección de pistón, la pérdida de presión puede alcanzar 50%.

Conclusión

El moldeo por inyección es un método de proceso muy común, y el ajuste de los parámetros del proceso es muy importante para el rendimiento y la calidad del producto.

En el moldeo por inyección proceso, el ajuste razonable de parámetros como la temperatura, la presión y la velocidad puede mejorar eficazmente las propiedades físicas, el tamaño, el aspecto y la calidad de la superficie del producto.