El moldeo por inyección es un proceso de fabricación muy utilizado para la fabricación de productos de plástico. En este proceso, el tiempo de enfriamiento suele ocupar una gran parte del ciclo de producción, incluso hasta 60-70%. Por lo tanto, es muy importante minimizar el tiempo de enfriamiento, mejorar la eficiencia de la producción y minimizar los costes de producción. Este artículo tiene como objetivo discutir diferentes tecnologías y métodos para reducir el tiempo de enfriamiento en el moldeo por inyección.

Comprender la importancia del tiempo de enfriamiento

Durante el proceso de moldeo por inyección, el material plástico se funde y luego se inyecta en el molde. Tras la inyección, debe pasar por un proceso de enfriamiento para que el material se endurezca en el molde y adquiera la forma y el tamaño finales. El tiempo de enfriamiento no sólo repercute en la calidad del producto fabricado, sino que también tiene un impacto directo en el proceso de producción y en la parte de eficiencia del ciclo. Por tanto, reducir el tiempo de enfriamiento es un objetivo importante para mejorar la calidad del proceso de moldeo por inyección.

El proceso de enfriamiento incluye principalmente dos etapas: proceso de enfriamiento del material a través del estado líquido, al estado de transición vítrea y del estado de transición vítrea al estado completamente cristalizado. La primera etapa suele ser más larga debido a la elevada capacidad calorífica específica del plástico a alta temperatura, lo que significa que el material tardará más en desprenderse del calor. Aunque la segunda etapa es más corta, afecta significativamente a la estabilidad dimensional del producto y a la distribución de las tensiones internas.

Métodos de enfriamiento habituales en el moldeo por inyección

Refrigeración por agua

La refrigeración por agua es el método de refrigeración más utilizado en las máquinas de moldeo por inyección. Normalmente consiste en hacer circular agua por los canales de refrigeración del molde o de la máquina de moldeo por inyección.

Ventajas:

1. Enfriamiento eficaz: Esto se debe a que el agua es ampliamente conocida como un muy buen medio de transferencia de calor y proporciona una refrigeración constante.

2. Proceso controlable: El flujo y la temperatura del agua pueden ser controlados y por lo tanto regula estrictamente el proceso de enfriamiento.

3. Bajo coste: El agua es relativamente barata, por lo que elegir la refrigeración por agua es fácil para el bolsillo.

Desventajas:

1. Crecimiento bacteriano: El agua caliente provoca actividad bacteriana y, por lo tanto, el agua debe desinfectarse antes de su uso.

2. Requiere un sistema de circulación: Introducir un sistema de circulación de agua es también un coste adicional en la inversión del sistema.

3. Manchas de agua: El agua puede utilizarse en el proceso, pero mancha los artículos durante el mismo y de ahí la necesidad de lavarlos constantemente.

Refrigeración por aire

La refrigeración por aire utiliza ventiladores para soplar aire de refrigeración directamente en la zona del molde de la moldeo por inyección máquina y luego expulsar el aire caliente.

Ventajas:

1. No necesita bombas de circulación: Ahorra en bombas de circulación de agua que son una costosa inversión en equipos para el sistema de calefacción.

2. Sin crecimiento bacteriano: Sin utilizar agua, no hay riesgo de crecimiento bacteriano.

3. Refrigeración a larga distancia: La distancia de enfriamiento por aire puede ser mayor, lo que es adecuado para algunos equipos que son difíciles de enfriar con agua.

Desventajas:

1. Menos eficaz que la refrigeración por agua: El aire no es tan eficaz como el agua como medio de transferencia de calor porque no puede transferir tanto calor tan rápidamente como el agua.

2. Temperatura incontrolable: La temperatura del aire del ventilador no se puede ajustar con precisión.

Refrigeración por aceite

La refrigeración por aceite es un método de refrigeración especializado que utiliza un sistema de refrigeración por aceite para eliminar el calor.

Ventajas:

1. Enfriamiento eficaz: El aceite tiene una alta conductividad térmica, proporcionando efectos de refrigeración estables.

2. Ahorro de espacio: Los sistemas de refrigeración por aceite ocupan menos espacio en comparación con los sistemas de circulación de agua.

3. Temperatura controlable: La temperatura del aceite puede ser controlada, asegurando un proceso de enfriamiento bien regulado.

Desventajas:

1. 1. Coste elevado: El petróleo es un producto químico valioso, lo que lo convierte en una opción de refrigeración más cara.

2. Problemas de mantenimiento: El aceite requiere sustitución y mantenimiento periódicos, lo que puede resultar engorroso.

Factores que afectan al tiempo de enfriamiento

Selección de materiales

1. Conductividad térmica: Existen grandes diferencias en la conductividad térmica de los distintos tipos de materiales. Esto significa que los materiales con mayor conductividad térmica (por ejemplo, los plásticos rellenos de metal) se enfrían más rápido que los que tienen menor conductividad térmica (por ejemplo, algunos plásticos técnicos).

2. Cristalinidad: Los polímeros semicristalinos (p. ej., polietileno, polipropileno) tardan más en enfriarse que los polímeros amorfos (p. ej., poliestireno, policarbonato) debido al tiempo de formación de las estructuras cristalinas.

3. Capacidad calorífica específica: Los materiales con mayor capacidad calorífica específica necesitan más energía para enfriarse a la misma temperatura, lo que se traduce en tiempos de enfriamiento más largos.

Aspecto del moho

1. Diseño del sistema de refrigeración: Es importante tener un sistema de refrigeración bien diseñado para minimizar el tiempo que tarda el componente en enfriarse. Entre ellos, la disposición, el diámetro y la longitud de los canales de refrigeración influyen directamente en la capacidad de refrigeración del líquido.

2. Material del molde: La conductividad térmica del material del molde influye en el tiempo de enfriamiento. Los moldes de aleación de cobre también son buenos conductores del calor y, por tanto, necesitan menos tiempo para enfriarse que los moldes de acero.

3. Tratamiento de la superficie del molde: El tiempo de enfriamiento también está relacionado con las características de la superficie del molde. Una superficie rugosa y un revestimiento más grueso ralentizarán la velocidad de enfriamiento, mientras que una superficie lisa y un revestimiento térmicamente conductor pueden mejorar la eficacia del enfriamiento.

4. Trazado del canal de agua del molde: En el proceso de molde de inyección diseño del canal de agua circulante, es necesario analizar todos los factores que pueden causar problemas en la estructura del producto. Para ello, puede ser necesario proponer diferentes diseños de canales de agua circulante. Los canales de agua del molde deben elegir canales de agua rectos en la medida de lo posible, minimizar los diseños que contengan muchos pozos de refrigeración y esquinas, y minimizar el agua muerta. En la fase de diseño del molde, la disposición de los canales de agua de refrigeración puede organizarse razonablemente para garantizar el efecto de refrigeración.

5. Temperatura del molde: Se establece mediante el cálculo de la temperatura real de los puntos de entrada y salida de agua en la cavidad del molde. Si la variación termal entre las varias regiones y la variación termal con la temperatura fijada se pueden regular en la gama de ±5℃, todavía significa que el enfriamiento fundamental es satisfactorio.

6. Mantenimiento diario de los moldes de inyección: Si hay aceite o suciedad en la superficie del molde, la eficacia de la refrigeración se reducirá en general. Es necesario limpiar regularmente la superficie de la cavidad y utilizar una máquina de limpieza para limpiar el canal de agua del molde. Durante el trabajo de funcionamiento normal, especialmente durante las inspecciones diarias de las puestas en marcha locales, es necesario prestar más atención a la supervisión del flujo de agua de refrigeración, y diversas anomalías requieren un tratamiento oportuno.

Parámetros de procesamiento

1. Temperatura del molde: Cuanto mayor sea la temperatura del molde, mayor será el tiempo de enfriamiento. Bajar la temperatura del molde puede acortar el tiempo de enfriamiento.

2. Temperatura y presión de inyección: El calor dentro del molde aumentará a medida que aumenten la temperatura y la presión de inyección, lo que incrementará el tiempo de enfriamiento. Ajustar estos parámetros puede reducir la acumulación de calor.

3. Velocidad de inyección: Cuanto mayor sea la velocidad de inyección, más calor de cizallamiento se generará, por lo que el tiempo de enfriamiento será mayor. Una de las medidas que pueden tomar los operadores para reducir el tiempo de enfriamiento es reducir la velocidad de inyección.

Factores medioambientales

1. Temperatura y humedad ambiente: En el proceso de enfriamiento influyen la temperatura y los niveles de humedad de la zona de producción. Las altas temperaturas y la humedad prolongan el tiempo de enfriamiento, mientras que las bajas temperaturas y la humedad lo acortan.

2. Temperatura y caudal del medio refrigerante: La velocidad de la temperatura y el caudal también afectan a la refrigeración en el sistema. También es posible mejorar la velocidad de refrigeración reduciendo la temperatura del medio refrigerante y aumentando el caudal.

Métodos para reducir el tiempo de enfriamiento

Optimizar la selección de materiales

Elegir materiales con mayor coeficiente de conductividad térmica, pueden ser plásticos con aditivos adicionales. Se recomiendan las siguientes medidas para mejorar la conductividad térmica de la fórmula resultante: Incluir aditivos conductores del calor en la composición, por ejemplo, aditivos a base de polvo de aluminio o polvo de cobre de plastificantes en polvo.

Mejorar el diseño de los moldes

1. Optimizar el diseño del canal de refrigeración: Diseñe correctamente los canales de refrigeración para garantizar una refrigeración uniforme de la superficie del molde. Otro método consiste en utilizar canales de refrigeración en espiral o sistemas de refrigeración multicircuito.

2. Utilice medios de refrigeración de alta eficiencia: La refrigeración puede realizarse con otros medios que tengan una mayor capacidad para provocar refrigeración, como el aceite y los gases refrigerados distintos del agua.

3. Seleccione los materiales del molde: Utilizar materiales que tengan una conductividad térmica superior a la del acero, estos materiales pueden ser el cobre y las aleaciones, incluido el aluminio.

4. Tratamiento de la superficie del molde: Se debe aplicar un revestimiento conductor del calor o un chapado en la superficie del molde para mejorar la conductividad térmica.

5. Diseño de refrigeración equilibrado: Optimizar el diseño del molde para garantizar un enfriamiento uniforme de todas las partes del producto plástico, evitando tensiones y deformaciones internas.

Ajustar los parámetros de procesamiento

1. Bajar la temperatura del molde: También puede utilizar dispositivos de refrigeración para enfriar la temperatura del molde, como un sistema de agua refrigerante, un sistema de aire frío o sprays refrigerantes.

2. Optimizar la temperatura y la presión de inyección: Optimice la temperatura y la presión de la inyección para controlar la acumulación de calor sin afectar a la calidad del producto.

3. Control de la velocidad de inyección: Ajustar la velocidad de inyección para evitar un calor de cizallamiento excesivo, reduciendo así el tiempo de enfriamiento.

4. Prolongar el tiempo de retención: Un mayor tiempo de mantenimiento bajo presión puede mejorar el efecto de enfriamiento.

Utilizar tecnologías de refrigeración auxiliares

1. Tecnología de refrigeración por impulsos: Dado que la velocidad de enfriamiento del medio refrigerante también puede influir en la eficacia del proceso, se recomienda modificar periódicamente el caudal de refrigeración y la temperatura del medio.

2. Tecnología de refrigeración de frecuencia variable: Analizar, para los ajustes necesarios, el caudal y la temperatura del medio refrigerante en función de los cambios de temperatura del molde.

3. Tratamiento de la superficie del molde: Se podría utilizar un revestimiento termoconductor, una capa de revestimiento termoconductora para ayudar a optimizar la conducción del calor del molde.

Aprovechar la tecnología de simulación por ordenador

1. Simulación de dinámica de fluidos computacional (CFD): Mediante el uso de software de simulación, se prueban diferentes disposiciones del agua de refrigeración y se estudia la convección del fluido en los canales de refrigeración del molde para lograr el diseño óptimo.

2. Análisis del campo de temperatura del molde: Analice los cambios de temperatura que se producen durante el moldeo para comprobar si hay zonas que tardan más en enfriarse y realice los ajustes pertinentes.

3. Simulación del proceso de inyección: Para encontrar otro parámetro que acorte el tiempo de enfriamiento del moldeo por inyección, utilice el software de simulación para desarrollar el proceso de inyección.

Conclusión

El tiempo de enfriamiento es uno de los parámetros más importantes del moldeo por inyección, ya que decide la calidad del producto final, el tiempo de ciclo necesario y la productividad del proceso. Para reducir el tiempo de enfriamiento en el moldeo por inyección, es crucial tener en cuenta factores como el grosor de la pared, mantener un tiempo de enfriamiento adecuado, una temperatura de enfriamiento apropiada, garantizar un tiempo de enfriamiento adecuado y aplicar técnicas eficientes de enfriamiento del molde, ya que un tiempo de enfriamiento insuficiente puede repercutir negativamente en el resultado global. moldeo por inyección tiempo de ciclo. Por lo tanto, para disminuir el tiempo de enfriamiento, hay varios enfoques que se pueden aplicar, como la selección de materiales, el diseño del molde, los parámetros del proceso y la aplicación de tecnologías de enfriamiento auxiliares. Las nuevas tecnologías y materiales que se desarrollarán con el tiempo crearán mejores oportunidades para que el tiempo de corte se reduzca aún más en el futuro.