Todo lo que necesita saber sobre la refrigeración y el calentamiento de moldes de inyección

Moldes para molde de inyecciónTodo lo que Necesitas Saber sobre Moldeo por Inyección | ZetarMold

¿Cómo afecta el sistema de calefacción a un molde de inyección?

1. Métodos de calentamiento de moldes

El calentamiento por acero es un método de calentamiento casi obligatorio en el diseño de todos los moldes de moldeo de plástico. Puede diseñarse de varias formas, como cableado monofásico, cableado bifásico, etc. Se pueden utilizar materiales como tubos con costura, tubos sin costura, tubos de acero inoxidable, caracterizados por una baja pérdida de calor, alta eficiencia térmica, cableado simple y configuraciones de cableado flexibles según las necesidades, diseñados para 220V o 380V. Sin embargo, debido a las limitaciones de los materiales y las técnicas de procesamiento, se debe prestar atención a sus características únicas en el diseño del molde.

El núcleo de soldador se utiliza a menudo como un tipo de tubo de calefacción del molde. Tiene una alta potencia por unidad de longitud (por lo general un diámetro de 10 mm, una longitud de 8 cm núcleo del soldador puede alcanzar una potencia de salida de 150 vatios), durabilidad, buena seguridad, resistencia a los cortocircuitos, se puede incrustar a través de agujeros ciegos, pero difícil de personalizar el diseño, propensos a la fragilidad y la rotura durante el reemplazo.

2. Factores que afectan a la velocidad de calentamiento del molde de inyección

Hay muchos factores que afectan a la rapidez con la que se calienta un molde de inyección. Algunos de estos factores son:

El material y la estructura del molde afectan directamente la tasa de calentamiento. Diferentes materiales tienen diferentes conductividad térmica¹ y capacidad calorífica, mientras que el grosor y diseño del molde también afectan la velocidad de conducción del calor.

Los moldes de inyección se calientan mediante calefacción eléctrica o sistemas de canal caliente. Los distintos métodos de calentamiento tienen diferentes velocidades de calentamiento y capacidades de control. Por ejemplo, la calefacción eléctrica puede calentar rápidamente y controlar la temperatura con precisión, mientras que los sistemas de canal caliente pueden transferir el calor directamente a partes específicas del molde, lo que hace que el calentamiento sea más eficiente.

La temperatura y el tiempo de calentamiento son los dos factores principales que afectan a la velocidad de calentamiento. Aumentar la temperatura de calentamiento y prolongar el tiempo de calentamiento puede acelerar la velocidad de calentamiento del molde, pero hay que tener cuidado de no dañar el molde ni causar estrés térmico.

La velocidad de calentamiento del molde también se ve afectada por las condiciones ambientales, como la temperatura y la humedad de la habitación. Si hace mucho frío o hay mucha humedad, la velocidad de calentamiento puede verse un poco afectada.

La velocidad de calentamiento se ve afectada por el estado y el mantenimiento del molde. Si hay acumulación de cenizas, oxidación o daños en la superficie del molde, se reducirá la eficacia del calentamiento y se prolongará el tiempo de calentamiento.

Los distintos medios de calentamiento, como los cables calefactores eléctricos, el aceite térmico, etc., tienen diferentes características de transferencia de calor, lo que afectará a la velocidad de calentamiento. Elegir el medio calefactor adecuado puede mejorar la eficiencia del calentamiento.

¿Cómo controla el enfriamiento el tiempo de ciclo y la calidad de la pieza?

En los moldes de moldeo por inyección, el diseño del sistema de refrigeración² es muy importante. Esto se debe a que los productos plásticos moldeados deben enfriarse y solidificarse hasta alcanzar una rigidez determinada antes del desmoldeo para evitar deformaciones debido a fuerzas externas. Dado que el tiempo de enfriamiento representa aproximadamente 70% a 80% del ciclo de moldeo completo, un sistema de enfriamiento bien diseñado puede reducir considerablemente el tiempo de moldeo, aumentar la productividad de la inyección y reducir costos. Los sistemas de enfriamiento mal diseñados pueden prolongar el tiempo de moldeo, aumentar los costos, y un enfriamiento desigual puede además provocar deformación y distorsión de los productos plásticos.

Según los experimentos realizados, el calor de la masa fundida que entra en el molde generalmente desaparece de dos maneras: 5% se transfiere a la atmósfera por radiación y convección, y los otros 95% se conducen desde la masa fundida al molde. Debido a las tuberías de agua de refrigeración en el molde, el calor se transfiere desde el plástico en la cavidad del molde a la tubería de agua de refrigeración a través de la conducción de calor a través de la base del molde, y luego llevado por el líquido de refrigeración a través de la convección de calor. Una pequeña cantidad de calor que no se lleva el agua de refrigeración sigue conduciéndose en el molde y se disipa en el aire al entrar en contacto con el exterior.

El proceso de moldeo por inyección consta de cinco etapas: cierre del molde, llenado, mantenimiento de la presión, enfriamiento y desmoldeo. El enfriamiento es lo que más tiempo lleva, entre 70% y 80% del tiempo total. Por tanto, el tiempo de enfriamiento afecta a la duración del ciclo y al número de piezas que se pueden fabricar. Cuando se saca la pieza del molde, debe enfriarse por debajo de la temperatura de distorsión térmica. Esto evita que la pieza se relaje y se deforme.

1. Métodos de refrigeración de moldes

La refrigeración por agua es el método de refrigeración más utilizado para la mayoría de los moldes, pero también tiene sus inconvenientes; requiere un buen sellado de las tuberías y tuberías de agua superior e inferior sin obstrucciones, lo que supone un importante desperdicio de agua. Cuando la temperatura de enfriamiento supera los 100°C, es probable que se produzcan explosiones de vapor. La ventaja es que tiene una gran capacidad térmica y puede lograr un enfriamiento rápido.

La refrigeración por aire es un método de refrigeración relativamente ideal. A diferencia de la refrigeración por agua, no requiere un sellado hermético de las tuberías, no hay desperdicio de recursos, puede enfriar moldes con temperaturas superiores a 100°C, y la velocidad de enfriamiento puede determinarse por el caudal de gas. Además, es sencillo y cómodo obtener fuentes de gas en talleres de producción de cierta escala.

2. Factores que afectan a la velocidad de enfriamiento del producto

Lo principal es el grosor de la pared de la pieza de plástico. Cuanto más gruesa sea la pieza, más tardará en enfriarse. Como regla general, el tiempo de enfriamiento es aproximadamente proporcional al cuadrado del grosor de la pieza o a la potencia 1,6 del diámetro mayor de la compuerta. En otras palabras, duplicar el grosor de la pieza multiplica por cuatro el tiempo de enfriamiento.

El material del molde, incluidos los materiales del núcleo y la cavidad del molde y el material del marco del molde, tiene un gran efecto en la velocidad de enfriamiento. Cuanto mayor sea la conductividad térmica del material del molde, mejor será el efecto de transferencia de calor del plástico en una unidad de tiempo y menor será el tiempo de enfriamiento.

Cuanto más cerca esté la tubería de agua de refrigeración de la cavidad del molde, cuanto mayor sea el diámetro y cuanto mayor sea el número, mejor será el efecto de refrigeración y menor el tiempo de refrigeración.

Cuanta más agua se pueda hacer circular por el sistema (mejor con flujo turbulento), mejor será el agua a la hora de alejar el calor del motor por convección.

La viscosidad y la conductividad térmica del líquido refrigerante también afectan al efecto de transferencia de calor del molde. Cuanto menor sea la viscosidad del líquido refrigerante, mayor será la conductividad térmica, menor la temperatura y mejor el efecto de refrigeración.

La conductividad térmica del plástico es la rapidez con la que desplaza el calor de un punto caliente a un punto frío. Cuanto mayor es la conductividad térmica, mejor desplaza el calor, o cuanto menor es el calor específico, más fácil es que cambie de temperatura, por lo que se enfría más rápido y desplaza mejor el calor, por lo que tarda menos en enfriarse.

3. Reglas de diseño del sistema de refrigeración

3.1 Los canales de refrigeración deben estar diseñados para enfriar el molde de manera uniforme y rápida.

3.2 El propósito de diseñar el sistema de refrigeración es mantener el molde frío y hacerlo de forma eficiente. Los orificios de refrigeración deben ser de tamaños estándar para que puedan mecanizarse y montarse fácilmente.

3.3 Cuando se diseña el sistema de refrigeración, el diseñador del molde debe decidir los siguientes parámetros de diseño basándose en el grosor de la pared y el volumen de la pieza de plástico: dónde y cómo de grandes deben ser los agujeros de refrigeración, cómo de largos deben ser los agujeros, qué tipo de agujeros utilizar, cómo disponer y conectar los agujeros, y cuánto líquido refrigerante utilizar y cómo de bien transfiere el calor.

¿Por qué es importante el control de temperatura del molde en el moldeo por inyección?

Temperature control is super important in injection molding because it directly affects the quality, consistency, and cycle time of molded parts. Cooling and heating are both big parts of this control mechanism, making sure that the molten material flows good, solidifies right, and is demolded without defects from the mold.

1. Influencia de la temperatura del molde en el aspecto del producto

Cuando la temperatura es más alta, la resina fluye mejor. Esto suele hacer que la superficie de las piezas sea lisa y brillante, especialmente en el caso de las piezas de resina reforzadas con fibra de vidrio. También hace que las líneas de soldadura sean más fuertes y tengan mejor aspecto.

Para las superficies texturadas, si la temperatura del molde es baja, la masa fundida no puede rellenar las raíces de la textura, por lo que la superficie del producto es brillante y no puede mostrar la verdadera textura de la superficie del molde. Si se aumenta la temperatura del molde y la del material, se puede obtener la textura deseada en la superficie del producto.

2. Influencia en la tensión interna de los productos

Cuando se moldea algo, se calienta y luego se enfría. Cuando se enfría, se encoge. Primero se encoge el exterior y se endurece. Después, el interior se contrae y se endurece. El interior y el exterior se encogen a ritmos diferentes, y eso hace que el interior y el exterior luchen entre sí. Cuando el interior y el exterior luchan demasiado entre sí, la cosa se agrieta.

Cuando el interior de la cosa lucha demasiado contra el exterior de la cosa, la cosa se resquebraja. Esto sucede cuando el interior de la cosa lucha demasiado contra el exterior de la cosa, y el interior de la cosa es demasiado débil o el exterior de la cosa es demasiado fuerte. Esto también ocurre cuando el interior de la cosa lucha demasiado contra el exterior de la cosa, y el interior de la cosa es demasiado débil o el exterior de la cosa es demasiado fuerte, y la cosa se moja o se mancha de productos químicos. Cuando el interior de la cosa lucha demasiado contra el exterior de la cosa, la cosa se agrieta.

La tensión de compresión superficial depende de las condiciones de enfriamiento de la superficie. Los moldes fríos hacen que la resina fundida se enfríe rápidamente, lo que provoca una mayor tensión interna residual en el producto moldeado. La temperatura del molde es la condición más básica para controlar la tensión interna, y ligeros cambios en la temperatura del molde pueden cambiar en gran medida su tensión interna residual. Generalmente, cada producto y resina tienen su límite de temperatura de molde más bajo para una tensión interna aceptable. Cuando se moldean piezas de paredes delgadas o de flujo largo, la temperatura del molde debe ser superior al límite mínimo durante el moldeo general.

3. Mejora de la deformación del producto

Si el sistema de refrigeración del molde está mal diseñado o el control de la temperatura del molde es inadecuado, una refrigeración insuficiente de las piezas de plástico puede provocar el alabeo y la deformación de las piezas.

Para controlar la temperatura del molde, la diferencia de temperatura entre los moldes macho y hembra, el núcleo y la cavidad, el núcleo y la pared del molde, y la pared y los insertos debe determinarse en función de las características estructurales del producto. Utilizando las diferentes tasas de contracción por enfriamiento de las diferentes partes del molde para compensar la diferencia de contracción por orientación después del desmoldeo, el producto tiende a doblarse hacia el lado con mayor temperatura después del desmoldeo, compensando así la deformación por alabeo del producto según la ley de orientación.

Para piezas de plástico con estructuras corporales completamente simétricas, debe mantener la temperatura del molde constante para asegurarse de que todas las partes del producto se enfrían de manera uniforme.

4. Impacto en el índice de contracción del producto

Las temperaturas de molde más bajas hacen que las moléculas se congelen más rápidamente, que la capa congelada de la masa fundida en la cavidad sea más gruesa y que sea más difícil que se formen cristales, por lo que el producto encoge menos. Temperaturas de molde más altas hacen que la masa fundida se enfríe más lentamente, que el tiempo de relajación sea más largo, que el nivel de orientación sea más bajo y que sea más fácil que se formen cristales, por lo que el producto encoge más.

5. Influencia en la temperatura de deflexión térmica del producto

En el caso de los plásticos cristalinos, si moldea el producto a una temperatura de molde baja, la orientación molecular y la cristalización se congelan de inmediato. Si lo sometemos a temperaturas más altas o a condiciones de procesamiento secundarias, las cadenas moleculares se reorganizarán parcialmente y cristalizarán, provocando la deformación del producto incluso a temperaturas muy inferiores a la temperatura de deflexión térmica (HDT) del material.

¿Cómo puede optimizar el control de temperatura del molde de inyección?

1. Actualización del sistema de control de temperatura

Las varillas de calentamiento eléctrico son una parte importante del sistema de control de temperatura de las máquinas de moldeo por inyección. Si actualiza sus varillas de calentamiento eléctrico, puede hacer que su control de temperatura sea más estable y preciso. Eso significa que puede hacer que su moldeo por inyección sea más preciso y de mejor calidad.

2. Mejora de la estrategia de control de la temperatura

Cuando se trata de moldeo por inyección, el control de temperatura es muy importante. Afecta la calidad y el costo de sus piezas. Si se hace correctamente, puede reducir el tiempo de ciclo y el consumo de energía, mejorar la eficiencia de producción y reducir costos.

3. Ajuste de los parámetros de control de la temperatura

Para obtener el mejor efecto de moldeo por inyección, es necesario ajustar los parámetros de control de la temperatura. Puede hacerlo ajustando la proporción de las temperaturas de las zonas trasera, media y delantera.

¿Cuál es la conclusión práctica para el enfriamiento y calentamiento?

La conclusión práctica para el enfriamiento y calentamiento se define por la función, restricciones y compensaciones explicadas en esta sección. Para obtener buenas piezas rápidamente, necesita dominar el enfriamiento y calentamiento del molde. Necesita comprender el control de temperatura, usar las últimas tecnologías de enfriamiento y calentamiento, y tener los mejores sistemas de monitoreo y control. Así es como obtiene el máximo de su proceso de moldeo por inyección.

Preguntas frecuentes

¿Cuánto tiempo debe durar el enfriamiento del molde de inyección?

El tiempo de enfriamiento debe ser suficiente para que la superficie y el núcleo de la pieza alcancen una condición de expulsión estable, no solo para que la entrada se solidifique. Un punto de inicio práctico es evaluar conjuntamente el grosor de pared, la conductividad térmica de la resina, el acero del molde, la distancia de los canales de enfriamiento y la distorsión permitida de la pieza. Si la pieza se adhiere, se deforma o cambia de tamaño después de la expulsión, probablemente el tiempo de enfriamiento es demasiado corto o desigual. Para la cotización, la estimación de enfriamiento debe revisarse con el tiempo de ciclo completo y no tratarse como un número independiente.

¿Por qué la temperatura del molde cambia la apariencia de la pieza?

La temperatura del molde cambia cómo fluye la resina contra la superficie de la cavidad antes de que se congele. Un molde más cálido puede mejorar el brillo, reducir la vacilación del flujo y ayudar a que las superficies texturizadas se llenen más completamente, pero también puede alargar el tiempo de ciclo y aumentar la contracción si el proceso no está equilibrado. Un molde más frío puede acortar el ciclo, pero puede crear superficies opacas, visibilidad de líneas de soldadura, tensión interna o replicación de textura incompleta. La configuración correcta depende de la resina, el requisito de superficie, el grosor de la pared y el objetivo de tolerancia dimensional.

¿Cuál es la diferencia entre el calentamiento del molde y el enfriamiento del molde?

El calentamiento del molde lleva la herramienta a una temperatura inicial controlada y evita que la resina se solidifique demasiado pronto durante el llenado, mientras que el enfriamiento del molde elimina el calor después del compactado para que la pieza pueda ser expulsada sin deformación. El calentamiento es especialmente importante para resinas de alta temperatura, trayectorias de flujo estrechas, superficies brillantes y llenado de texturas. El enfriamiento generalmente domina el tiempo de ciclo porque la mayor parte del calor debe salir del plástico a través del acero del molde y el refrigerante. Un proceso estable requiere ambos sistemas diseñados conjuntamente, no uno añadido después de construir el molde.

¿Cuándo se debe considerar el enfriamiento conformal?

El enfriamiento conformal debe considerarse cuando las líneas de agua perforadas tradicionales no pueden seguir la geometría de la pieza con suficiente precisión para enfriar uniformemente secciones gruesas, nervaduras, núcleos profundos o bosses. Es más útil para piezas con riesgo de deformación, tiempos de ciclo largos, puntos calientes o requisitos dimensionales estrictos que los canales rectos estándar no pueden controlar. La compensación es una mayor complejidad y costo de la herramienta, por lo que debe justificarse mediante la reducción del tiempo de ciclo, la disminución del desperdicio o la mejora de la calidad. No es automáticamente mejor para cada molde simple.

¿Qué deben verificar los compradores antes de aprobar un diseño de enfriamiento?

Los compradores deben preguntar si el proveedor ha revisado el grosor de la pared, los puntos calientes, la ubicación de la compuerta, el diseño del eyector, la distancia del canal, el diámetro del canal, el flujo del refrigerante y el acceso de mantenimiento antes de congelar el diseño del molde. También deben confirmar cómo el proveedor validará el equilibrio de temperatura durante el muestreo, como a través de registros de prueba, medición de piezas, verificaciones de alabeo y datos de tiempo de ciclo. Para proyectos de alto volumen, una revisión del diseño de enfriamiento puede evitar que un molde cumpla con el dibujo en una prueba pero falle al funcionar consistentemente en producción.

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1. thermal conductivity: La conductividad térmica es una propiedad del material que describe qué tan rápido se mueve el calor a través del acero, plástico o superficies de contacto con el refrigerante. ↩

2. sistema de enfriamiento: Un sistema de enfriamiento es una red de líneas de agua, deflectores, burbujeadores o canales conformados que eliminan el calor del molde después del empaquetado. ↩

3. temperatura del molde: La temperatura del molde se refiere a la temperatura controlada de la superficie del núcleo y la cavidad que determina el flujo de la resina, la contracción, la tensión y la apariencia final de la pieza. ↩