El moldeo por inyección es un método para obtener productos moldeados inyectando materiales plásticos fundidos por calor en un molde, y luego enfriándolos y solidificándolos.
El método es adecuado para la producción en masa de productos con formas complicadas y ocupa un lugar importante en el área del procesamiento de plásticos.
Ciclo de proceso
El ciclo de proceso para el moldeo por inyección es muy corto, generalmente entre 2 segundos y 2 minutos, y consta de las siguientes cuatro etapas:
Reprimición - Antes de la inyección del material en el molde, las dos mitades del molde deben estar primero bien cerradas por la unidad de cierre. Cada mitad del molde se une a las máquinas de moldeo por inyección y se permite que la mitad se deslice. La unidad de sujeción accionada hidráulicamente empuja las mitades del molde y ejerce suficiente fuerza para mantener el molde cerrado de forma segura mientras se inyecta el material. El tiempo necesario para cerrar y sujetar el molde depende de la máquina: las máquinas más grandes (aquellas con mayores fuerzas de sujeción) requerirán más tiempo. Este tiempo se puede estimar a partir del tiempo de ciclo de secado de la máquina.
Inyección - El material plástico en bruto, generalmente en forma de gránulos, se introduce en las máquinas de moldeo por inyección y la unidad de inyección lo hace avanzar hacia el molde. Durante este proceso, el material se funde por calor y presión. Luego, el plástico fundido se inyecta en el molde muy rápidamente y la acumulación de presión empaqueta y retiene el material. La cantidad de material que se inyecta se denomina inyección. El tiempo de inyección es difícil de calcular con precisión debido al flujo complejo y cambiante del plástico fundido en el molde. Sin embargo, el tiempo de inyección se puede estimar por el volumen de inyección, la presión de inyección y la potencia de inyección.
Enfriamiento - El plástico fundido que se encuentra dentro del molde comienza a enfriarse tan pronto como hace contacto con las superficies interiores del molde. A medida que el plástico se enfríe, se solidificará en la forma de la pieza deseada. Sin embargo, durante el enfriamiento puede ocurrir cierta contracción de la pieza. El empaque de material en las etapas de moldeo por inyección permite que fluya material adicional hacia el molde y reduce la cantidad de contracción visible. El molde no se puede abrir hasta que haya transcurrido el tiempo de enfriamiento requerido. El tiempo de enfriamiento se puede estimar a partir de varias propiedades termodinámicas del plástico y el espesor máximo de pared de la pieza.
Expulsión - Transcurrido el tiempo suficiente, la pieza enfriada puede ser expulsada del molde por el sistema de expulsión, que se encuentra acoplado a la mitad trasera del molde. Cuando se abre el molde, se utiliza un mecanismo para empujar la pieza fuera del molde. Se debe aplicar fuerza para expulsar la pieza porque durante el enfriamiento la pieza se contrae y se adhiere al molde. Para facilitar la expulsión de la pieza, se puede rociar un agente de desmoldeo sobre las superficies de la cavidad del molde antes de la inyección del material. El tiempo que se requiere para abrir el molde y expulsar la pieza se puede estimar a partir del tiempo del ciclo de secado de la máquina y debe incluir el tiempo que tarda la pieza en desprenderse del molde. Una vez que se expulsa la pieza, el molde se puede cerrar con abrazaderas para inyectar el siguiente disparo.
Después del ciclo de moldeo por inyección, normalmente se requiere algún procesamiento posterior. Durante el enfriamiento, el material en los canales del molde se solidificará adherido a la pieza. Este exceso de material, junto con cualquier rebaba que se haya producido, debe recortarse de la pieza, normalmente mediante el uso de cortadores. Para algunos tipos de material, como los termoplásticos, el material de desecho que resulta de este recorte se puede reciclar colocándolo en una trituradora de plástico, también llamada máquinas trituradoras o granuladores, que vuelve a triturar el material de desecho en gránulos. Debido a cierta degradación de las propiedades del material, el triturado debe mezclarse con la materia prima en la proporción de triturado adecuada para reutilizarse en el proceso de moldeo por inyección.
Estampación
El proceso de moldeo por inyección utiliza moldes, generalmente de acero o aluminio, como herramientas personalizadas. El molde tiene muchos componentes, pero se puede dividir en dos mitades. Cada mitad está unida dentro de la máquina de moldeo por inyección y la mitad trasera puede deslizarse para que el molde pueda abrirse y cerrarse a lo largo de la línea de separación del molde. Los dos componentes principales del molde son el núcleo del molde y la cavidad del molde. Cuando se cierra el molde, el espacio entre el núcleo del molde y la cavidad del molde forma la cavidad de la pieza, que se llenará con plástico fundido para crear la pieza deseada. A veces se utilizan moldes de múltiples cavidades, en los que las dos mitades del molde forman varias cavidades de piezas idénticas.
El núcleo del molde y la cavidad del molde se montan cada uno en la base del molde, que luego se fija a las platinas dentro de la máquina de moldeo por inyección. La mitad delantera de la base del molde incluye una placa de soporte, a la que se une la cavidad del molde, el casquillo del bebedero, en el que fluirá el material desde la boquilla, y un anillo de ubicación, para alinear la base del molde con la boquilla. La mitad trasera de la base del molde incluye el sistema de expulsión, al que se une el núcleo del molde, y una placa de soporte. Cuando la unidad de sujeción separa las mitades del molde, la barra de expulsión activa el sistema de expulsión. La barra expulsora empuja la placa expulsora hacia adelante dentro de la caja expulsora, que a su vez empuja las clavijas expulsoras hacia la pieza moldeada. el eyectorlos pasadores empujan la parte solidificada fuera de la cavidad abierta del molde.
Para que el plástico fundido fluya hacia las cavidades del molde, se integran varios canales en el diseño del molde. Primero, el plástico fundido ingresa al molde a través del bebedero. Los canales adicionales, llamados corredores, transportan el plástico fundido desde el bebedero a todas las cavidades que deben llenarse. Al final de cada corredor, el plástico fundido ingresa a la cavidad a través de una puerta que dirige el flujo. El plástico fundido que se solidifica dentro de estos canales se adhiere a la pieza y debe separarse después de que la pieza haya sido expulsada del molde. Sin embargo, a veces se utilizan sistemas de canales calientes que calientan los canales de forma independiente, lo que permite que el material contenido se funda y se separe de la pieza. Otro tipo de canal que se construye en el molde son los canales de enfriamiento. Estos canales permiten que el agua fluya a través de las paredes del molde, adyacentes a la cavidad, y enfríen el plástico fundido.
Además de los canales y las compuertas, existen muchos otros aspectos de diseño que se deben considerar en el diseño de los moldes. En primer lugar, el molde debe permitir que el plástico fundido fluya fácilmente hacia todas las cavidades. Igualmente importante es la eliminación de la parte solidificada del molde, por lo que se debe aplicar un ángulo de inclinación a las paredes del molde. El diseño del molde también debe adaptarse a cualquier característica compleja de la pieza, como muescas o roscas, que requerirán piezas de molde adicionales. La mayoría de estos dispositivos se deslizan dentro de la cavidad de la pieza a través del costado del molde y, por lo tanto, se conocen como deslizadores o acciones laterales. El tipo más común de acción lateral es un núcleo lateral que permite moldear una muesca externa. Otros dispositivos ingresan a través del extremo del molde a lo largo de la dirección de separación, como los elevadores internos del núcleo, que pueden formar una muesca interna. Para moldear roscas en la pieza, se necesita un dispositivo de desenroscado, que puede girar fuera del molde después de que se hayan formado las roscas.