Precisiónmoldeo por inyección, como se entiende comúnmente, se refiere a productos-moldeados por inyección que cumplen requisitos estrictos en cuanto a tolerancias dimensionales, tolerancias geométricas y rugosidad de la superficie. Lograr un moldeo por inyección de precisión requiere que contribuyan muchos factores, pero los más esenciales son los cuatro elementos de las materias primas plásticas, los moldes de inyección, el proceso de moldeo por inyección y el equipo de moldeo por inyección (máquina de moldeo por inyección).
Plásticos moldeados por inyección-de precisión
Los plásticos adecuados para el moldeo por inyección de precisión deben poseer características tales como alta resistencia mecánica, buena estabilidad dimensional, excelente resistencia a la fluencia y una amplia gama de adaptabilidad ambiental. Los siguientes cuatro tipos de plásticos se utilizan habitualmente para el moldeo por inyección de precisión:
① POM y POM reforzado con fibra de carbono (CF) o POM reforzado con fibra de vidrio (GF). Este material se caracteriza por una buena resistencia a la fluencia, resistencia a la fatiga, resistencia a la intemperie y propiedades dieléctricas, y es retardante de llama-. La adición de lubricantes facilita el desmolde.
② PA y PA66 reforzado con fibra de vidrio. Características: fuerte resistencia al impacto y al desgaste, buenas propiedades de flujo y se puede moldear en productos con un espesor de pared de 0,4 mm. El PA66 reforzado con fibra de vidrio tiene buena resistencia al calor (punto de fusión 250 grados), pero su desventaja es la higroscopicidad; generalmente, requiere acondicionamiento de humedad después del moldeo.
③ Poliéster reforzado con PBT. Características: ciclo de moldeo corto. La comparación del tiempo de moldeo es la siguiente: PBT Menor o igual a POM ~ PA66 Menor o igual a PA6.
④ PC y PC reforzado con fibra de vidrio. Características: buena resistencia al desgaste, rigidez mejorada después del refuerzo, buena estabilidad dimensional, buena resistencia a la intemperie, retardo de llama y buena moldeabilidad.
Moldes de moldeo por inyección de precisión
Los moldes utilizados para el moldeo por inyección de precisión deben poseer las siguientes características:
① Alta precisión del molde.
Esto depende principalmente de si las dimensiones de la cavidad del molde, la posición de la cavidad o la precisión de la superficie de partición cumplen con los requisitos.
② Buena maquinabilidad y rigidez.
En el diseño de la estructura del molde, el número de cavidades no debe ser excesivo y la placa base, la placa de soporte y las paredes de la cavidad deben ser más gruesas para evitar una deformación elástica severa de las piezas bajo altas temperaturas y altas presiones.
③ Buen rendimiento de desmoldeo del producto.
Lo ideal es que el molde tenga un número reducido de cavidades, menos canales y más cortos y una mayor rugosidad superficial que los moldes ordinarios, lo que facilita el desmolde.
④ Acero para moldes de precisión.
Se debe seleccionar acero de aleación de alta-resistencia; Los materiales utilizados para las cavidades y los canales deben someterse a un estricto tratamiento térmico y se deben elegir materiales con alta dureza (las piezas formadas deben alcanzar aproximadamente 52 HRC), buena resistencia al desgaste y fuerte resistencia a la corrosión.
Máquina de moldeo por inyección de precisión
Características en términos de parámetros técnicos.
Según la presión de inyección, las máquinas de moldeo por inyección convencionales funcionan a 147-177 MPa; las máquinas de moldeo por inyección de precisión funcionan a 216-243 MPa; y las máquinas de moldeo por inyección de presión ultra-alta-funcionan a 243–392 MPa. Las máquinas de moldeo por inyección de precisión deben utilizar máquinas de moldeo por inyección de alta-presión por los siguientes motivos:
①
Mejorar la precisión y la calidad de los productos de precisión, ya que la presión de inyección tiene el impacto más significativo en la tasa de contracción del moldeo del producto. Cuando la presión de inyección alcanza los 392 MPa, la tasa de contracción del moldeo del producto es casi cero. En este punto, la precisión del producto sólo se ve afectada por el molde o el medio ambiente. Las pruebas han demostrado que aumentar la presión de inyección de 98 MPa a 392 MPa aumenta la resistencia mecánica entre un 3% y un 33%.
②
Para reducir el espesor de la pared de productos de precisión y aumentar la longitud del moldeo. Tomando como ejemplo la PC, una máquina convencional con una presión de inyección de 177 MPa puede moldear productos con un espesor de pared de 0,2 a 0,8 mm, mientras que una máquina de precisión con una presión de inyección de 392 MPa puede moldear productos con un espesor de entre 0,15 y 0,6 mm. Las máquinas de moldeo por inyección de presión ultra-alta-pueden producir productos con una relación de longitud de flujo mayor.
③
Aumentar la presión de inyección puede aprovechar al máximo la eficacia de la velocidad de inyección. Para alcanzar la velocidad de inyección nominal, sólo hay dos formas: una es aumentar la presión máxima de inyección del sistema; la otra es modificar los parámetros del tornillo para aumentar la relación longitud-a-diámetro. Las máquinas de moldeo por inyección de precisión requieren altas velocidades de inyección. Tomando como ejemplo la máquina de moldeo por inyección de precisión DEMAG de fabricación alemana- (60–420 t), su velocidad de inyección puede alcanzar los 1000 mm/s y el tornillo puede alcanzar una aceleración de 12 m/s².
Características de las máquinas de moldeo por inyección de precisión en términos de control.
① Requisitos para la repetibilidad (reproducibilidad) de los parámetros de moldeo por inyección.
② Requisitos de calidad de plastificación.
③ Control de temperatura del aceite hidráulico de trabajo.
④ Requisitos para mantener la presión.
⑤ Requisitos para el control de temperatura del molde.
El sistema hidráulico (circuito de aceite) de una máquina de moldeo por inyección de precisión.
- ① El sistema hidráulico necesita utilizar componentes proporcionales como válvulas de presión proporcional, válvulas de flujo proporcional o bombas servo variables.
- ② En los mecanismos de sujeción por presión directa-los circuitos hidráulicos de las piezas de sujeción y de inyección deben estar separados.
- ③ Debido a la alta velocidad de las máquinas de moldeo por inyección de precisión, se debe aumentar la velocidad de respuesta del sistema hidráulico.
- ④ El sistema hidráulico de las máquinas de moldeo por inyección de precisión debe incorporar completamente la ingeniería integrada de sistemas mecánicos, eléctricos, hidráulicos y de instrumentación.
Características estructurales de las máquinas de moldeo por inyección de precisión.
① Debido a la alta presión de inyección de las máquinas de moldeo por inyección de precisión, la rigidez del sistema de sujeción es crucial y el paralelismo de los platos móviles y estacionarios debe controlarse dentro del rango de 0,05 a 0,08 mm.
② Los moldes de baja-presión deben protegerse y la precisión de la fuerza de sujeción debe controlarse estrictamente, ya que la magnitud de la fuerza de sujeción afecta el grado de deformación del molde y, en última instancia, afecta las tolerancias dimensionales de las piezas moldeadas.
③ La velocidad de apertura y cierre del molde debe ser rápida, generalmente alrededor de 60 mm/s.
4 Componentes plastificantes: el tornillo, la cabeza del tornillo, el anillo antirretorno y el cilindro deben adoptar una forma estructural que proporcione una fuerte capacidad plastificante, buena homogeneización y alta eficiencia de inyección; el par de torsión del tornillo debe ser grande y capaz de regular la velocidad de forma continua. En base a esto, las máquinas de moldeo por inyección de precisión a menudo utilizan unidades modulares para adaptarse a las necesidades de producción de diferentes piezas de plástico de precisión, como se muestra en la figura.
Sabemos que, independientemente del tipo de máquina de moldeo por inyección de precisión, en última instancia debe poder controlar de manera estable la repetibilidad dimensional y la repetibilidad de la calidad de los productos moldeados.
Principales fabricantes de máquinas de moldeo por inyección de precisión.
En el campo del desarrollo de máquinas de moldeo por inyección de precisión, los principales fabricantes que representan el nivel avanzado del mundo actual incluyen empresas alemanas como KraussMaffei, Demag y Arburg, así como empresas japonesas como Nissei, JSW y Sumitomo Heavy Industries. Entre ellas, la máquina de moldeo por inyección de precisión lanzada por Arburg de Alemania presenta un diseño tipo caja-para su mecanismo de sujeción, lo que mejora significativamente la precisión de la sujeción.
Problemas de contracción en piezas plásticas moldeadas por inyección de precisión.
Hay cuatro factores que afectan la contracción de las piezas de plástico moldeadas: contracción térmica, contracción de transición de fase, contracción de orientación y contracción por compresión.
A continuación se analiza la influencia de cada factor de contracción en el moldeo por inyección de precisión:
① Contracción térmica
② Contracción de transición de fase
③ Contracción de orientación
④ Contracción por compresión
① Contracción térmica:La contracción térmica es una característica termofísica inherente del material de moldeo y del material del molde. Las temperaturas más altas del molde dan como resultado temperaturas más altas del producto, lo que lleva a una mayor contracción real. Por lo tanto, la temperatura del molde no debe ser demasiado alta en el moldeo por inyección de precisión.
② Contracción de transición de fase:En las resinas cristalinas, durante el proceso de orientación, se produce la cristalización de macromoléculas, provocando una contracción por disminución del volumen específico. Esto se llama contracción de transición de fase. Las temperaturas más altas del molde conducen a una mayor cristalinidad y una mayor contracción; sin embargo, por otro lado, una mayor cristalinidad aumenta la densidad del producto, reduce el coeficiente de expansión lineal y, por tanto, reduce la contracción. Por lo tanto, la tasa de contracción real está determinada por el efecto combinado de estos dos factores.
③ Contracción de orientación:Debido al estiramiento forzado de las cadenas moleculares en la dirección del flujo, las macromoléculas tienden a retroceder y recuperarse durante el enfriamiento, lo que provoca una contracción en la dirección de orientación. El grado de orientación molecular está relacionado con la presión de inyección, la velocidad de inyección, la temperatura de la resina y la temperatura del molde, pero principalmente con la velocidad de inyección.
④ Contracción por compresión:La mayoría de los plásticos son comprimibles, lo que significa que su volumen específico cambia significativamente bajo alta presión. A temperaturas normales, aumentar la presión de inyección reduce el volumen específico del producto moldeado, aumenta su densidad, reduce el coeficiente de expansión lineal y reduce significativamente la contracción. En correspondencia con la compresibilidad, el material de moldeo tiene un efecto de recuperación elástica, lo que reduce la contracción del producto.