El moldeo por inyección es una popular técnica de fabricación muy utilizada para crear piezas de plástico de gran volumen con diseños y especificaciones complejos. Pero, ¿cómo funciona exactamente este proceso? Como profesional fabricante de moldeo por inyección de plásticoTe ayudaré a averiguarlo.
¿Qué es el moldeo por inyección?
El moldeo por inyección es un método de fabricación para producir piezas de plástico mediante un proceso cíclico. Se funde material plástico previamente pesado en forma granular y se inyecta a alta presión en un molde metálico para darle la forma deseada. Una vez que el plástico fundido se solidifica y enfría dentro del molde, el producto final es una pieza termoplástica con forma de red que cumple las especificaciones de diseño.
El utillaje de alta precisión utilizado se denomina molde de inyección: da al plástico su forma única y debe diseñarse específicamente para cada producto. El molde consta de dos partes principales: la cavidad y el núcleo, junto con componentes como conductos de refrigeración, pasadores eyectores, etc. Cuando se cierran juntos bajo presión, forman la cavidad del molde en la que se inyecta el plástico fundido durante el proceso de moldeo.
Comprender el proceso de moldeo por inyección
El proceso de moldeo por inyección puede dividirse en cuatro pasos fundamentales:
- Sujeción
- Inyección
- Refrigeración
- Expulsión
Paso 1: Sujeción
Durante la sujeción, las mitades del molde quedan firmemente cerradas por la unidad de sujeción para evitar fugas de material cuando el plástico fundido se inyecta a alta presión.
Los sistemas de sujeción hidráulicos, mecánicos o hidráulico-mecánicos proporcionan la fuerza necesaria para mantener el molde cerrado de forma segura hasta que el plástico fundido del interior se haya enfriado y solidificado por completo. Un tonelaje de sujeción suficiente garantiza un cierre hermético a lo largo de las líneas de apertura del molde.
Paso 2: Inyección
Con el molde cerrado y listo, comienza la fase de inyección. Aquí, el tipo de material plástico deseado, normalmente en forma granulada, se introduce por gravedad desde una tolva en el barril calentado de la máquina de moldeo por inyección.
En el interior del barril se encuentra un largo tornillo que gira para fundir, mezclar y reunir el plástico, gracias al calentamiento mecánico y por conducción inducido por su rotación. A continuación, el plástico fundido se inyecta a alta presión a través de la boquilla y en las compuertas, canales y cavidades del molde hasta llenar todos los espacios.
La velocidad y la presión deben mantenerse adecuadamente durante la carrera de inyección para garantizar que todos los espacios vacíos del interior del molde (bebederos, canales, cavidades, etc.) se llenan sin obstruirse.
Paso 3: Refrigeración
Durante el enfriamiento, el material plástico fundido se solidifica gradualmente en la forma final deseada disipando el calor a través de los canales de refrigeración del molde. Este periodo de enfriamiento es necesario antes de abrir las placas del molde para revelar la pieza de plástico final.
El agua o los líquidos a base de aceite circulan por los conductos de refrigeración que rodean cada cavidad para ayudar a eliminar el calor del plástico fundido caliente de su interior. La configuración de la refrigeración debe ajustarse adecuadamente para garantizar una refrigeración suficiente sin congelar ni deformar los componentes.
Paso 4: Expulsión
En el último paso, una vez enfriado adecuadamente, el molde se abre y se separa en cavidad y núcleo mediante pasadores eyectores. Esto permite expulsar cómodamente las piezas de plástico completamente solidificadas.
En este paso también se elimina del utillaje cualquier resto de plástico que quede en los canales del molde. Las piezas acabadas moldeadas por inyección pueden presentar algunos defectos de acabado, por lo que puede ser necesario un tratamiento posterior, como el recorte mediante CNC.
Y el proceso cíclico comienza de nuevo a partir de la fase de sujeción.
Funcionamiento de las máquinas de moldeo por inyección
Se necesitan sofisticadas máquinas de moldeo por inyección para ejecutar este proceso fundamental de forma precisa y repetida para la fabricación en masa de componentes de plástico.
Estas unidades específicas tienen tres secciones principales:
- Unidad de sujeción
Alberga pletinas de sujeción de moldes para mantener el utillaje del molde cerrado y alineado antes y durante la inyección.
- Unidad de inyección
Funde resina plástica e inyecta polímero fundido en cavidades mediante alta temperatura y presión.
- Moho
Utillaje con forma que se mantiene entre las platinas y que tiene la impresión de los detalles en relieve negativo de la pieza.
Los avanzados controladores de procesos programables controlan con precisión diversos parámetros de procesamiento, como el calentamiento, las revoluciones por minuto del husillo, el sistema hidráulico, etc. Esto permite ajustar con precisión características como la tasa de plastificación, el tamaño de las inyecciones, los perfiles de inyección y las presiones.
Esta automatización hace que el moldeo por inyección sea altamente repetible para la producción en masa, manteniendo al mismo tiempo un estricto control de calidad de las complejas piezas de plástico de precisión.
Materiales habituales
Aunque varios materiales sirven para el moldeo por inyección, algunos de los más comunes son el ABS, el acrílico, el nailon, el policarbonato y el polipropileno. Cada uno tiene propiedades únicas que lo hacen adecuado para determinadas aplicaciones.
ABS - Acrilonitrilo butadieno estireno tiene una gran resistencia al impacto combinada con dureza, rigidez y estabilidad térmica. Los electrodomésticos, los interiores de automóviles y los productos de consumo utilizan mucho el moldeo por inyección de ABS.
Policarbonato - Con una transparencia y una resistencia al calor y a los impactos inigualables, el policarbonato se adapta a las aplicaciones que necesitan esa resistencia. Desde paneles de vidrio a prueba de balas hasta suministros médicos y CD confían en las piezas moldeadas de policarbonato.
Nylon - La excelente relación resistencia-peso, la lubricidad natural, la resistencia a la abrasión y la inercia química hacen del nailon una elección frecuente para el moldeo. Engranajes, levas, cojinetes y accesorios especiales de fontanería y automoción se fabrican a menudo mediante moldeo por inyección de nailon.
Y muchos más: PBT, POM, PMMA acrílico, HDPE, LDPE, PP, PS, PPS, PEEK, etc.
Consideraciones clave sobre el diseño
Para que las piezas moldeables por inyección puedan fabricarse con eficacia, es necesario tener en cuenta varias reglas de diseño fundamentales:
Espesor de pared uniforme - La variación del grosor de las paredes provoca una contracción desigual que causa alabeos y marcas de hundimiento. Mantener un grosor casi uniforme produce un enfriamiento uniforme.
Generosas esquinas redondeadas - Las esquinas afiladas de 90 grados afectan negativamente al flujo de material. Los filetes grandes mejoran el relleno al tiempo que garantizan una resistencia adecuada.
Calado en paramentos verticales - Incluso el calado marginal facilita la expulsión de la pieza tras el proceso de moldeo por inyección sin deformar las superficies de la pieza.
Tirones centrales sin restricciones - Los núcleos laterales, las correderas necesitan que su eje de movimiento permita retracciones limpias sin obstrucciones.
Estas consideraciones de diseño conducen a ciclos más rápidos, a la reducción de los problemas de estabilidad dimensional y a una mayor vida útil del molde/componente gracias a la reducción del desgaste.
Preguntas frecuentes
¿Cómo se funden los gránulos de plástico durante el moldeo por inyección?
Dentro del barril de la máquina de moldeo por inyección, los gránulos de plástico se introducen en el tornillo giratorio. Mediante el calentamiento por conducción del barril metálico y sus acciones de cizallamiento, la resina plástica se ablanda gradualmente, se funde y se acumula delante de la válvula antirretorno en forma de granalla.
¿Qué proporciona la presión durante el moldeo por inyección?
El plástico fundido acumulado delante del tornillo se introduce en la cavidad del molde mediante la presión de inyección hidráulica que actúa sobre el tornillo junto con el cierre de la válvula antirretorno. Esto permite la inyección de plástico fundido sin reflujo.
¿Por qué es crítico el tiempo de enfriamiento en el moldeo por inyección?
Un tiempo de enfriamiento adecuado garantiza la solidificación correcta del plástico fundido inyectado que se mantiene dentro de las cavidades del molde antes de abrir la herramienta. Un enfriamiento insuficiente provoca una deformación permanente en la expulsión debido a la blandura residual del material.
¿Cuántos tipos de moldeo por inyección existen hoy en día?
Existen diversas variantes del moldeo por inyección para aplicaciones especializadas: moldeo multimaterial, sobremoldeo, moldeo por inserción y moldeo asistido por gas son algunas de las técnicas en continua evolución.
El futuro del moldeo por inyección
Aunque ya es una técnica versátil para el procesamiento de polímeros, el moldeo por inyección sigue evolucionando en sofisticación. Con el avance de la automatización, las máquinas son cada vez más precisas y superan tolerancias estrictas que mantienen la coherencia en tiradas de millones de piezas. Mediante la incorporación de sensores y sistemas de datos interconectados, las redes inteligentes optimizan los parámetros de procesamiento cruciales en tiempo real. El aprovechamiento de estos ecosistemas de moldeo por inyección 4.0 autorrefinados llevará la precisión dimensional de las piezas al régimen nanométrico.
Conclusión
En resumen, el moldeo por inyección constituye la espina dorsal de la fabricación en serie de piezas de plástico de precisión en diversos sectores. Este método de fabricación cíclico se basa en sofisticadas herramientas de moldeo en las que se inyectan termoplásticos fundidos a alta presión. Una vez enfriadas y solidificadas, las complejas piezas de plástico salen al exterior completando el proceso de moldeo.
Con estrictos controles de procesamiento y el cumplimiento de las consideraciones de diseño, el moldeo por inyección consigue una gran uniformidad en grandes volúmenes, precisión y automatización. Así pues, esta técnica de fabricación versátil y de alto rendimiento sigue ganando relevancia y hace que los productos mejorados sean accesibles en todo el mundo.
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