La velocidad de corte es uno de los conceptos más importantes que hay que entender en el moldeo por inyección. Como fabricante de moldeo por inyección de plásticoHoy veremos que la optimización de la velocidad de corte es crucial para producir piezas de alta calidad y proteger los moldes.
¿Qué es exactamente la velocidad de corte en el moldeo por inyección?
En términos sencillos, la velocidad de cizallamiento mide el cambio de velocidad entre las capas de plástico fundido que fluyen a través del molde. Indica la velocidad a la que se "cizalla" el material a medida que fluye.
La velocidad de cizallamiento es mayor cerca de las paredes de la cavidad del molde, donde el plástico se desplaza más lentamente. Hacia el centro del flujo, la velocidad de cizallamiento desciende a cero, ya que las capas internas se mueven a la misma velocidad.
El control de la velocidad de cizallamiento es fundamental, ya que unos niveles excesivos pueden degradar el polímero y provocar defectos y un rendimiento deficiente.. Cada resina tiene una ventana de procesamiento óptima para la velocidad de cizallamiento. Si es demasiado alta, surgirán problemas; si es demasiado baja, el proceso será ineficaz.
Por qué es importante conocer la velocidad de cizallamiento
Veamos algunas razones por las que merece la pena conocer la velocidad de cizallamiento:
Mejorar la calidad de las piezas
Las velocidades de cizallamiento excesivas generan calor a través de la disipación viscosa, elevando la temperatura de la masa fundida. Estos picos de temperatura a lo largo del frente de flujo crean condiciones desequilibradas que afectan negativamente a las dimensiones, el aspecto y las propiedades mecánicas.
Unas velocidades de cizallamiento adecuadas garantizan unas condiciones de fusión estables y uniformes para obtener piezas de alta calidad.
Proteger los mohos
Además de los defectos de las piezas, un cizallamiento excesivo puede destruir literalmente componentes como compuertas, pasadores y cavidades por desgaste erosivo. Las costosas reparaciones o sustituciones del moho pueden borrar rápidamente sus márgenes.
El uso de velocidades de corte adecuadas prolonga la vida útil de las herramientas para que pueda seguir produciendo piezas.
Optimizar el uso de materiales
Cada resina tiene una ventana de procesamiento de velocidad de corte que equilibra la calidad y la eficiencia. Las operaciones que quedan fuera de este punto óptimo suponen una pérdida de tiempo y materiales.
Ajustar los índices de cizallamiento del proceso para que coincidan con la ventana del polímero reduce los desechos y garantiza un funcionamiento ajustado.
Normalizar los procesos
La documentación de las directrices sobre la velocidad de cizallamiento óptima proporciona a los técnicos un objetivo de procesamiento y ayuda a reducir las variaciones de un molde a otro. Pueden desarrollarse nuevos moldes para adaptarse a los límites de velocidad de corte.
El éxito repetido depende de procedimientos bien definidos y estandarizados: la velocidad de cizallamiento es una pieza clave de ese rompecabezas.
Cómo calcular la velocidad de cizallamiento
Ahora que ya sabe por qué es importante la velocidad de cizallamiento, veamos cómo se calcula.
Hay algunas ecuaciones que cubriremos, dependiendo de factores como:
- Geometría del canal: redondo, rectangular, anular
- Tipo de resina - Newtoniana, no newtoniana
- Complejidad del análisis: aproximaciones básicas o modelización avanzada
Nos centraremos en dos fórmulas sencillas y adecuadas para la mayoría de los propósitos.
Fórmula del índice de cizallamiento para canales redondos
Para secciones circulares sencillas como puntas de boquillas, bebederos y moldes de compuerta directa, la ecuación común de velocidad de cizallamiento es:
g = (4 x Q) / (π x R3 x n)
Dónde:
- g = Velocidad de cizallamiento (1/s)
- Q = Caudal volumétrico (m3/s)
- R = Radio del canal (m)
- n = Índice de ley de potencia
Desglosemos esto rápidamente:
- El caudal volumétrico es la cantidad de plástico que fluye por segundo, calculada a partir del tamaño de la inyección y el tiempo de llenado.
- El radio procede de las dimensiones específicas de su utillaje
- El índice de la ley de potencia define cómo cambia la viscosidad del plástico con la velocidad de cizallamiento
De este modo se obtiene la velocidad de cizallamiento basada en la rapidez con que el material fluye a través de un canal circular determinado.
Fórmula para canales rectangulares
En el caso de secciones no redondas, como puertas de película, puertas de ranura, puertas de borde, esta versión rectangular es mejor:
g = (6 x Q) / (H x W x n)
Dónde:
- H = Altura de la compuerta o del canal
- W = Anchura de la puerta o del canal
Aquí las variables funcionan igual que en la ecuación del canal redondo. Esta adaptación se ajusta mejor a la geometría.
Ejemplo real
Veamos cómo utilizaríamos realmente estas fórmulas...
Para una pieza de polipropileno con:
- Peso del disparo de 30 gramos
- Tiempo de llenado de 0,8 segundos
- Puerta directa del bebedero de 3 mm de diámetro
- Índice de ley de potencia de 0,3
El caudal volumétrico sería de 30 gramos / 0,8 segundos = 37,5 cm3/s
Si introducimos esto en nuestra ecuación de velocidad de cizallamiento de canal redondo, obtenemos:
g = (4 x 37,5 cm3/s) / (π x (0,3 cm)3 x 0,3)
= 10,753 1/s
Así que nuestro proceso crea 10.753 1/s de velocidad de cizallamiento. Compararíamos este valor con las directrices de velocidad de cizallamiento del proveedor de resina para asegurarnos de que se encuentra dentro del rango recomendado.
Para llevar
El cálculo y el control de las velocidades de cizallamiento proporcionan a los moldeadores increíbles ventajas en cuanto a calidad, eficacia y estandarización.
Aunque el concepto es sencillo, la optimización de la velocidad de cizallamiento sigue requiriendo el conocimiento y el análisis de los materiales. Asociarse con su proveedor de resinas para caracterizar los nuevos polímeros es la mejor manera de determinar las recomendaciones ideales de procesamiento.
Una vez establecidos los límites de la velocidad de cizallamiento para su formulación concreta, resulta mucho más fácil desarrollar procesos sólidos de moldeo por inyección.
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