Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad

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(1)Universidad Central “Marta Abreu" de Las Villas Facultad de Ingeniería Mecánica. Departamento de Ingeniería Mecánica.. Trabajo de Diploma “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. Autor: Noelvis González Rozón Tutor: DrC. Idalberto de la C. Mendoza Díaz. Santa Clara 2015.

(2) Trabajo de Diploma.. Dedicatoria: Dedico el fruto de esta investigación a todos mis amigos y a mi familia; fundamentalmente a mis padres, por mostrarme su infinito interés y preocupación durante toda mi formación.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 1.

(3) Trabajo de Diploma.. Agradecimientos: Quiero agradecer especialmente a mi amigo y tutor Idalberto de la C. Mendoza Díaz, por contar con su apoyo y ayuda incondicional en la realización de este trabajo. A mis padres Noel y Mariela, mi hermana Nuria y demás familiares por su preocupación brindada durante todo lo largo de la carrera. A los ingenieros Daniar Castellanos y Yoel Díaz, en conjunto a los demás diseñadores de moldes de la EINPUD “1ro de Mayo”, por su gran ayuda y tiempo dedicado. A mi novia Liainy y amigos por apoyarme y comprenderme durante el desarrollo del trabajo. A todo el colectivo de profesores y técnicos de la carrera Ingeniería Mecánica, que hicieron posible mi formación docente. “A todos muchas gracias”.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 2.

(4) Trabajo de Diploma.. Resumen: La aplicación de métodos de conformado de materiales plásticos por inyección es una tecnología muy desarrollada en la industria actual, que conjuntamente a la extrusión y la compresión son los más utilizados en la transformación de polímeros. El presente trabajo investigativo tiene como objetivo la elaboración y aplicación de una metodología para el diseño de placas porta cavidad en moldes de inyección de una cavidad. A partir de una secuencia de pasos para la selección y cálculo de los elementos constituyentes de la misma. Con la revisión bibliográfica se demostró que existen diferentes criterios para el diseño de placas porta piezas, según el diseñador y las características de la empresa productora de herramentales. Para la elaboración de la secuencia de diseño se utilizan softwares como HASCO Uni y Autodesk Inventor en la selección de cada dispositivo relacionado estructural y funcionalmente con la paca porta cavidad del molde. Se analizaron factores como las distancias límites entre agujeros y canales, la resistencia de la placa porta cavidad y el dimensionamiento de los sistemas de alimentación, guiado, sujeción, fijación y refrigeración. Finalmente se logra validar la metodología propuesta, la cual fue aplicable en el diseño de placas porta cavidad, para casos de producción de artículos de diferentes contornos. Abstract: The application of methods of shaped it is a very technology developed at the present-day industry of plastic materials for injection, that jointly they are the extrusion and the compression the most used in the transformation of polymers. The present investigating work has like objective elaboration and application of a methodology for the design of plates carries cavity in molds of injection of a cavity. As from a sequence of steps for the selection and calculation of the constituent elements of the same. It was demonstrated with the bibliographic revision than exist different opinions for the design of plates carry pieces, according to the designer and the characteristics of the productive company of tool kits. They use softwares with HASCO Uni and Autodesk Inventor for the elaboration of the designing sequence like in the selection of every device related structurally and functionally with the plate carries cavity of the mold. Examined him factors like distances limits between holes and canals, the resistance of the plate carry cavity and the sizing of the systems of nutrition, guided, grip, fixing and refrigeration. Finally it is been able to validate the proposed methodology, which was applicable in the design of plates carry cavity, for cases of production of goods of different contours.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 3.

(5) Trabajo de Diploma.. Contenido Introducción.--------------------------------------------------------------------------------Capítulo 1: Moldeo por inyección de plásticos. Marco teórico.-----------1.1-Introducción.---------------------------------------------------------------------------1.2-Generalidades sobre los moldes de inyección de polímeros.-------------1.2.1-Elementos componentes de un molde estándar para el conformado de un artículo plástico por el método de inyección.--------------------------------1.2.2-Conceptos relacionados con el molde y aplicación de sus principales componentes.--------------------------------------------------------------------------------1.3-Sistemas que conforman la estructura del molde de dos placas de inyección de plásticos.---------------------------------------------------------------------1.3.1-Caracterización de las partes constructivas de los moldes de inyección de plásticos. Sistema de partición y desmolde.------------------------1.3.2-Sistema de alimentación.---------------------------------------------------------1.3.3-Sistema de refrigeración.---------------------------------------------------------1.3.4-Sistema de expulsión.-------------------------------------------------------------1.3.5-Sistema de guiado.-----------------------------------------------------------------1.3.6-Demás elementos y piezas que conforman la estructura del molde.-1.4-Principio de funcionamiento de un molde para el conformado por tecnología de inyección de un artículo plástico.------------------------------------1.4.1-Ciclos del moldeo y etapas funcionales relativas del molde.------------1.5-Particularidades del sistema de refrigeración de un molde de inyección de plástico. Cuestiones relacionadas a su dimensionamiento.-----------------1.5.1-Criterios de dimensionamiento y disposición de los canales de refrigeración según la consulta de diferentes autores.----------------------------1.6-Definición de los elementos de fijación entre placas.------------------------1.7-Características generales del sistema de alimentación del molde de inyección. Particularidades relacionadas a su dimensionamiento.-------------1.7.1-Características que debe tener el bebedero de los sistemas de alimentación.---------------------------------------------------------------------------------1.7.2-Características de los canales principales y secundarios en los sistemas de alimentación.----------------------------------------------------------------1.8-Elementos para el centrado y guiado entre las placas del molde de inyección.-------------------------------------------------------------------------------------1.8.1-Caracterización de los Elementos de guiado de los moldes de dos platos de inyección de plásticos.--------------------------------------------------------1.9-Reseña de las normas de mayor empleo que rigen las cuestiones relacionadas al diseño de moldes de inyección de plástico.---------------------1.9.1-Caracterización de las normas más utilizadas en Cuba.-----------------1.10-Conclusión parcial sobre la revisión bibliográfica realizada del tema a desarrollar en la investigación.----------------------------------------------------------Capítulo 2: Aplicación del Catálogo HASCO DAKO Uni en el diseño de moldes de inyección.---------------------------------------------------------------------2.1-Introducción referente al uso del catálogo HASCO Uni.--------------------2.2-Características del catálogo a emplear como herramienta en el diseño de moldes de inyección.-------------------------------------------------------------------2.3-Pasos y secuencia a seguir durante la aplicación del catálogo HASCO Uni para el diseño de moldes de inyección.------------------------------------------2.4-Conclusiones parciales sobre el uso del catálogo HASCO Uni en los trabajos de diseño de placas porta cavidades en moldes de inyección.-------. 7 11 11 11 12 14 16 16 17 17 18 18 19 19 20 21 21 24 25 25 25 25 26 27 27 29 30 30 30 31 35. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 4.

(6) Trabajo de Diploma.. Capítulo 3: Diseño de la placa porta cavidad en moldes de inyección de una cavidad. Metodología a seguir para su dimensionamiento.------3.1-Fases generales para el diseño de las placas pieza de un molde.------3.2-Sistemas de elementos del molde que forman parte estructural y funcional de la placa porta cavidad.----------------------------------------------------3.2.1-Factores condicionantes del dimensionamiento de placas porta cavidades. Criterios generales de autores sobre casos de producción artículos de contornos rectos y curvos.------------------------------------------------3.3-Metodología propuesta para el diseño de una placa porta cavidad para la producción de artículos plásticos en un molde de inyección de una cavidad.---------------------------------------------------------------------------------------3.4-Aplicación de la metodología propuesta para el diseño de una placa porta cavidad para la producción de un artículo de contorno recto.-----------3.4.1-Recopilación de la información disponible.----------------------------------3.4.2-Generalidades de la pieza para el diseño de la placa porta cavidad y selección de la caja de moldes.---------------------------------------------------------3.4.3-Caracterización del material a conformar mediante el proceso de inyección.-------------------------------------------------------------------------------------3.4.4-Área proyectada por la pieza, cálculo del número de cavidades y posible espesor teórico de la placa porta cavidad.---------------------------------3.4.5-Posibles dimensiones de la placa pieza para el caso de estudio obtenidas de HASCO Uni.----------------------------------------------------------------3.4.5.1-Cálculo de los posibles valores de deflexión de las paredes de la cavidad insertada en la placa y de la fuerza de cierre requerida.--------------3.4.6-Definición del volumen de la cavidad o inserto. Cálculo del volumen de la parte moldeada a partir de la contracción del material PP.---------------3.4.7-Análisis del ángulo de desmoldeo.---------------------------------------------3.4.8-Ubicación y dimensionamiento de los canales de refrigeración.-------3.4.9-Determinación de los elementos de guiado.---------------------------------3.4.10-Selección de los elementos de fijación y centraje de la placa predefinida.-----------------------------------------------------------------------------------3.4.11-Definición de los elementos de expulsión a emplear.-------------------3.4.12-Selección de los elementos de alimentación; dispositivos normalizados y canales de alimentación.---------------------------------------------3.4.12.1-Cálculo y selección del bebedero de alimentación.-------------------3.4.12.2-Cálculo y diseño de los canales de alimentación.---------------------3.4.13-Elaboración de los respiraderos.---------------------------------------------3.4.14-Selección y definición de los elementos de sujeción.-------------------3.4.15-Determinación de la placa porta cavidad y de las dimensiones del molde a emplear.----------------------------------------------------------------------------3.4.16-Selección de los demás elementos generales del molde.--------------3.4.16.1-Resumen de los Elementos Normalizados de la placa porta cavidad definida y del molde en general.---------------------------------------------3.5-Ejemplo de aplicación de la secuencia de trabajo para el dimensionamiento de la placa porta cavidad en caso de artículos con contornos curvos.---------------------------------------------------------------------------3.5.1-Búsqueda de información disponible.-----------------------------------------3.5.2-Generalidades de la pieza para el diseño de la placa porta cavidad y selección de la caja de moldes.---------------------------------------------------------3.5.3-Caracterización del material del artículo.--------------------------------------. 36 36 36. 37. 38 41 42 42 42 43 43 44 45 46 46 47 48 49 50 50 52 53 54 54 55 56. 57 57 57 58. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 5.

(7) Trabajo de Diploma.. 3.5.4-Definición del área proyectada por la pieza.---------------------------------3.5.5-Selección de las posibles dimensiones de la placa pieza para el caso de estudio.------------------------------------------------------------------------------------3.5.5.1-Cálculo de los posibles valores de deflexión de las paredes de la cavidad insertada en la placa preseleccionada.-------------------------------------3.5.6-Cálculos preliminares de las dimensiones de la cavidad a partir del cálculo de la contracción del PEAD en el volumen a moldear.------------------3.5.7-Análisis del ángulo de desmoldeo.---------------------------------------------3.5.8-Ubicación y dimensionamiento de los canales de refrigeración.-------3.5.9-Determinación de los elementos de guiado.---------------------------------3.5.10-Selección de los elementos de fijación y centraje de la placa predefinida.-----------------------------------------------------------------------------------3.5.11-Definición de los elementos de expulsión a emplear.-------------------3.5.12-Selección de los elementos de alimentación; dispositivos normalizados y canales de alimentación.---------------------------------------------3.5.12.1-Cálculo y selección del bebedero de alimentación.-------------------3.5.12.2-Cálculo y diseño de los canales de alimentación.---------------------3.5.13-Elaboración de los respiraderos.---------------------------------------------3.5.14-Selección y definición de los elementos de sujeción.-------------------3.5.15-Definición de las dimensiones necesarias por la placa porta cavidad y con ello del molde prefabricado a utilizar en el diseño.-------------3.5.16-Definición de los demás elementos del molde prefabricado a utilizar en el diseño.----------------------------------------------------------------------------------Conclusiones.------------------------------------------------------------------------------Recomendación.---------------------------------------------------------------------------Referencias Bibliográficas.------------------------------------------------------------Anexos.----------------------------------------------------------------------------------------. 58 58 59 60 60 60 61 62 62 63 63 64 65 65 65 66 68 69 70 74. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 6.

(8) Trabajo de Diploma.. Introducción: Síntesis histórica, actualidad internacional y nacional del tema objeto de estudio. Los materiales poliméricos son en la actualidad de valor imprescindible en la vida cotidiana debido a su amplia variedad de usos en todos los ámbitos, actualmente son materiales insustituibles en sus diversas aplicaciones. En los últimos cincuenta años ha tenido un desarrollo de proporción gigante, superando incluso a la industria de materiales básicos como el acero. Los inicios de la historia de los plásticos se remontan a la década de 1830, cuando Charles Goodyear inventa el proceso de vulcanización, para convertir la goma en un material seco, resistente y elástico, a partir de esta fecha comienzan descubrimientos por diferentes personalidades de varios tipos de fibras sintéticas. Algunos ejemplos significativos son: la aparición del Cloruro de polivinilo PVC en 1930 en Alemania, en el año 1953 se desarrolló el polietileno PE en este mismo país y en 1954 aparece el polipropileno PP en Italia. [1] En nuestros días estos son materiales muy utilizados en el desarrollo de las tecnologías de obtención de piezas mediante el moldeo. Existen evidencias sobre dicha tecnología de moldeo de artículos plásticos desde inicios del siglo XIX, según referencias de la época. El método de moldeo más antiguo que existe es el proceso de compresión, aunque no comenzó su desarrollo a escala industrial hasta 1909, fecha en que Leo Baeckeland trabajó con resinas del compuesto fenol-formaldehido, más conocido como Baquelita. [1] En la actualidad se hace uso de diversas formas de moldear la alta gama de polímeros que cada día crece más; entre las tecnologías más empleadas están: inyección, compresión y soplado. En cada uno de estos tipos de moldeo existen diferentes variantes; el método de inyección puede ser convencional, multicomponentes y asistida por agua o gases. [2] El proceso de inyección es actualmente el más empleado debido a que el sistema de colada caliente es la forma más eficiente de optimizar la producción y mejorar la calidad del producto final con menores tensiones internas, se economiza el desperdicio de materia prima, hay diversidad en los tipos de entrada de material, genera la posibilidad de un mayor número de puntos de inyección y mayor eficiencia de la máquina inyectora. Este método es aplicable al grupo de materiales termoplásticos. Por otra parte se tiene el método de compresión, que es menos utilizado en nuestros días; ya que se necesita mano de obra más capacitada, define mayores costos en máquinas con mayor fuerza de cierre, genera mayor contaminación ambiental y se utiliza solo para moldear los materiales termoestables y elastómeros. [3] En la industria moderna existe una lucha día a día por la competitividad en el mercado, para que esto ocurra, se trazan líneas encaminadas a resolver las necesidades de los consumidores con buenos diseños que aseguren la competencia y éxito en el mercado. Pero el crecimiento económico de una empresa de productos plásticos lo define también el dimensionamiento correcto de los moldes de inyección, los sobredimensionamientos originan gastos extras, al igual que la ocurrencia de algún accidente o falla por falta de resistencia del molde, que ocasione paradas en el ciclo de trabajo de las máquinas inyectoras. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 7.

(9) Trabajo de Diploma.. En el mundo hay muchos países que son potencias en esta esfera industrial, e incluso sus documentos y bases de datos de normalizados rigen dichos procesos, algunos de estos países en Europa son: Alemania, Italia y Portugal, en América están: EE.UU, México y Brasil como líderes de estas tecnologías. En el caso particular de la región central de Cuba; en la provincia de Villa Clara, se trabaja con la tecnología de moldeo por inyección de plásticos en algunas empresas como: la EMI “Comandante Ernesto Guevara” y en la EINPUD “1ro de Mayo”, en las cuales se cuentan con personal bien calificado en el tema y con máquinas de media y nuevas generaciones. Actualmente es un tema en crecimiento debido a la aplicación de estrategias para el desarrollo de la economía del país, que incluyen la sustitución de importaciones de diferentes productos, entre ellos gran número de artículos de plástico; necesarios para ensambles de electrodomésticos (ventiladores, refrigeradores, televisores, lavadoras y cocinas eléctricas), recipientes (botellas, cazuelas, galones y tanques), artículos para la agricultura (sistemas de riego, tuberías y mangos de herramientas), piezas industriales (engranajes, poleas, aislantes y pernos plásticos), medios escolares y de la medicina (instrumentos de medición, frascos y cápsulas para medicamentos) y productos de uso en empresas militares (embalajes, cajas de cartuchos y piezas de armamento). Al investigar sobre las tareas de diseño las partes, elementos y accesorios que constituyen los moldes de conformado de plásticos por tecnología de inyección, -según encuestas y consultas realizadas a trabajadores e ingenieros que laboran e investigan asociados a esta temática en la EINPUD “1ro de Mayo”- se llegó a la conclusión que cada persona dedicada al diseño de estos herramentales tienen diferentes formas de proceder, donde se realizan selecciones de normalizados, ubicaciones de elementos y dimensionamiento de los canales y agujeros de las placas porta cavidad con marcadas diferencias, obteniéndose variedad de particularidades en los resultados de cada diseño. Generalmente no hay una secuencia de pasos que sea realizada de manera semejante por todas las personas, ni en un mismo orden. Hay diseñadores que optan por iniciar el trabajo y los dimensionamiento desde dentro de la cavidad proyectada por el artículo a moldear y otros comienzan por las fronteras de las placas pieza; ubicando agujeros, canales, respiraderos y demás partes a ensamblar hacia el interior del molde. Todas estas opiniones y criterios nos demuestran que; las consultas de normas y uso de softwares, la selección de cada elemento, las dimensiones de los parámetros de las placas pieza y todos los caracteres del molde son realizados aleatoriamente, con una marcada diferencia y la presencia de particularidades según cada diseñador. Con base a facilitar el trabajo de los diseñadores noveles y profundizar la habilitación de los mismos en esta esfera de la producción en que se inician, los diseñadores de estos centros empresariales han hecho contribuciones para la realización de un estudio a partir de la consulta de diferentes ideas y criterios, con la finalidad de lograr un procedimiento metodológico común para el diseño de las placas porta pieza en moldes de inyección de una sola cavidad. Así se podrán insertar los nuevos diseñadores y demás personal interesado en las “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 8.

(10) Trabajo de Diploma.. definiciones básicas del moldeo de artículos plásticos. Esto queda definido como la situación problémica a solucionar en el desarrollo de la siguiente investigación. El Objeto de esta Investigación lo constituye el diseño de placas porta cavidad en moldes de inyección de plástico de una cavidad. El problema científico de esta investigación se define en que no existe una metodología para el diseño de las placas porta cavidad en moldes de inyección para producir artículos++- plásticos, ni criterios comunes para el orden de los pasos a seguir en la selección y cálculo de los elementos de dicha placa y del molde en general. De acuerdo al objeto de la investigación, a la revisión de bibliografía realizada y al problema científico; se expone como hipótesis: “Es posible organizar una metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes; de una cavidad, utilizados para la obtención de artículos plásticos por el método de inyección”. Objetivo General: Elaborar una metodología de diseño de placas porta cavidad para piezas de contornos rectos y curvos en moldes de inyección de plástico de una cavidad, a partir del uso de catálogo digital HASCO Uni y el software Autodesk Inventor. Objetivos Específicos: 1. Realizar una búsqueda bibliográfica detallada sobre los procesos de moldeo de polímeros y centrar el análisis en la tecnología de moldeo por inyección de termoplásticos. 2. Desarrollar y aplicar una secuencia para el diseño de placas porta cavidad para piezas de contornos rectos y curvos en moldes de inyección de plásticos de una sola cavidad. 3. Utilizar el catálogo digital HASCO Uni y el software Autodesk Inventor como herramientas de ayuda en la elaboración de la metodología de diseño de las placas porta cavidad en cuestión. 4. Calcular parámetros relacionados con los canales de refrigeración, alimentación, respiraderos y demás dimensiones de las placas pieza del molde. Justificación: Se valora de muy importante la elaboración de una metodología para facilitar el trabajo de los diseñadores noveles en la selección y dimensionamiento de los elementos componentes de los moldes de inyección de plástico, para mejorar las características de las placas porta cavidad, logrando que se produzcan moldes más compactos, ligeros y factibles; desde el punto de vista económico. Viabilidad: Sin ningún tipo de dudas se considera viable el tema de investigación; ya que se tiene acceso a bibliografía actualizada sobre el tema, se cuenta con el apoyo de personal capacitado en la disciplina Diseño Mecánico y se puede disponer de herramientas como: manuales, softwares y catálogos digitales que sirven de ayuda en la solución de la problemática a resolver.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 9.

(11) Trabajo de Diploma.. Tareas de Investigación: 1-Realizar búsquedas bibliográficas sobre el dimensionamiento de los moldes de inyección (Tratamiento de normas cubanas e ISO fundamentalmente). 2-Comparación de recomendaciones establecidas por diferentes autores sobre:   . Dimensionamiento del sistema de refrigeración o enfriamiento. Selección y dimensionamiento de los elementos de fijación y centrado de las placas. Selección y dimensionamiento de los elementos de centrado de las partes fijas y móviles del molde.. 3-Definir cada uno de los sistemas del moldeo por inyección. 4-Establecer una secuencia de trabajo con el Catálogo HASCO Uni como herramienta a utilizar en el diseño de moldes. 5-Establecer una secuencia de pasos para el dimensionamiento de las placas porta cavidad en moldes de una cavidad. Métodos de investigación empleados: Métodos empíricos: Se utilizó el método experimental para comprobar la veracidad de los estudios comparativos de los diferentes criterios y experiencias adquiridas de las encuestas y exposiciones planteadas por los diseñadores con conocimientos del tema abordado. Métodos generales: Se aplicó el método hipotético en la elaboración de la hipótesis y proponer soluciones al problema de investigación después de la revisión bibliográfica, se realizó el método sistemático para definir el tema investigativo y también se desarrolló la disciplina Diseño Mecánico mediante el uso de catálogos y software para seleccionar los elementos del molde. Estructura de la Tesis. La tesis está compuesta por tres capítulos, conclusiones y recomendaciones. El primer capítulo se dedica al estudio de las normas y catálogos fundamentales los procesos de moldeo de artículos plásticos y se hace referencia a los elementos y sistemas componentes de los moldes de inyección y sus principales características estructural y funcional. En el Capítulo II del trabajo, se realiza el estudio del catálogo HASCO Uni; se hace referencia a sus características y al orden de los pasos a seguir durante la aplicación del mismo. Finalmente en el Capítulo III se aplica una metodología de trabajo propuesta para el diseño de placas porta cavidad en moldes de una cavidad. Primeramente se desarrolla la secuencia de diseño para la elaboración de un artículo de contorno recto y después para uno de contorno curvo. Finalmente se exponen las conclusiones de la investigación con los resultados obtenidos en la solución de la problemática tratada.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 10.

(12) Trabajo de Diploma.. Capítulo 1: Moldeo por inyección de plásticos. Marco teórico. 1.1-Introducción. En el desarrollo de la producción de artículos y piezas en las Industrias, aumenta cada vez más la presencia de los polímeros como materiales de opción número uno para los diseñadores, debido a que estos poseen propiedades que hacen que sustituyan a los materiales metálicos: bajo peso, elevada resistencia mecánica y a la corrosión, impermeabilidad ante muchos fluidos y gases, fáciles de conformar mediante variadas tecnologías y por la belleza y buen acabado superficial que se logra en los productos; además que en términos económicos son de fácil accesibilidad y relativamente baratos. Dentro del grupo de los polímeros más utilizados en la industria, ocupan un pilar fundamental los termoplásticos, estos son reciclables y se moldean mediante la aplicación de la tecnología de inyección. Para ello se utilizan una máquina de inyección y un molde acoplado a la misma, generalmente este molde se divide en dos partes que interactúan entre sí, una se ubica en la platina fija de la máquina; dígase la placa porta cavidad y la otra; la placa porta corazón o porta macho, va atornillada a la placa intermedia del carro móvil. En el caso de Cuba es relativamente nueva la aplicación de la tecnología de moldeo por inyección de plásticos, la cual se inició en la EINPUD “1ro de Mayo” alrededor del año 1961, cuando se comienza a sentar las bases para el inicio de tareas relacionadas a la producción de moldes en el taller de herramentales PROHER, que sería de mucha importancia para el futuro de la Industria. La producción de moldes y demás accesorios vinculadas a dicho proceso de conformado prevalece en la actualidad en la región central del país, fundamentalmente en los talleres de la EINPUD “1ro de Mayo” de Santa Clara y en la industria militar cubana, como es el caso de la EMI Comandante “Ernesto Che Guevara”. [2] Este proceso tecnológico aplicado en el país, tiene como principal objetivo la producción de artículos plásticos, fundamentalmente: paquetes, embalajes, recipientes y piezas para ensambles en medios empleados en la agricultura, el transporte y la construcción. Todo esto se hace con la finalidad de sustituir importaciones, para lograr proporcionalmente un crecimiento de la esfera industrial, aumentar el producto interno bruto (PIB) e insertar trabajadores en este campo productivo, que aún se encuentra en fase de creciente desarrollo. 1.2-Generalidades sobre los moldes de inyección de polímeros. Para la tecnología de moldeo por inyección se utilizan diferentes tipos de molde de acuerdo a su estructura, algunos de ellos atendiendo a esta clasificación física son: [2] - Molde estándar (molde de dos placas). - Molde de mordazas (molde de correderas). - Molde de extracción por segmentos. - Molde de tres placas. - Molde de pisos (Sándwich). - Molde de canal caliente (molde de compresión). “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 11.

(13) Trabajo de Diploma.. En el caso de la Industria cubana de conformado de materiales plásticos aplicando la tecnología antes mencionada, el más empleado es el molde estándar de dos placas (Figura 1.1).. Figura 1.1 Esquema del molde estándar de dos placas (Tomado de Wikipedia). 1.2.1-Elementos componentes de un molde estándar para el conformado de un artículo plástico por el método de inyección. Los elementos generales de un molde de dos placas, con toda la serie de accesorios que estructuralmente lo componen se muestran en la figura 1.2. Para una interpretación del mismo se presentan esquemas de dos vistas planas diferentes; inicialmente con todos sus partes visibles (Figura 1.2 a) y con el posicionamiento relativo de todas las placas y la línea de partición definida, que ayudan a presenciar el principio de funcionamiento de este herramental (Figura 1.2 b). [4 y 5].. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 12.

(14) Trabajo de Diploma.. (a). (b) Figura 1.2: Elementos estructurales de un molde de inyección; (a) accesorios fundamentales, (b) posicionamiento del conjunto de placas. [4 y 5]. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 13.

(15) Trabajo de Diploma.. 1.2.2-Conceptos relacionados con el molde y aplicación de sus principales componentes. Como principales componentes y ejemplos de su relativa aplicación dentro del molde estándar, se pueden citar conceptos como: [5 y 17] Cavidad: es la forma exterior del producto, define el contorno del artículo a moldear. Placas porta cavidades: esta contiene los insertos de cavidades o pueden tener las cavidades directamente grabadas, funciona como la placa pieza de la parte fija del molde (estudiar tabla 1.1). Anillo o disco de centrado: elemento normalizado que mantiene el molde en posición central a las platinas fija y móvil de la máquina de inyección, encargado de alinear la boquilla y el bebedero de alimentación (ver epígrafe 1.8). Placa fija superior o de respaldo: es la que permite el apoyo de la mitad del molde a la platina fija de la máquina, mediante bridas o tornillos de sujeción. Va ensamblada por su otra cara a la paca porta cavidad (estudiar tabla 1.1). Corazón o macho: forma del interior del producto a moldear. Placas porta corazones o porta núcleos: funciona como la placa pieza que incluye los machos que formarán el interior del artículo a moldear. Su fijación se realiza a la placa intermedia o de soporte del carro móvil del molde (analizar figura 1.2 b). Línea de partición: es el plano divisor del molde, por donde se une para retener la colada y posteriormente se separa para expulsar la pieza sólida (ver subepígrafe 1.3.1 y figura 1.3). Columnas guías: son los elementos fundamentales del sistema de guiado del molde, van acoplados a los bujes con un acople deslizante o ajuste móvil para permitir el movimiento del carro móvil del molde y a la vez alinearlo (observar subepígrafe 1.8.1 y figura 1.10). Buje guía: tiene la función de servir como guía de las columnas, se reemplazan en casos de desgaste (estudiar subepígrafe 1.8.1 y figura 1.10). Placa intermedia: placa que tiene el objetivo de proporcionar soporte a la placa porta corazón, además tiene que resistir toda la presión primaria de la máquina inyectora y permite el movimiento de los pines, varillas o regletas de expulsión. Barreno de placa expulsora: es el que permite el desplazamiento del mecanismo expulsor. Pilar de soporte: le aporta soporte a la placa porta macho. Tacón espaciador: es un tope para el movimiento de avance de las placas expulsoras.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 14.

(16) Trabajo de Diploma.. Grupo regles: son las placas paralelas que soportan la placa intermedia y forman el puente de expulsión, permitiendo entre ellas el movimiento de las placas de expulsión (ver tabla 1.1 y figura 1.2 b). Placa de respaldo inferior: tiene el objetivo de fijar el molde a la platina móvil de la máquina, o sea; del carro de avance. Generalmente se elaboran de acero de bajo carbono (ver tabla 1.1). Placa expulsora superior: encargada de alojar las cabezas de los pernos botadores, expulsores o de retorno (ver epígrafe 1.3.4 y figura 1.5). Placa expulsora inferior: funciona como empuje y sostén del conjunto de elementos expulsores, transmite el movimiento de las barras extractoras de la máquina (ver epígrafe 1.3.4 y figura 1.5). Perno expulsor: son los que expulsan el artículo moldeado sólido del molde, después de separadas sus dos partes generales. Gancho o perno de colada: tienen la función de retener la colada cuando abre el molde y la expulsan posteriormente en el cierre (analizar figura 1.5). Pernos recuperadores: son los que regresan el conjunto de placas expulsoras con el cierre del molde y su alojamiento es holgado. Columna guía de placa expulsora: sirve de guía al movimiento de las placas expulsoras (observar figura 1.5). Buje guía de placa expulsora: sirve de guía a las columnas del grupo expulsor y es reemplazable en casos de desgaste. Tornillos, tuercas y espárragos: son los elementos normalizados encargados de la fijación entre placas o de estas a las platinas de la máquina de inyección. Cáncamos: dispositivos que van roscados a las partes fija y móvil del molde con la finalidad de realizar su agarre a la hora de moverlos de lugar o máquina. Punto de inyección: es la abertura que permite el paso de la colada de plástico, hasta el interior de la cavidad del molde (analizar figura 1.4). Canal de alimentación: canal por donde fluye el material desde la boquilla hasta el punto de inyección. Puede que no estén presentes cuando se realiza una inyección directa (observar tabla 1.2, subepígrafe 1.3.2 y figura 1.4). Canales de refrigeración: canales por donde fluyen medios refrigerantes como: líquidos (agua) o gases (aire) que absorben el calor del plástico, para que este solidifique rápidamente (ver cuestiones del subepígrafe 1.3.3 y del epígrafe 5). Producto: está definido por la diferencia entre la cavidad y el corazón, es el volumen a llenar de resina entre las placas pieza del molde [5]. En la tabla 1.1 se presentan algunas funciones básicas de las placas como elementos estructurales principales de un molde de inyección de plástico.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 15.

(17) Trabajo de Diploma.. Tabla 1.1: Análisis funcional de las placas de un molde estándar. Denominación de Función principal dentro del molde. las placas. Placas de fijación. Funcionan como fijación del molde a las platinas de la parte fija de la máquina y del carro móvil de la misma. Placas pieza. Encargadas de la ubicación de la cavidad y el corazón, entre ambas se ubica el material fundido para obtener un artículo predefinido mediante el moldeo. Placa intermedia. Funciona como soporte de la placa porta corazón y puede utilizarse para el calentamiento en la tecnología de compresión. Grupo regles. Estos platos paralelos tienen la función de permitir entre sí el movimiento de avance del grupo expulsor. Placas para grupo Estas placas más pequeñas se utilizan para la expulsor. ubicación del grupo expulsor y de las barras eyectoras del material fundido. 1.3-Sistemas que conforman la estructura del molde de dos placas. Estos moldes están compuestos por elementos y piezas que conforman diversos sistemas o las denominadas partes constructivas en la estructura de los mismos, algunos de estos sistemas anteriormente mencionados son: [4] 1-Sistema de partición y desmolde. 2-Sistema de alimentación. 3-Sistema de refrigeración. 4-Sistema de expulsión. 5-Sistema de guiado. 1.3.1-Caracterización de las partes constructivas de los moldes de inyección de plásticos. Sistema de partición y desmolde. Este sistema lo componen fundamentalmente los elementos asociados a la división del molde para extraer la pieza sólida, es un concepto que comprende de forma general a los dos grupos de piezas que se encuentran en la parte fija del molde y el carro móvil del mismo. Debe proporcionar que ocurra un desmolde correcto de la pieza y que esta tenga una marca de partición poco visible. [4 y 34] La interpretación de la figura 1.3 ayuda a comprender la definición del sistema de partición o desmolde. [6]. Figura 1.3: Esquema de la línea de partición de un molde de dos platos. [3 y 6] “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 16.

(18) Trabajo de Diploma.. 1.3.2-Sistema de alimentación. Las principales partes del molde que se incluyen en este sistema son: bebederos y canales de alimentación con sus ramificaciones. [12] En resumen; componen esta parte constructiva del molde los elementos que están asociados a la conducción del flujo de plástico líquido caliente desde la boquilla de inyección de la máquina, hasta la cavidad del molde de la pieza a obtener. En la figura 1.4 (a) se puede apreciar la representación de un bebedero en molde de una cavidad. En la figura 1.4 (b) se representan las principales posiciones de esta pieza con respecto a la boquilla inyectora.. (a) (b) Figura 1.4 (a) Elementos asociados al sistema de alimentación con colada caliente, (b) esquemas de conexiones boquilla-bebedero más empleados. [12 y 15] Para la elaboración de los canales de alimentación se debe tener en cuenta que si se hace muy grueso se prolonga el ciclo de inyección y se desperdicia material, por otra parte si se hace angosto las cavidades no se llenaran adecuadamente (ver epígrafe 1.7). En la tabla 1.2 se presentan recomendaciones del diámetro de dichos canales relacionado al tipo de resina a usar. [19] Tabla 1.2: Diámetros recomendados para los canales de alimentación para algunos polímeros. [19] Materiales Siglas Diámetro del canal ( ) Acrilonitrilo Butadieno Estireno ABS 5-10 Polioximetileno POM 3-10 Policarbonato PC 2-10 Poliamida PA 5-10 Polietileno PE 2-10 Polipropileno PP 5-10 Poliestireno PS 3-10 Cloruro de polivinilo PVC 6-16 1.3.3-Sistema de refrigeración. En este sistema se incluyen elementos como: adaptador de desviación, enchufe de desviación, adaptador macho con válvula, reductor macho hembra, boquilla adaptadora, piezas de unión, conector con extensión, tapón roscado, obturador de circuitos, serpentín de refrigeración, elementos de desviación, regletas, distribuidor de conexión y otros medios con la función principal de disipar el calor en las placas pieza del molde. [9] Otras funciones a cumplir por estos accesorios “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 17.

(19) Trabajo de Diploma.. son: cuidar las partes interiores de la pieza y mantener la temperatura constante en las placas pieza. [4] En general, son todos los elementos denominados adaptadores de agua y temperatura, que regulan la homogenización de la temperatura y velocidad de enfriamiento de la pieza contenida en el molde, cuestiones relacionadas a estos elementos se tratan con mayor detenimiento en el epígrafe 1.5. 1.3.4-Sistema de expulsión. En este grupo se encuentran los accesorios siguientes; placas del grupo expulsor, expulsores tubulares, expulsores con núcleo de cobre, expulsores laminares, casquillos de desgaste, barras de descarga, varillas y camisas. [9] La colocación de dichos expulsores debe efectuarse en lugares de difícil extracción y con posicionamiento relativo a las zonas más rígidas del producto insertado en el molde. [4] En la figura 1.5 se muestra una lámina con los elementos más representativos del sistema de expulsión.. (a) (b) Figura 1.5: Elementos de expulsión; (a) en posición de avance, (b) su ubicación en el molde. (Fuente: Fundación ASSCAM). [3 y 23] Estos elementos cumplen la función de expulsar la pieza una vez que se halla solidificado, esta operación requiere que se efectúe lo más rápido posible; logrando que no se dañe superficial ni estructuralmente el artículo moldeado, a la vez que proporcione intervalos y ciclos productivos más cortos por unidades conformadas. 1.3.5-Sistema de guiado. Este apartado incluye algunos elementos imprescindibles en el molde como es el caso del disco centrador, las columnas guías y los casquillos de deslizamiento. Otras variantes de estos dispositivos son: guías inclinadas con tirantes, columnas guías lisas, columnas guías de collar, columnas guías cónicas, casquillos de soporte cónicos, casquillos con jaula de bolas, casquillos guía con bridas y casquillos guías de collar. También este grupo contiene las denominadas: piezas de retención como es el caso de las jaulas de bolas, los cojinetes planos, las guías planas y rectangulares, los bloques y soportes guías, el casquillo de centrado y las guías de corredera. [9] De manera general, en este grupo se mencionan los accesorios que permiten el desplazamiento del carro móvil inferior del molde respecto a la parte fija superior del mismo, que se define en su la línea de partición. Estos elementos pueden resumirse como todas las variedades de columnas guías y casquillos guías que se pueden emplear para “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 18.

(20) Trabajo de Diploma.. orientar el desplazamiento del molde al cerrarlo y/o abrirlo (ver contenido del epígrafe 1.8). 1.3.6-Demás elementos y piezas que conforman la estructura del molde. Dentro del conjunto de piezas de un molde se encuentran muchos elementos normalizados como es el caso de los dispositivos de unión: pernos y tuercas, pasadores y espárragos, posicionadores de bolas, tornillos limitadores, arandelas, anillos y resortes de compresión (ver epígrafe 1.6). También en la estructura tenemos los dispositivos para el movimiento del molde como: la brida de transporte y apriete, los cáncamos y los seguros de cierre del molde. [9] Otros elementos, que definen estructuralmente el molde y son consideradas como los más importantes de este herramental; son las diferentes placas que lo conforman (véase tabla 1.1). 1.4-Principio de funcionamiento de un molde para el conformado por tecnología de inyección. Ciclos principales de moldeo. Primeramente es necesario abordar la definición general de moldeo por inyección, la cual no es más que la aplicación de un método semicontínuo en el que necesariamente se requiere de la presencia de la máquina de inyección y el molde como componentes básicos a emplear. En el molde se fabrica la cavidad de la pieza, que debe ser algo mayor que el artículo a moldear, siempre valorando los índices de contracción del material a utilizar, un fenómeno causado por la variación de densidad del mismo, que origina cambios físicos y químicos notables. [3] Las partes generales de la máquina de inyección que rigen el paso de la materia prima a conformar hasta el producto final se dividen funcionalmente en dos unidades (véase figura 1.6). La unidad de cierre; que cuenta con los dispositivos necesarios para la colocación, accionamiento y funcionamiento de las dos mitades del molde y su principio es similar al de una prensa o unidad de compresión. Por otra parte se tiene la unidad de inyección; la cual comprende las partes necesarias de la máquina para la carga, plastificación e inyección del plástico. Como elemento fundamental contiene el husillo, el cual carga y plastifica el material sólido mediante su giro axial, para finalmente inyectarlo hacia las cavidades del molde y mantener la presión durante toda la etapa de eyección. [15] El proceso inicia con la introducción del material en estado sólido en partículas o gránulos, en la tolva de alimentación de la máquina, con ayuda de las resistencias eléctricas de calentamiento, la extrusora y el husillo se va introduciendo el material fundido desde la boquilla de la máquina, hasta el sistema: bebedero-canal de alimentación-ramificaciones y cavidad del molde, para obtener la pieza una vez solidificado el plástico inyectado. Las operaciones las rige el husillo de inyección, que se mueve rápidamente hacia adelante y hacia atrás para empujar el plástico ablandado por el calor a través del espacio existente entre las paredes del cilindro y una pieza recalentada y situada en el centro de este. Bajo la acción combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el polímero es lo bastante fluido como para llegar al molde frío, donde toma forma la pieza en cuestión. Pasado un tiempo breve dentro del molde cerrado, el plástico solidifica, el molde se abre y la pieza es removida. El ritmo de producción es muy rápido, de escasos segundos. [13] “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 19.

(21) Trabajo de Diploma.. Figura 1.6: Partes generales de la máquina de inyección (Fuente Injection Molding Handbook). [34] 1.4.1-Ciclos del moldeo y etapas funcionales relativas del molde. Durante el funcionamiento del molde se definen los 6 ciclos de la tecnología de inyección. Estos están relacionados propiamente al estado de dicho herramental durante cada operación desarrollada por la máquina inyectora en cada período del proceso tecnológico. (Analizar tabla 1.3 y esquema de la figura 1.7) Tabla 1.3: Funcionamiento y posiciones del molde adoptadas de acuerdo a los diferentes ciclos de la tecnología de inyección. [3, 20 y 34] Operaciones Estado del molde. Relación funcional en general. 1 Molde cerrado y vacío. La unidad de inyección se carga material y se llena de polímero fundido. 2 Inicio de la Inyección. Se abre la válvula y el husillo que actúa como pistón hace pasar el material de la boquilla hacia las cavidades del molde. 3 Presión de Inyección Presión constante para que el constante. material cubra todos los espacios de la cavidad, para lograr las dimensiones adecuadas al enfriarse y contraerse el mismo. 4 Eliminación de la presión La válvula se cierra y retrocede de Inyección. el husillo para cargar nuevamente el material. 5 Período de terminación del La prensa libera la presión y el enfriamiento de la pieza molde se abre, las barras con contenida en el molde. expulsores sacan la pieza fuera de la cavidad. 6 Cierre del molde La unidad de cierre vuelve a cerrar el molde y el ciclo se reinicia. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 20.

(22) Trabajo de Diploma.. Figura 1.7: Esquema de las etapas que conforman el ciclo de moldeo. [20 y 33] 1.5-Particularidades del sistema de refrigeración de un molde de inyección de plástico. Cuestiones relacionadas a su dimensionamiento. Dentro de los elementos presentes en un molde de inyección ocupan un lugar representativo los sistemas de refrigeración. Estos sistemas de refrigeración generalmente son definidos como: canales de refrigeración o canales de enfriamiento. Como su nombre indica, su función principal es la de extraer calor de la pieza mediante fenómenos como la convexión, con la finalidad de enfriar la pieza rápida y homogéneamente, para asegurar buenas propiedades estructurales y superficiales en el producto obtenido. Para ello fluyen por su interior sustancias como agua y aire, en la mayoría de los casos agua debido a que esta posee un coeficiente de transferencia del calor mayor. Pueden clasificarse de acuerdo a la geometría que describe su sección transversal en: canales cuadrados y canales circulares principalmente. Si se analiza las formas de interconexión y disposición entre ellos pueden estar situados en serie, en paralelo o en espiral. Es recomendable según consejos de diseñadores con experiencia, utilizar el sistema en serie; ya que posibilita un flujo homogéneo del líquido refrigerante por todos los canales y no causa ningún punto o área caliente en el sistema. [15 y 19] 1.5.1-Criterios de dimensionamiento y disposición de los canales de refrigeración según la consulta de diferentes autores. Los criterios de selección de sus dimensiones interiores dependen de las dimensiones de la pieza a moldear y las propiedades de la resina empleada. También influye el espesor de las placas piezas a moldear, que son en definitiva donde quedarán ubicados dichos canales. Otras variables que intervienen en las dimensiones de los canales de refrigeración son los criterios personales de cada diseñador para cada caso específico y las características relacionadas a la máquina como: la presión de inyección. -Según la cita del trabajo de doctorado de Ángel R. García Martínez, una de las cuestiones relacionadas con su dimensionamiento es la necesidad de acabados superficiales ásperos; durante el taladrado o fresado se debe de dejar una alta rugosidad en las paredes, conexiones y bordes de los mismos, para ocasionar turbulencias en los fluidos refrigerantes usados; con la existencia de un flujo de “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 21.

(23) Trabajo de Diploma.. régimen turbulento se logra de 3 a 5 veces mayor transferencia de calor que con un flujo de régimen laminar. [2] -Según criterios del diseñador Ing. Daniar Castellanos Hernández, director del Departamento de Diseño de la EINPUD “1ro de Mayo”, las distancias límites entre los canales de enfriamiento y los extremos perimetrales y superficiales de la cavidad descrita por la pieza (para artículos pequeños y de dimensiones medias) están definidas en el intervalo de 5 − 7 , generalmente aplicando canales de enfriamiento de sección transversal circular con diámetro alrededor de 3 − 10 , dependiendo del espesor de las placas pieza adoptadas. Cuando se realiza la ubicación de canales de refrigeración inferiores a la cavidad, recomienda dejar una distancia mayor, ya que la presión ejercida por la máquina es mucho mayor, actuando en dirección perpendicular a dichos canales. Entonces se define el análisis para el dimensionamiento de los canales de enfriamiento, para el caso de piezas de tamaños medios y pequeños a partir de las siguientes recomendaciones: Si 1 ≤ ≲ 15 , se trabaja con los siguientes criterios: Definición 1: 5 ≤ ≤7 Definición 2: 7 ≤ ≤ 10 Donde: = Espesor de la pieza a moldear. = Distancia del canal de enfriamiento hasta los bordes laterales o contornos de la cavidad analizada, recomendada por el autor. = Distancia del canal de enfriamiento hasta el inferior de la cavidad analizada, según recomendaciones del diseñador. -Mediante la consulta del Ing. Yoel Díaz Pérez, diseñador del Taller de Moldes y Herramentales PROHER de la EINPUD “1ro de Mayo”, se puede comprender como las distancias recomendadas por él entre canales de refrigeración y los extremos de la cavidad del molde, para piezas poco complejas y pequeñas, es de entre 5 − 10 , dejando un margen mayor para que no ocurran deflexiones en las placas porta cavidad, que puedan originar roturas en la estructura del molde o la obtención de piezas con un acabado incorrecto, factores que originan interrupción en el proceso productivo. Las dimensiones del diámetro de los canales de sección circular y proyección volumétrica cilíndrica se hacen basados en la profundidad de la cavidad; definido por la pieza y en el espesor de la placa porta cavidad. Generalmente en estos diseños de piezas de poca complejidad y pequeñas se utilizan placas de espesores: 17 − 22 − 27 − 36 − 46 − 56 − 66 según normalizaciones del catálogo digital HASCO Uni [9]. Para placas de espesores gruesos se puede dimensionar el diámetro de dichos canales de refrigeración hasta 5 ≤ ≤ 15 . Siempre se debe de tener en cuenta que a mayor número y mayores dimensiones del diámetro de los canales de refrigeración, aumenta la transferencia de calor por convección y con ello la velocidad de enfriamiento, pero incide directamente en la fragilidad de la placa porta cavidad del molde. Para establecer canales inferiores a la cavidad para piezas pequeñas coincide con los valores expuestos por el autor Daniar Castellanos. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 22.

(24) Trabajo de Diploma.. Por tanto, si 1 ≤ ≲ 15 , o sea piezas de tamaño medio, se procede al diseño con los siguientes criterios: Definición 3: 5 ≤ ≤ 10 Definición 4: 7 ≤ ≤ 10 Ambos diseñadores tienen criterios semejantes en cuestiones relacionadas al uso de canales de sección circular, con el objetivo de facilitar el trabajo de maquinado de los mismos a los operarios de las máquina herramientas, dígase fresadores y taladradoras. También coinciden en las dimensiones de los canales a situar inferiormente a la cavidad, basados en que el principal factor determinante es la resistencia de la placa porta cavidad de la presión ejercida por la máquina en dirección perpendicular al plano trabajado. Las diferencias radican en la determinación de las dimensiones de los canales situados alrededor del contorno de la pieza a moldear, Daniar basa su criterio en la selección de dimensiones mayores para acelerar la velocidad de transferencia de calor y con ello el enfriamiento de la pieza, para disminuir el tiempo de producción por cada artículo moldeado. Por otra parte, Yoel cuenta con otra opinión que enuncia que deben de aplicarse dimensiones un poco menores, para que el molde resista satisfactoriamente ante la presión de inyección y el cierre, con la finalidad de que no se originen deflexiones en sus placas pieza y así aumentar su vida útil. Aunque esto origina que el ciclo de enfriamiento de la pieza sea mayor y halla pérdida de tiempo y recursos en la producción. Las distancias mínimas entre los agujeros de enfriamiento y la cavidad del molde (atendiendo el criterio de Ángel R. García Martínez [2] y la Norma NRFA 0501:2009 ¨Plásticos. Diseño de Moldes de Inyección. Metodología¨. [11]) se presentan en la tabla 1.4. Tabla 1.4: Distancias límites entre canales de refrigeración y la cavidad. [2] 6 8 10 12 14 16 Diámetro del canal de enfriamiento ( ) Distancia canal-superficie de la cavidad ( ) 4 6 8 12 15 25 Los cálculos de las distancias recomendadas entre dichos canales de refrigeración, según cita del autor Pedro A Costa [16] para placas porta cavidad de acero y de aleaciones Zn-Al-Bronce se muestran en la figura 1.8.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 23.

(25) Trabajo de Diploma.. Figura 1.8: Recomendaciones para canales de secciones cuadrada y circular en placas de acero y de canales de sección circular en placas con aleación (Zn, Al, Bronce) [16]. 1.6-Definición de los Elementos de fijación entre placas. Los elementos de fijación en un molde de inyección de plásticos tienen la función de unir y fijar consistentemente partes del molde, están presentes en la unión entre placas y de estas a las platinas fija y móvil de la máquina. Algunos de estos accesorios citados son: los pernos, espárragos, tornillos y tuercas. Para su uso en los moldes de inyección, se centra el análisis en las recomendaciones de uso de cada uno de ellos. Generalmente en las operaciones de fijación se emplean tornillos Allen de rosca métrica, esto se debe a la facilidad de maquinar los agujeros en las placas donde se roscan e inserta completamente la cabeza cilíndrica de los mismos; así no se origina interferencia entre las partes del molde. En el caso de algunas placas como las del grupo expulsor y las de acople del molde a las platinas de la máquina vienen definidos según sea el caso del molde seleccionado para realizar el diseño. Entonces solo hacen falta los valores de la longitud de los mismos; para ello se tiene que hacer el cálculo y la selección de las variantes de los diferentes espesores de las placas según sean las dimensiones del producto a moldear.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 24.

(26) Trabajo de Diploma.. 1.7-Características generales del sistema de alimentación del molde de inyección. Particularidades relacionadas a su dimensionamiento. Los sistemas de alimentación lo constituyen la serie de dispositivos, pozos y canales que permiten el flujo de resina plastificada desde la boquilla de la máquina hasta la cavidad del molde. En la mayoría de los casos está constituido por el bebedero y los canales (primarios y secundarios). 1.7.1-Características que debe tener el bebedero de los sistemas de alimentación. Algunas características que debe tener el bebedero y son necesarias en el sistema de alimentación se enuncian posteriormente: [2 y 5] -La dimensión del diámetro ( 1) depende del volumen o peso de los artículos, espesor de pared, velocidad de inyección y de la duración del ciclo. -La longitud ( ) del bebedero debe ser lo más corta posible para evitar desperdicio de material y para que su solidificación sea lo más rápida posible. -El diámetro ( 2) del orificio de entrada del bebedero debe ser mayor que el de la boquilla para facilitar el desprendimiento de la mazarota. -En las esquinas del bebedero se deben evitar aristas vivas para eliminar la concentración de tensiones. -La conicidad del conducto del bebedero debe ser de 2 a 5 grados entre generatrices y se debe pulir en sentido del desmolde. 1.7.2-Características de los canales principales y secundarios en los sistemas de alimentación. Para el diseño de los canales deben tenerse en cuenta que el flujo de material llegue a las cavidades a igual velocidad, presión, y con una diferencia de temperatura que no afecte el llenado de las cavidades. Los canales primarios y secundarios constituyen la parte del sistema que une al bebedero con las cavidades del molde. El área del bebedero debe ser aproximadamente igual al área del canal primario para equilibrar el flujo dentro del molde y las dimensiones y formas del canal dependen principalmente del tipo de material plástico empleado, del tamaño y del peso del artículo a moldear. No deben existir secciones pronunciadas durante el recorrido del flujo. La expresión para calcular el diámetro de la sección transversal de los canales primarios está definida por:. Dcp P4 Lr / 3.7 [5] donde: ). : Diámetro del canal primario ( : Peso de la pieza ( ). : Longitud del recorrido del material del bebedero a la cavidad ( ). Para el diámetro de la sección transversal de los canales secundarios ( utiliza la expresión: = 2/3 . [5]. ) se. 1.8-Elementos para el centrado y guiado de las placas del molde de inyección. El elemento de centrado de los moldes de inyección de plásticos se define como disco centrador (figura 1.9). Esta pieza va acoplada a la placa fija superior o paca “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 25.

(27) Trabajo de Diploma.. de inyección que se encuentra fijada a la platina del carro fijo de la máquina de inyección. El material de su construcción es acero de bajo % de carbono y su fijación a dicha placa fija del molde se hace generalmente con tres tornillos Allen. [3] Su principal función es permitir la conexión entre los elementos de alimentación, dígase la operación de central el bebedero del molde a la boquilla de la máquina, para mantenerlos en línea durante los movimientos de avance y retroceso de las partes del molde durante el ciclo productivo.. Figura 1.9: Plano del disco centrador K107, tomado de HASCO Uni. [9] Como principal recomendación en cuanto a su posición relativa se tiene que debe ubicarse concéntricamente con el eje medio del carro móvil de la máquina y con un margen saliente por encima de la placa fija no1 de: 5 . Tecnológicamente debe de cumplir con los requisitos de dureza superficial previstos, ya que es un elemento sometido al deslizamiento y la erosión, por lo que puede llegar al desgaste y con ello a no cumplir su principal función. 1.8.1-Caracterización de los Elementos de guiado de los moldes de dos platos de tecnología de inyección de plásticos. Los dispositivos de guiado de las placas móviles de los moldes de inyección son denominados: Columnas y bujes guías. Dichos elementos van acoplados con un ajuste deslizante, en donde generalmente la dureza del perno guía o columna es relativamente mayor que la del buje. Todo esto está hecho con el objetivo que en el deslizamiento de ambos accesorios durante el proceso de moldeo, se desgaste primeramente dicho buje. Se persigue este resultado porque resulta más factible cambiar esta pieza y es de montaje más sencillo por su ubicación. Existen columnas de guiado de diferentes configuraciones, según sea el caso de diseño y las diferentes características del molde a seleccionar. Algunas variantes de dichas columnas y bujes de guiado obtenido del catálogo HASCO Uni se presentan en la figura 1.10.. “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 26.

(28) Trabajo de Diploma.. Figura 1.10: Vista isométrica de algunas variantes de columnas y bujes de guiado, obtenidas del catálogo HASCO Uni. [9] Algunas recomendaciones tecnológicas del sistema de guiado son la creación de bujes con recubrimientos de aleaciones de Bronce y columnas de aceros al Cromo-Níquel para cementar; endurecidos con tratamientos térmicos superficiales, para asegurar una larga vida útil del conjunto. Mediante consultas a diseñadores de Industrias como la EINPUD 1ro de Mayo, recomiendan entre las dimensiones fundamentales de estas columnas de guiado, las de secciones lisas sin escalonamientos y con diámetros entre = 8 − 10 − 12 para moldes pequeños y a partir de ≧ 25 para moldes de proporciones mayores, de configuraciones más complejas. 1.9-Reseña de las normas de mayor empleo, que rigen las cuestiones relacionadas al diseño de moldes de inyección de plástico. Existen una amplia variedad dentro de las Normas que rigen las normalizaciones y estandarización de moldes de inyección de plástico y referentes a la Industria de conformación de los polímeros en general. Durante los trabajos de diseño de artículos moldeados los diseñadores inician los proyectos a partir de las cajas de moldes y de sus elementos normalizados pertenecientes generalmente a grandes Empresas europeas que rigen la producción de estos herramentales. Por otra parte se debe a que la producción nacional de dichos medios es escasa, determinada por las características especiales de los materiales de estos moldes, en su mayoría aceros para herramientas cementados y en algunos bujes y pines con recubrimientos de bronce; por citar algunos casos. Por tanto en la mayoría de las Empresas se trabaja con estas normas, ya que los diseños de los artículos se hacen sobre la base de estas cajas de moldes estandarizadas. En muchas empresas del país se pueden encontrar cajas de moldes producidas por: HASCO, VAP, DC, MEUSBURGER entre otros. 1.9.1-Caracterización de las normas más utilizadas en Cuba. La norma Meusburger (Meusburger Formaufbauten 5.0.0.0), es muy usada en las empresas cubanas, es perteneciente a un país referencia en las tecnologías “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 27.

(29) Trabajo de Diploma.. de conformado de materiales plásticos; la República Italiana. Esta norma está disponible en un catálogo digital que se desglosa en documentos pdf con las dimensiones del elemento que con anterioridad se seleccione en el menú principal. [10] Esta registrado como catalogo digital de normalizados desde el primero de marzo de 2011 y es muy empleado al igual que el HASCO, ya que tiene similares características, pero este tiene la ventaja de incluir en las portadas de cada elemento un tutorial en formato pdf que es de mucha ayuda para los diseñadores noveles de moldes. Como desventaja tiene que su base de datos no se encuentra algunos tipos de moldes, que aunque se utilizan en menor medida, puede que sea necesario su empleo en algunos casos. También tiene la incapacidad de no relacionar los elementos normalizados con el molde ensamblado, el menú de dichos caracteres se encuentra separado sin vínculos entre sí, lo que dificulta el análisis de un componente del molde respecto a otro desde el punto de vista dimensional. La norma VAP (Moldes prefabricados VAP S.A) sobre el diseño de moldes de la tecnología por inyección tiene mucha aplicación en la industria de herramentales y en los talleres de diseño; esto se debe a que presenta un catálogo digital muy completo y que además se actualiza diariamente mediante conexión a Internet. Tiene las opciones de información en documentación pdf de cada elemento prefabricado y un asistente de moldes digital con mucha información en opciones de lenguas inglesa, alemán y español. Su poca utilización en algunos casos se debe a la complejidad de ejecución del asistente de moldes comprimido y a la necesidad de actualizaciones reiterativas. Dentro de las potencias a nivel mundial en la Industria de los productos de manufactura y automoción está la República Federal de Alemania, todo esto trae consigo un alto desarrollo en los procesos de moldeo de polímeros. Dentro de la Norma DIN 24450 de moldeo de plásticos tiene lugar el catálogo de normalizados HASCO Uni, el cual fue elaborado y posteriormente implementado en las empresas DAKO en 2007; de la cual nuestro país importa muchos elementos de las tecnologías de moldeo por inyección, por lo que dicho catálogo de estandarizados es muy utilizado en las empresas cubanas (Algunas características de esta norma se pueden apreciar en el epígrafe 2.1). [9] Para el caso propio de Cuba, debido al creciente desarrollo del proceso tecnológico de inyección de plásticos, está en análisis la propuesta de una Norma Ramal para la Unión de Industrias Militares con el Título: NRFA 0501:2009 ¨Plásticos. Diseño de Moldes de Inyección. Metodología¨. [11] Esta norma está vinculada y es perteneciente a la Unión de Industrias Militares como la EMI “Comandante Ernesto Che Guevara”. En ella se presenta el desarrollo de una metodología con fundamentos basados en conocimientos de los aspectos principales del diseño de moldes de inyección para piezas y artículos plásticos de diferentes perfiles, contornos y configuraciones. [11] Esta norma está en proceso de evaluación por Industrias militares, dedicadas al procesamiento de materiales plásticos con uso de tecnologías de moldeo por soplado, compresión e inyección. Tiene como objetivo principal regir el uso de moldes, que “Metodología para el diseño de placas porta cavidad de moldes de inyección de plásticos de una cavidad”.. 28.