La influencia de la temperatura del molde en el moldeo por inyección.
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La influencia de la temperatura del molde en el moldeo por inyección.
La temperatura del molde se refiere a la temperatura de la superficie de la cavidad y el núcleo del molde. Es uno de los parámetros de control más básicos en el proceso de moldeo por inyección y una consideración primordial en el diseño del molde. No se puede subestimar su impacto en la conformación, el procesamiento secundario y el uso final de los productos. La temperatura del molde es una variable muy importante en el moldeo por inyección. Independientemente del tipo de plástico que se inyecte, debe asegurarse de que la superficie del molde esté básicamente húmeda. Una superficie de molde caliente mantiene la superficie de plástico líquida durante mucho tiempo, lo suficiente para formar presión en la cavidad. Generalmente, el aumento de la temperatura del molde reducirá la capa de condensación del plástico en la cavidad, haciendo que el material fundido fluya más fácilmente en la cavidad, para obtener mayor peso de la pieza y mejor calidad superficial. Al mismo tiempo, el aumento de la temperatura del molde también aumentará la resistencia a la tracción de las piezas. Para cada tipo de plástico y piezas de plástico, existe un límite para la temperatura de la superficie del molde. Si se excede este límite, pueden ocurrir uno o más efectos adversos (por ejemplo: los componentes pueden desbordarse con rebabas). Una temperatura del molde más alta significa menos resistencia al flujo.
Efectos de la baja temperatura del molde
Mala apariencia y acabado superficial
Una temperatura baja del molde reduce la fluidez del plástico fundido, lo que puede resultar en un llenado incompleto y un acabado superficial menos brillante, especialmente para materiales como el ABS. Si la temperatura del molde es demasiado baja para superficies texturizadas, es posible que la masa fundida no llene completamente los detalles finos de la textura, lo que dará como resultado una reproducción deficiente de la superficie del molde. En primer lugar, si la temperatura del molde es demasiado baja, reducirá la fluidez de la masa fundida, lo que puede provocar un llenado incompleto. Afecta a la cristalinidad de los plásticos. En el caso del ABS, si la temperatura del molde es demasiado baja, la suavidad del producto será baja. Cuando es alta, es más probable que el plástico migre a la superficie. Así, cuando es alta, los componentes plásticos están más cerca de la superficie del molde, lo que da como resultado un mejor llenado, mayor brillo y lustre. Sin embargo, la temperatura del molde no debe ser demasiado alta, ya que puede provocar que se pegue al molde y crear puntos brillantes perceptibles en algunas zonas de la pieza de plástico. Por el contrario, una temperatura de molde baja puede hacer que la pieza de plástico se agarre demasiado al molde, lo que provocaría arañazos al desmoldar, especialmente en superficies texturadas. Por lo tanto, el problema más común causado por la temperatura del molde es un acabado superficial áspero de las piezas moldeadas, normalmente debido a la baja temperatura de la superficie del molde. En contracción de moldeo y la contracción post-moldeo de los polímeros semi-cristalinos dependen principalmente de la temperatura del molde y del grosor de la pared de la pieza. Una distribución desigual de la temperatura en el molde provocará una contracción diferente, lo que imposibilitará que las piezas cumplan las tolerancias especificadas. En el peor de los casos, la contracción supera el valor corregible, independientemente de si la resina está reforzada o no.
Aumento de tensiones internas y deformaciones
Una temperatura baja del molde provoca un rápido enfriamiento y “congelación” de las moléculas, generando tensiones internas en la pieza. El enfriamiento desigual y la contracción debido a las bajas temperaturas del molde pueden provocar deformaciones e inestabilidad dimensional de la pieza moldeada. Pueden formarse líneas de soldadura visibles en la superficie de la pieza de trabajo, reduciendo su resistencia. Si el sistema de enfriamiento está diseñado de manera irracional o el control de temperatura del molde es inadecuado, un enfriamiento insuficiente puede provocar que las piezas de plástico se deformen. El control de la temperatura del molde debe basarse en las características estructurales del producto para determinar la diferencia de temperatura entre el núcleo y la cavidad, entre el núcleo y la pared de la cavidad, y entre la pared de la cavidad y el inserto. Esto permite que las diferentes tasas de contracción por enfriamiento de cada pieza contrarresten las diferencias en la contracción por orientación y eviten la deformación. En piezas con estructura simétrica, la temperatura del molde debe ser constante para asegurar un enfriamiento equilibrado y reducir las deformaciones. Las diferencias excesivas de temperatura en el molde provocan un enfriamiento desigual y una contracción desigual, generando tensiones y causando deformaciones, especialmente en piezas con espesores de pared no uniformes y formas complejas. Después de enfriarse, el lado con la temperatura del molde más alta se deformará hacia ese lado. Seleccione razonablemente las temperaturas del núcleo y de la cavidad del molde según las necesidades.
Cambios en las propiedades mecánicas
Las temperaturas de molde bajas pueden reducir la resistencia a la tracción de la pieza moldeada en comparación con temperaturas de molde más altas. El enfriamiento rápido a bajas temperaturas puede aumentar la fragilidad de la pieza y reducir su resistencia al impacto y a la fatiga. Si la temperatura del molde es demasiado alta, el material fundido puede sufrir una descomposición térmica que aumenta la tasa de contracción en el aire, dando como resultado una reducción del tamaño del producto. En condiciones de baja temperatura, si el tamaño de la pieza aumenta, generalmente se debe a que la temperatura de la superficie del molde es demasiado baja. Esto se debe a que, con una temperatura superficial del molde baja, el producto se contrae menos en el aire, por lo tanto las dimensiones son mayores. La baja temperatura del molde acelera la "orientación de congelación" molecular, lo que aumenta el espesor de la capa congelada en la cavidad del molde y dificulta el crecimiento de cristales, reduciendo así la contracción del moldeo. Por el contrario, una temperatura de molde alta provoca un enfriamiento lento, un tiempo de relajación más prolongado y una orientación más baja, lo que promueve la cristalización y da como resultado una mayor contracción efectiva. Si el proceso tarda demasiado en estabilizar las dimensiones, esto indica un control deficiente de la temperatura del molde, ya que el molde tarda más en alcanzar el equilibrio térmico. La disipación desigual del calor en algunas áreas del molde puede alargar significativamente el ciclo de producción, aumentando los costos de moldeo. La temperatura estable del molde reduce las fluctuaciones de contracción del moldeo, mejorando la estabilidad dimensional. En el caso de los plásticos cristalinos, la alta temperatura del molde facilita el proceso de cristalización. Las piezas de plástico totalmente cristalinas no experimentan cambios dimensionales durante el almacenamiento o el uso. Sin embargo, la alta cristalinidad provoca una contracción significativa. Para plásticos más blandos, una temperatura baja del molde durante el moldeo promueve la estabilidad dimensional. Independientemente del material, una temperatura de molde y una contracción constantes son útiles para mejorar la precisión dimensional.
Tiempos de ciclo más largos
Si bien las bajas temperaturas del molde pueden reducir los tiempos de enfriamiento, requieren presiones de inyección más altas para llenar la cavidad debido a la menor fluidez de la masa fundida. Esto puede aumentar el tiempo total del ciclo, especialmente para materiales cristalinos que requieren enfriamiento suficiente para la estabilidad dimensional.
Efectos de la alta temperatura del molde
Acabado superficial y apariencia mejorados
Una temperatura de molde más alta permite que el plástico fluya más fácilmente y rellene los detalles finos de la superficie, lo que da como resultado un acabado de superficie más brillante y agradable, especialmente para materiales como el ABS. A temperaturas más altas, la composición del plástico está más cerca de la superficie del molde, lo que permite una mejor replicación de la consistencia.
Propiedades mecánicas mejoradas
Las temperaturas de molde más altas pueden mejorar la resistencia a la tracción de la pieza moldeada en comparación con temperaturas de molde más bajas. Para los plásticos cristalinos, una temperatura de molde más alta permite más tiempo para la cristalización, lo que aumenta la rigidez y la resistencia al calor de la pieza.
Reducción de tensiones internas y deformaciones
Las altas temperaturas del molde ralentizan el proceso de enfriamiento, lo que permite que las moléculas se relajen y se orienten de manera más uniforme, reduciendo las tensiones residuales en la pieza. Un enfriamiento más gradual a temperaturas de molde más altas minimiza la contracción diferencial y la deformación de la pieza moldeada.
Tiempos de ciclo más largos y posibilidad de defectos
La principal desventaja de las altas temperaturas del molde es el mayor tiempo de enfriamiento requerido, lo que aumenta el tiempo total del ciclo y reduce la productividad. Las temperaturas excesivamente altas pueden provocar que el plástico se adhiera al molde, creando manchas brillantes u otros defectos en la superficie. Si la temperatura del molde es demasiado alta, el riesgo de formación de rebabas y manchas es mayor, ya que el plástico permanece fundido durante más tiempo.
Posible degradación de las propiedades del material
Algunos polímeros pueden sufrir degradación térmica u oxidación si se procesan a temperaturas de molde excesivamente altas, lo que da como resultado una reducción del peso molecular y de las propiedades mecánicas. La combinación de alta temperatura del molde, alta temperatura de fusión y largo tiempo de residencia representa el mayor riesgo de degradación del material durante el moldeo.
Tipos de controladores de temperatura del molde
Hay dos tipos principales de controladores de temperatura del molde según el medio de calentamiento utilizado:
1. Controladores de temperatura del agua
- Rango de temperatura generalmente dentro de 180°C
- Tipo ordinario: hasta 120°C, tipo de alta temperatura: hasta 180°C
2. Controladores de temperatura del aceite
- Utilizado para temperaturas superiores a 180°C, hasta 350°C
- Tipo ordinario: hasta 200°C, tipo de alta temperatura: hasta 350°C