En este artículo se examinan los diferentes tipos de moldes de inyección de plásticos y los métodos de preparación y uso de los mismos. Los plásticos se dividen en dos grupos: 1. Moldes termoplásticos 2. Moldes termoestables (baquelita):

Moldes termoplásticos:

El grupo de termoplásticos o termorresistentes se deforma al ser expuesto al calor y recupera su dureza al disminuir la cantidad de calor, sin sufrir cambios químicos, y después de la inyección, toma la forma del molde.

En el moldeo por inyección de plásticos, el material termoplástico caliente llena la cavidad del molde; en este método, el material termoplástico está caliente y la cavidad del molde está fría, de modo que después de la inyección, el material toma la forma y el contorno del molde y se endurece.

Desde otro punto de vista, los materiales termoplásticos son aquellos que, después de uno o varios usos en el proceso de producción, pueden ser reutilizados. Estos materiales se vierten en forma de gránulos o polvo en la máquina de inyección.

Estructura de los moldes de inyección:

Los moldes de plástico se dividen generalmente en dos tipos:

1- Moldes de inyección de plástico con canal frío

2- Moldes de inyección de plástico con canal caliente

Y también se clasifican en dos tipos según su estructura:

1- Moldes de inyección de plástico de dos placas

2- Moldes de tres placas, donde el número de placas del molde y la línea de separación se determinan según factores como el número de cavidades del molde, la forma de la pieza plástica, el tipo de máquina de inyección, el tipo de materiales utilizados y el sistema de salida de aire, etc. En general, en cada molde de inyección hay dos partes principales:

a- Parte fija del molde (semi-fija), donde se inyectan los materiales plásticos calientes.

b- Parte móvil (semi-móvil), que se cierra en la parte móvil de la máquina de inyección, y el sistema y mecanismo de expulsión de las piezas generalmente se encuentran allí.

Determinar el número de cavidades y compartimentos del molde es un aspecto importante en el diseño de moldes de inyección, y los moldes de plástico se dividen en dos tipos en este aspecto:

1- Moldes de inyección de plástico de una sola cavidad

2- Moldes de inyección de plástico de múltiples cavidades

Moldes de inyección de plástico de una sola cavidad:

Se utilizan moldes de una sola cavidad cuando la cantidad de producción de la pieza plástica es limitada; por lo tanto, el diseño y la fabricación de moldes de una sola cavidad son más económicos en términos de tiempo de fabricación y costos.

Moldes de inyección de plástico de múltiples cavidades:

Si la cantidad de productos producidos es alta, especialmente en casos donde la pieza es pequeña, se utiliza el método de diseño y fabricación de moldes de inyección de plástico de múltiples cavidades.

Moldes de plásticos termoestables (baquelita):

El grupo de plásticos termoestables o baquelita, o termofijos, se endurece al ser expuesto al calor y provoca cambios químicos en estos materiales, por lo que se les llama termoestables o baquelita.

En este método, el molde se encuentra en estado frío y los materiales también están fríos, y después de la alimentación, se calienta el molde y los materiales toman la forma y el contorno de la cavidad del molde y se endurecen.

Los plásticos termoestables o duraplast se producen bajo presión y calor de 170 grados centígrados. Primero se ablandan y se vuelven plásticos, pero después de un tiempo se endurecen, y la característica principal de estos materiales es que, después de endurecerse, no pueden volver a ablandarse ni reutilizarse, y no se disuelven en ningún tipo de solvente, y después de endurecerse, ocurren cambios químicos significativos en ellos.

Tipos de moldes de materiales termoestables (baquelita)

En el método de moldeo de materiales termoestables, los materiales se calientan gradualmente en la cavidad del molde y luego se alimentan al molde caliente, y estos materiales ablandados toman la forma y el contorno de las cavidades del molde debido a la presión del molde y, debido a cambios químicos, se enfrían y se expulsan del molde.

El moldeo de materiales termoestables se lleva a cabo mediante tres métodos específicos, aunque se utilizan otros métodos como el de extrusión, etc.

1- Moldeo por transferencia

2- Moldeo por presión

3- Moldeo por presión de pistón

1- Moldeo por transferencia:

En este método, los materiales se inyectan desde uno o varios canales, bajo presión, a través de la cavidad de retorno hacia la cavidad del molde, y el molde se empareja y cierra antes de comenzar el trabajo.

2- Método de moldeo por presión:

En el método de moldeo por presión, el polvo o las bolitas o tabletas de los materiales se vierten en la cavidad del molde y, al cerrarse el molde, bajo presión y calor, toman la forma deseada de la pieza.

3- Método de moldeo por presión de pistón:

En el método de moldeo por presión de pistón, los materiales termoestables se introducen en la cavidad y las cavidades del molde bajo la presión del pistón que forma la superficie de la pieza, y bajo presión y calor toman la forma necesaria.

Proceso de die casting:

En el proceso de die casting, los materiales fundidos (que pueden ser materiales como aluminio y cobre, etc.) se dirigen a la cavidad del molde bajo una presión determinada, y mediante este método se pueden producir piezas con alta precisión y formas complejas y limpias. Generalmente, después de la producción, no se requiere ninguna otra operación como mecanizado y acabado, solo se deben eliminar las rebabas y las piezas sobrantes.

Entre las ventajas del método de fundición a presión y die casting se pueden mencionar las siguientes:

1- Producción de piezas precisas con formas complejas

2- Fabricación de piezas con paredes delgadas y estrechas

3- Buen acabado superficial de las piezas y su suavidad

4- No se necesita mecanizado después de la producción

5- Resistencia de las piezas debido a la rápida refrigeración

6- Precisión en el machihembrado en los moldes de die casting

7- Producción en masa en la etapa de producción debido a la larga vida útil y resistencia de estos moldes

Proceso de extrusión

El mecanismo general de la extrusión consiste en un tornillo que obtiene su movimiento de un motor y una caja de cambios, y se mueve en un cilindro que se calienta mediante calentadores externos, y los materiales plásticos se vierten en forma de gránulos en la tolva de la máquina. Después de que los materiales se funden y pasan a presión a través de la forma del molde, a medida que se enfrían, toman la forma del molde. Se producen diferentes formas de piezas plásticas en estados huecos y sólidos mediante este método.

Los materiales plásticos se vierten en forma de polvo o gránulos en la tolva de la máquina. Los materiales suaves y calentados por el tornillo y los elementos alrededor del cilindro se funden y salen a presión a través de un orificio (forma) que tiene la sección transversal del producto producido, y después de enfriarse, toman la forma y el estado del orificio (molde) que se utiliza para producir piezas como cables, varillas, tubos, láminas, etc.

Diseño del molde

Después de presentar los diferentes tipos de moldes, pasamos a examinar cada una de las etapas de fabricación del molde. Para fabricar un molde, la primera etapa es el diseño de los moldes.

Existen diferentes tipos de piezas, la forma de estas piezas es la base para el diseño de la pieza. Cabe mencionar que el diseño de la pieza en cuestión se realiza antes del diseño del molde y comprende cálculos específicos. El diseño de las piezas incluye los siguientes aspectos:

1- Cavidades y protuberancias (grupo de peces)

2- Cavidades y protuberancias alrededor del orificio

3- Bordes doblados

4- Tolerancia

5- Corte de orificios

6- Orificios rectos

7- Orificios salientes

8- Relación entre orificios y doblados

9- Ranuras (muescas)

10- Dobles y tubos

Después de diseñar la pieza, se debe comenzar a diseñar el molde. El diseñador, según su información y experiencia, y utilizando patrones específicos, procede a realizar un diseño mental del molde deseado y lo dibuja en papel, controlando cada uno de los aspectos, y luego procede a elaborar los planos descriptivos del molde deseado y, teniendo en cuenta la separación de las diferentes partes del molde, los remite a la unidad de mecanizado.

Todos los cálculos, como la resistencia a la presión, la ventilación, el límite de ruptura, la flexión, la resistencia en condiciones críticas como calor, frío, impacto y otros factores de trabajo, son parte de las responsabilidades del diseñador del molde y de los factores de control. Cabe mencionar que el diseño de los diferentes tipos de moldes varía, y el diseñador debe tener un conocimiento completo de los diferentes tipos de moldes y su diseño.

Material de los moldes de plástico

Después de que el molde se ha preparado teóricamente, es decir, utilizando fórmulas y planos, llega el momento de la fabricación del molde en sí, pero antes de la fabricación hay otros pasos que incluyen la selección de materiales y el tipo de molde, que se determina según el tipo de pieza que se desea al final.

La selección del metal para aplicaciones específicas depende de las características de la pieza deseada, el costo de fabricación y la disponibilidad del metal. Las especificaciones técnicas de las piezas varían; puede que en el caso de una pieza la resistencia sea lo más importante, mientras que en el caso de otra pieza, la apariencia sea la prioridad.

Por ejemplo, para los moldes de corte, el punzón y la matriz del molde de corte deben ser de acero con alto contenido de carbono (más duro) y con capacidad de deshidratación; como Spk.

La razón para usar aceros de trabajo en frío para los moldes de corte es su capacidad de deshidratación con la menor deformación posible, y esta propiedad proporciona resistencia al impacto y alta dureza. El acero utilizado para los moldes de corte debe tener una dureza entre 60 y 56 RC, dependiendo del grosor de la chapa que se utiliza.

O en otro ejemplo, el acero utilizado para los moldes de plástico debe tener una alta capacidad de recubrimiento, por lo que es necesario que contenga un alto porcentaje de cromo. La razón para elegir este tipo de acero para estos moldes es la alta suavidad de la superficie de la pieza plástica y la fácil separación de la pieza de la superficie del molde.

Estimación de costos – Justificación económica – Eficiencia del molde

Un aspecto muy importante y a tener en cuenta en cada una de las etapas y procesos de fabricación de moldes es la justificación económica. La estimación de los costos de fabricación del molde, como materiales, fabricación y otros factores, está directamente relacionada con el número de piezas solicitadas.

De este modo, las piezas con bajo volumen de producción, si es posible fabricar esa pieza de forma manual o mediante un método diferente a tener un molde, es mejor evitar la fabricación del molde; de lo contrario, es necesario fabricarlo.

Un aspecto importante que se plantea en la fabricación de moldes es la eficiencia. Por ejemplo, la calidad deseada está relacionada con el número de cavidades en los moldes de plástico, de tal manera que un molde con una cavidad en muchos casos ni siquiera puede satisfacer la electricidad, la fricción y la fuerza humana de la máquina de inyección, mientras que el mismo molde con un mayor número de cavidades puede cambiar completamente esta situación.

Fabricación de moldes de plástico

Pero la última etapa para producir un molde es la fabricación del molde. La fabricación del molde de plástico se lleva a cabo determinando el tiempo de trabajo, el tipo de máquina herramienta necesaria y la fuerza laboral especializada. Todos los componentes del molde deben ser revisados en términos de tiempo de trabajo para que se pueda determinar aproximadamente el tiempo de fabricación del molde.

En la siguiente etapa, se deben determinar los tipos de herramientas necesarias para el mecanizado adecuado de las piezas del molde.

Las máquinas herramientas necesarias para la fabricación de moldes suelen ser:

Fresadora - Torno - Taladro - Spark

Por lo tanto, en la fabricación de cada uno de los componentes del molde en la unidad de mecanizado, se preparan las piezas listas para el montaje.

En la unidad de montaje, después de controlar las dimensiones de las piezas y la precisión en las tolerancias solicitadas, se ensamblan en el molde.

Después del ensamblaje y la preparación final del molde, la última etapa es la prueba del molde y la toma de muestras.

Después de controlar la pieza de prueba, si hay algún defecto en el molde de plástico preparado, se devuelve a la unidad de mecanizado para su corrección.

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