1.¿Qué se entiende por "Contracción"?
Es esencial entender qué es la contracción, cómo ocurre en diferentes plásticos de moldeo por inyección y cómo sucede. Comprender estos aspectos puede ayudar a entender el proceso y su importancia. Aún así, también puede ayudar a mantener una contracción práctica que no afecte las demandas de tamaño del producto final, lo que lleva a productos defectuosos. Así que sigue leyendo para aprender sobre la contracción del plástico en el moldeo por inyección.
El moldeo realizado con plásticos de moldeo por inyección pasa por un proceso conocido como contracción, que se contrae a medida que se enfría después de ser inyectado. La mayor parte de la contracción ocurre dentro del molde mientras se enfría, pero aún hay algo de contracción después de que la pieza ha sido expulsada ya que continúa enfriándose.
Indica el grado en que se reduce el tamaño del componente plástico después de ser retirado del molde y permitido enfriar. Los tipos de plástico, las condiciones de moldeo, la construcción del molde y otros factores juegan un papel en la contracción del plástico.
Hay una amplia gama de tasas de contracción entre los diversos materiales poliméricos. En segundo lugar, la tasa a la que los contornos del componente plástico influyen fuertemente en la contracción del plástico, el grado de dificultad de la estructura interna del componente y la presencia o ausencia de insertos.
La contracción de las piezas de plástico moldeadas puede ser de hasta un 20% en volumen cuando se mide a la temperatura de procesamiento y ambiente. Esta contracción de volumen de los polímeros a menudo conduce a piezas deformadas y diferencias de dimensiones. Estos cambios ocurren entre las piezas fabricadas y el molde.
2.¿Cómo calcular las tasas de contracción para asegurar un producto final duradero?
Es importante predecir la contracción antes de comenzar la producción para evitar ajustes costosos y prolongados de las herramientas. Todos los plásticos tienen un porcentaje mínimo y máximo de contracción, pero es necesario tener en cuenta todos los demás elementos que afectan la tasa de contracción. El mejor método para calcular la tasa de contracción es desarrollar una herramienta prototipo para imitar las especificaciones de enfriamiento y compuerta que se utilizarán durante la producción. No solo proporcionará una medición precisa de la contracción, sino que también permitirá la oportunidad de ajustar las herramientas antes del proceso de producción si ocurren defectos. Determinar la tasa de contracción del moldeo por inyección de plástico es vital para mantener una producción optimizada.
3.¿Cuándo ocurre la contracción?
· La diferencia en longitud causada por la expansión térmica y la contracción en frío en polímeros
Cuando se necesita hacer el molde para el moldeo por inyección, es esencial fundir los componentes crudos del plástico. En este punto, la temperatura del proceso de fusión sube a entre 200 y 300 grados, y los componentes crudos del plástico se calientan y expanden. La temperatura del molde de inyección bajará a medida que pase por el proceso de enfriamiento, resultando en una posible reducción de su volumen.
· Variaciones en la composición atómica y molecular de los plásticos
Por ejemplo, durante el proceso de moldeo de plásticos termoestables, la estructura de las moléculas que componen la resina se transforma de lineal a forma de cuerpo. Dado que la masa de volumen de la estructura del cuerpo es mayor que la de la estructura lineal, y dado que el volumen total de la estructura lineal disminuye, la estructura del cuerpo se hace más pequeña.
· Un cambio en la tensión residual
La fuerza pura de la presión de moldeo, la anisotropía, la mezcla desigual de aditivos y la temperatura del molde pueden afectar las herramientas mientras se utilizan para hacer plásticos de moldeo por inyección.
Después del moldeo, el molde de inyección aún tendrá algo de tensión residual. Esta tensión residual se reducirá y redistribuirá progresivamente con el tiempo. Como consecuencia directa, el molde de inyección se hará más pequeño una vez más. Este tipo de contracción a veces se denomina post-contracción.
· El tamaño de la sección de la compuerta
Hay una amplia gama de tamaños de sección transversal disponibles para los moldes de inyección. Una compuerta grande aumenta la presión de la cavidad y alarga el tiempo de cierre de la compuerta, permitiendo que más material fundido fluya hacia la cavidad. Esto se logra mediante un mayor flujo de fusión.
· Variedad de plástico
Los polímeros cristalinos, como el polipropileno (PP) y la poliamida (PA), tienen una mayor contracción después del desmoldeo y un rango de contracción más amplio que los plásticos no cristalinos, como el poliestireno (PS) y el acrilonitrilo butadieno estireno (ABS).
4.¿Qué sucede si las piezas moldeadas se contraen de manera desigual?
La contracción desigual se llama deformación. Si las regiones de la pieza se contraen de manera desigual, crean tensiones dentro de la pieza. Estas tensiones dependen de la rigidez de la pieza que puede causar que la pieza se deforme o cambie de forma. Esto lleva a grietas en las piezas durante el uso a largo plazo.
La contracción de las piezas de plástico moldeadas puede ser de hasta un 20% en volumen cuando se mide a la temperatura de procesamiento y ambiente. Esta contracción de volumen de los polímeros a menudo conduce a piezas deformadas y diferencias de dimensiones. Estos cambios ocurren entre las piezas fabricadas y el molde. En la técnica de procesamiento de extrusión, usamos la matriz en lugar del molde.
5.¿Qué causa la contracción en el moldeo por inyección de plásticos?
Las variaciones en la contracción son la causa raíz de la deformación, lo que puede sonar complicado pero es bastante sencillo. En otras palabras, cuando un componente se contrae de manera uniforme en todas las direcciones, no solo se hace más pequeño sino que también mantiene su forma original. Por otro lado, si una parte se contrae a una tasa diferente que las otras, la diferencia causará tensiones dentro de la pieza. Cuando la pieza es expulsada del molde, se deformará si las fuerzas aplicadas sobre ella superan su capacidad para mantener su integridad estructural.
Hay cuatro tipos principales de contracción, que son los siguientes:
· Regional
Esto ocurre cuando la tasa a la que se contrae cada parte es diferente de las regiones que están más cerca de la compuerta y las regiones que están más cerca del final de llenado (EOF); típicamente, esta variación ocurre entre las áreas de la pieza que son más gruesas (el área de la compuerta) y las áreas que son más delgadas (el área EOF). Una región se contrae a una tasa más rápida que otra.
· Lejos de la sustancia densa
Esta diferencia en la contracción ocurre cuando la contracción en la parte superior de la pieza difiere de la contracción en la parte inferior cuando la pieza se corta por la mitad. Debido a esta diferencia, el componente tiene el potencial de doblarse porque un lado puede contraerse más que el otro y, como consecuencia, será más pequeño que el otro lado.
· En un sentido direccional
Las diferencias en la contracción pueden ocurrir tanto en paralelo como perpendicular a la orientación del material, a menudo conocida como la dirección del flujo. La alineación de moléculas o fibras puede causar esto. Como se dijo antes, un material amorfo tiende a contraerse más en una dirección paralela a la dirección del flujo. La contracción de los sólidos cristalinos es típicamente mayor perpendicular a la dirección del flujo.
· Comparando el plano con el grosor
Más a menudo que no, los polímeros se contraen en la dirección de su grosor en lugar de en la dirección de su plano superficial. Este efecto es causado por la prevención del molde. La presencia de una diferencia entre cuánto se encoge algo en la dirección del plano y la dirección del grosor puede llevar a la deformación. A menudo ocurre en las esquinas de la pieza, que a veces son más gruesas que el grosor nominal de la pared.
6.¿Cómo controlar la contracción durante el moldeo por inyección?
Cada material tiene una tasa de contracción que es dada por su fabricante. Esto puede usarse para ayudar a predecir los cambios en el plástico desde el momento en que se moldea y después de que se haya enfriado completamente. Cualquier material se expande cuando se calienta y se contrae a medida que se enfría de nuevo a temperatura ambiente. Cada dimensión del producto plástico se encogerá una cierta cantidad durante su período de enfriamiento. Controlar esta contracción podría ser la clave para perfeccionar su producto final. Hablemos de algunas de las formas en que se puede controlar la contracción durante el proceso de moldeo por inyección.
Temperatura del material
Ajustar la temperatura de la resina plástica mientras se calienta es importante para el control de la contracción. Cuanto más se calienta el material antes de verterlo, más se expanden las moléculas. A medida que se enfría, estas moléculas se contraen. Cuanto más baja sea la temperatura del plástico en el momento de verter, menos contracción ocurrirá durante el proceso de enfriamiento.
Temperatura del molde
Controlar la temperatura del molde puede controlar la contracción. Usar un molde frío permite que los bordes exteriores de una pieza se sequen antes de que pueda llenar y comprimir todo el espacio adecuadamente. Usar un molde caliente creará menos contracción que uno frío. Permite que las moléculas del material plástico continúen moviéndose libremente mientras llena el molde y alcanza la presión correcta antes de comenzar a enfriarse.
Ajustes de presión
La fuerza de presión utilizada para inyectar el material plástico hace una diferencia directa cuando se trata de las tasas de contracción. Es la presión requerida para empaquetar el material en su lugar. Cuanto más apretado esté el material, menos margen hay para el movimiento a medida que se enfría. Cuanto mayor sea la presión en la inyección, menos se encogerá el plástico.
Siempre que se aplique presión hasta que el plástico se solidifique, la contracción será limitada. Si se libera la presión antes de que el plástico se haya enfriado completamente, la contracción empeorará. Mantener el plástico restringido en su lugar mientras se enfría para revertir su patrón de contracción habitual controla la contracción, pero el proceso lleva más tiempo y cuesta más. Forzar aire sobre las piezas de plástico también ayuda a estabilizarlas.
Inmersión en agua fría
Otra forma de enfriar rápidamente una pieza de plástico es sumergirla en agua a temperatura ambiente. Esto enfría el material por debajo de su punto de fusión y detiene la contracción post-molde. Esto ayuda a que las paredes internas del plástico se solidifiquen más rápido, ya que estas áreas tardan más en enfriarse y solidificarse que las paredes exteriores. Es un poco arriesgado debido al estrés que causa en el producto. Puede causar una fractura o grieta si el plástico se expone a temperaturas extremas más adelante.
Determinar cómo se contraerá y doblará un producto de plástico a medida que se enfría es importante para obtener un producto final perfecto. Encontrar formas de controlar la forma en que el material se enfría ayuda a garantizar que sus piezas salgan como deberían cada vez. Desea resultados consistentes cuando se trata de proyectos de moldeo por inyección. La formulación de materiales, las dimensiones del molde y los detalles del procesamiento afectarán la contracción.
7.Conclusión
En la mayoría de las circunstancias, múltiples impactos pueden estar contrarrestándose o amplificándose entre sí, lo que hace imposible separar la contribución de cada efecto. Comprender cómo y por qué se contraen los plásticos en el moldeo por inyección da a los ingenieros una ventaja competitiva al analizar a través de la simulación para construir un producto plástico apropiado que se ajuste a su presupuesto y plazo.
