Por qué las piezas moldeadas terminan teniendo el tamaño equivocado
El plástico no se comporta como el metal. Cuando el plástico fundido llena un molde y se enfría, se encoge. Si el molde se cortó al tamaño exacto que desea que tenga la pieza, la pieza siempre saldrá demasiado pequeña. Ésa es la primera y principal razón por la que las piezas no cumplen con sus dimensiones.
Pero la contracción no es el único culpable. Las principales fuentes de desviación dimensional son:
Contracción del material que no fue compensada adecuadamente en el molde
Enfriamiento desigual que causa deformación
Espesor de pared que varía a lo largo de la pieza.
Ubicación de la puerta que empuja el material de manera desigual
Parámetros de proceso que se salen de la ventana probada
El estándar de referencia para medir cuánto se encoge un material es la ASTM D955. El moldeo por inyección con buena precisión dimensional comienza conociendo el comportamiento de contracción del material y diseñando el molde a su alrededor, sin esperar arreglarlo más tarde.
Contracción del material: el mayor culpable
Todos los plásticos se encogen al enfriarse, pero no todos se encogen igual. Este es el número más importante que hay que acertar.
Los rangos típicos de contracción del molde se parecen más o menos a esto:
ABS: alrededor del 0,4 al 0,7 por ciento
Polipropileno (PP): alrededor del 1,0 al 2,5 por ciento
Policarbonato (PC): alrededor del 0,5 al 0,7 por ciento
Nylon (PA): alrededor del 0,8 al 2,0 por ciento
Un molde de inyección de carcasa de ratón suele estar moldeado en ABS o una mezcla de ABS, en parte porque su contracción es baja y predecible, lo que hace que las carcasas-con ajuste hermético sean más fáciles de sujetar. Así es como funciona en la práctica la compensación de contracción:
Identifique el material y el grado exactos que utilizará en la producción.
Busque su tasa de contracción publicada y luego refinela según la geometría de la pieza.
Corte la cavidad del molde un poco más grande que la pieza final por la cantidad de contracción
Verifique en la primera prueba y-ajuste el acero si es necesario
La trampa en la que caen muchos compradores es cambiar el material una vez construido el molde. Si diseña el molde para ABS y luego cambia a un material-más retráctil para ahorrar costos, sus piezas saldrán de tamaño insuficiente y no habrá una solución fácil. Bloquee el material antes de cortar el molde.
Cómo el diseño de enfriamiento del molde controla las dimensiones
Hay algo que la mayoría de la gente no se da cuenta: la uniformidad con la que se enfría una pieza tiene un efecto enorme en su tamaño y forma finales.
Si un lado de la pieza se enfría más rápido que el otro, la pieza se deforma. Se dobla hacia el lado de enfriamiento-más lento, como una tira de metal calentada de manera desigual. En una parte plana como la base de un ratón, incluso una pequeña deformación se convierte en un problema de ajuste cuando intentas unirla a la mitad superior.
Un buen diseño de refrigeración soluciona este problema mediante:
Colocar canales de enfriamiento uniformemente alrededor de la cavidad
Mantener constante la distancia del canal desde la superficie de la cavidad
Uso de enfriamiento conforme (canales que siguen la forma de la pieza) para geometrías complicadas
Equilibrio de enfriamiento entre los lados del núcleo y de la cavidad
En nuestro trabajo de diseño de moldes para la carcasa del mouse, tratamos el diseño de enfriamiento como una herramienta dimensional, no solo como una herramienta de tiempo de ciclo. Un enfriamiento uniforme significa piezas más planas, y las piezas más planas se ensamblan correctamente.
Uniformidad del espesor de pared
Las piezas de plástico necesitan un espesor de pared uniforme. Cuando la pared se vuelve más gruesa en un área, esa área retiene el calor por más tiempo, se encoge más y arrastra consigo la geometría circundante.
La carcasa de un ratón es una pieza de pared-delgada, normalmente entre 1,5 y 2,5 mm, y mantener la consistencia de esa pared es una de las claves para mantener las dimensiones. Cuando no se puede evitar una sección gruesa, como una protuberancia de tornillo, la solución es quitarle el núcleo para que la pared permanezca uniforme en lugar de dejar un trozo sólido de plástico.
He aquí un escenario que vemos a menudo. Un comprador nos trae un diseño de carcasa de ratón con salientes de tornillos sólidos y nervaduras de refuerzo gruesas. El primer instinto es moldearlo tal como está dibujado. Pero esas secciones gruesas se encogerían más que las delgadas paredes que las rodeaban, provocando marcas de hundimiento y deformaciones en la superficie cosmética. La solución está en el diseño: ahueque las protuberancias, adelgace las nervaduras hasta aproximadamente el 60 por ciento del espesor de la pared y la pieza mantendrá su forma. Este tipo de revisión no cuesta nada en la etapa de diseño y ahorra una corrección del molde más adelante.
Diseño de puertas y su efecto sobre la precisión
La puerta es por donde el plástico fundido ingresa a la cavidad. Su ubicación afecta cómo fluye el plástico, cómo se empaqueta y, en última instancia, cómo resultan las dimensiones de la pieza.
Una compuerta mal colocada provoca un embalaje desigual, lo que significa que algunas áreas de la pieza reciben más presión del material que otras. El resultado es una variación dimensional en toda la pieza. Para una parte simétrica como la carcasa de un mouse, una puerta balanceada centralmente o un diseño de múltiples-puerta balanceada adecuadamente se mantiene uniforme.
El tipo de puerta también importa. Cada una de las opciones comunes tiene ventajas y desventajas en cuanto a precisión y apariencia, y la elección correcta depende de dónde se puede ocultar la marca de la puerta en la pieza terminada.
Parámetros del proceso que afectan las dimensiones
Una vez que el molde está bien construido, el proceso de moldeado es el último paso. Los parámetros que más mueven dimensiones son:
Presión de mantenimiento: más presión empaqueta más material, lo que hace que las piezas sean un poco más grandes
Temperatura de fusión: afecta la forma en que el material fluye y se encoge.
Tiempo de enfriamiento: demasiado corto y la pieza sigue encogiéndose después de la expulsión
Velocidad de inyección: afecta el empaque y la tensión interna.
El principio importante es que el proceso debe-afinar las dimensiones, no rescatar un molde que se diseñó mal. Si se encuentra ejecutando el proceso en configuraciones extremas sólo para alcanzar el tamaño, el verdadero problema suele estar en el molde. Un buen control de la contracción del molde de inyección se incorpora en la etapa de diseño.
Cómo mantenemos tolerancias estrictas
Nuestro enfoque hacia la precisión dimensional está-pensado. Antes de cortar cualquier acero, realizamos una revisión del diseño-para-fabricación que señala secciones gruesas, paredes irregulares y riesgos de tolerancia. Modelamos la contracción para su material específico, diseñamos un enfriamiento uniforme y equilibramos la entrada.
Después de la primera prueba, verificamos con un informe CMM completo y ajustamos el acero si es necesario. Debido a que el acero siempre se puede quitar pero nunca volver a agregar, cortamos las cavidades con seguridad y las refinamos, en lugar de adivinar y esperar.
Para una carcasa de precisión como la carcasa de un mouse, ese proceso disciplinado es lo que separa las piezas que se unen limpiamente de las piezas que luchan contra usted en cada ensamblaje.
Preguntas frecuentes
P: ¿Por qué mis piezas moldeadas por inyección tienen el tamaño incorrecto?
R: La razón más común es la contracción que no se compensó adecuadamente cuando se diseñó el molde. El plástico se encoge a medida que se enfría, por lo que la cavidad del molde debe cortarse un poco más grande que la pieza final. Otras causas incluyen enfriamiento desigual, espesor de pared inconsistente y configuraciones de proceso que se salen de rango.
P: ¿Cuánto se encogen las piezas de plástico después del moldeo?
R: Depende del material. El ABS se contrae entre un 0,4 y un 0,7 por ciento, mientras que el polipropileno se puede contraer entre un 1,0 y un 2,5 por ciento. Esta es la razón por la que es tan importante bloquear el material antes de construir el molde. ASTM D955 es la referencia estándar para medir la contracción.
P: ¿Puede el diseño de moldes eliminar por completo la desviación dimensional?
R: Puede acercarte mucho. Un buen diseño del molde de la cáscara del ratón con una compensación de contracción adecuada, un enfriamiento uniforme y paredes uniformes elimina la mayor parte de las desviaciones. Luego, el proceso de moldeo-afina el resto. Ningún proceso puede rescatar completamente un molde mal diseñado, razón por la cual la etapa de diseño es donde se gana la precisión.
P: ¿Qué tolerancia puede lograr el moldeo por inyección?
R: El moldeo por inyección estándar mantiene las tolerancias a las que se hace referencia en el marco ISO 294, y se pueden lograr tolerancias más estrictas con herramientas de precisión y un control estricto del proceso. La clave es identificar qué dimensiones son verdaderamente críticas para que el esfuerzo y el costo vayan donde importan.
P: ¿Dónde puedo encontrar un fabricante de moldes de inyección de carcasas de ratón de precisión?
R: Busque un proveedor que realice una revisión de diseño-para-fabricación antes de cortar acero, modele la contracción para su material específico y verifique las piezas con informes de CMM. Una fábrica que detecta los riesgos dimensionales en la etapa de diseño le ahorrará mucho más que una que simplemente cotiza el precio de herramientas más bajo.
Obtenga una revisión dimensional gratuita de su pieza
Si está desarrollando un molde de inyección de carcasa de ratón o cualquier carcasa de plástico-que ajuste bien, envíenos el diseño de su pieza. Realizaremos una revisión de diseño-para-fabricación gratuita y le diremos exactamente dónde están los riesgos dimensionales, antes de que gaste un dólar en herramientas.
