Centro de Estudios CAD/CAM Facultad de Ingeniería.
106
Rediseño de piezas plásticas para el tractor VENIRAN. Trabajo presentado para la opción del título de Ingeniero Mecánico Centro de Estudios CAD/CAM Facultad de Ingeniería. Autor: Yasmani Aguilera Valera Año 2011
Transcript of Centro de Estudios CAD/CAM Facultad de Ingeniería.
Rediseño de piezas plásticas para el tractor
VENIRAN.
Trabajo presentado para la opción del título de Ingeniero Mecánico
Centro de Estudios CAD/CAM
Facultad de Ingeniería.
Autor: Yasmani Aguilera Valera
Año 2011
Rediseño de piezas plásticas para el tractor
VENIRAN.
Trabajo presentado para la opción del título de Ingeniero Mecánico
Centro de Estudios CAD/CAM
Facultad de Ingeniería.
Autor: Yasmani Aguilera Valera
Tutor: Dr.C. PT. Rolando Esteban Simeón Monet
Año 2011
“Hoy buscamos lo que a nuestro juicio debe ser y será un sistema educacional que se
corresponda cada vez más con la igualdad, la justicia plena, la autoestima y las
necesidades morales y sociales de los ciudadanos.
Si un día nuestro trabajo nos pareciera bueno, debemos luchar por hacerlo mejor y
cuando sea mejor, debemos luchar por hacerlo perfecto".
Fidel Castro Ruz
Agradecimientos Primeramente quisiera agradecer a toda mi familia por el apoyo brindado durante
toda mi etapa de estudios, a mis amigos y compañeros de aula por su incondicional
amistad y ayuda, y por haber estado presentes cada vez que los he necesitado, a
todos mis profesores que con su dedicación hicieron de mi un mejor estudiante y una
mejor persona, a mi tutor Simeón por sus consejos, su ayuda, su paciencia y por
todo lo que he aprendido bajo su tutela y principalmente a mi novia Yamile Aliaga
que me ha apoyado en todo momento y ha estado ahí cuando la he necesitado. En
fin, muchas gracias a todos.
Dedicatoria
Quiero dedicar este trabajo especialmente a mis padres Ibrahim y María, a
mis abuelos María y Floirán, a mi bisabuela Justa, a mi hermano Yasnier
a todos mis tíos y a mi novia, ya que gracias a su dedicación, su amor y
apoyo incondicional me he convertido en una persona de la cual se sienten
muy orgullosos.
RESUMEN
Durante el proceso de montaje de los tractores VENIRAN en la empresa VENIRAN
TRACTOR de Venezuela, tiene lugar un alto índice de roturas de los visores que van
acoplados en los filtros de aceite y combustible, lo que provoca paradas en la
producción y rechazo por parte de los clientes. Dada esa situación, se solicitó desarrollar
una investigación a dichos componentes, los cuales se exponen en este trabajo, a
través de un estudio de ingeniería inversa. Mediante herramientas CAD-CAE, se
elaboraron para cada una de las piezas: los planos constructivos, análisis de materiales
y sustitución del mismo, estudio tensional, diseño de los moldes de inyección y
simulación del proceso de llenado para comprobar su factibilidad de producción.
ABSTRACT
During the assembly process of the VENIRAN tractors in VENIRAN-TRACTOR
Company in Venezuela, a high index of breaks of the finders that are in the filters of oil
and petroleum takes place, it causes a halt in the production and a rejection by the
clients. Given that situation was requested to develop a study of these components,
which is exposed in this work, through a study of inverse engineering, by CAD-CAE
tools, they were elaborated for each one of the pieces: the constructive planes, analysis
of materials and substitution of the same one, tensional studies, design of the injection
molds and simulation of the process of having filled to check their production feasibility.
ÍNDICE
Introducción ....................................................................................................................... 1
Capítulo 1: Estado del arte del proceso de diseño de moldes de inyección para plásticos.4
1.1– Procesos de transformación del plástico ................................................................... 4
1.1.1 - Moldeo por extrusión .......................................................................................... 5
1.1.2 - Moldeo por soplado ............................................................................................ 6
1.1.3 - Moldeo por compresión ...................................................................................... 6
1.1.4 - Rotomoldeo ........................................................................................................ 7
1.1.5 - Moldeo por inyección .......................................................................................... 8
1.2– Clasificación de los Moldes de Inyección .................................................................. 8
1.3 – Funciones del molde de inyección y ciclo de moldeo. ............................................ 10
1.4 – Partes del Molde de Inyección................................................................................ 11
1.5 – Elementos Normalizados en la Construcción de Moldes ....................................... 13
1.6 – Diseño de Moldes en Sistemas CAD ...................................................................... 14
1.7 - Etapas de diseño de un molde. ............................................................................... 22
1.8 - Metodología para el Diseño de Moldes. .................................................................. 24
1.9 – Análisis de la pieza ................................................................................................. 26
1.10 – Programas utilizados para el análisis de moldeo. ................................................ 27
Conclusiones del capítulo. ............................................................................................... 31
Capítulo 2: Análisis del proceso de inyección de la pieza. .............................................. 32
2.1 Parámetros que se tuvieron en cuenta en el análisis de la pieza. ............................. 33
2.2 Selección del Material. .............................................................................................. 34
2.3 Colocación de puntos de inyección. .......................................................................... 38
2.4 Parámetros para el analisis del proceso de Inyección. ............................................. 40
2.5 Canales de alimentación y de enfriamiento. .............................................................. 41
2.6 Análisis de la pieza. ................................................................................................... 43
Conclusiones del capítulo ................................................................................................ 53
Capítulo 3. Diseño del molde .......................................................................................... 54
3.1 Características de la máquina inyectora .................................................................... 54
3.2 Diseño del visor de los filtros de aceite y combustible. ............................................. 55
3.3 Espesor de las paredes. ............................................................................................ 56
3.4 Régimen de moldeo .................................................................................................. 57
3.5 Mecanismos en los Moldes de Inyección. ................................................................. 57
3.5.1 Mecanismo de expulsión del molde. ................................................................... 58
3.6 Distribución de las cavidades del molde. ................................................................... 59
3.7 Determinación del diámetro de la boquilla ................................................................. 59
3.8 Salidas de aire ........................................................................................................... 60
3.9 Sistema de refrigeración ............................................................................................ 61
3.10 Determinación de la posición de los expulsores en la pieza. .................................. 62
3.11 Partes componentes del molde de inyección. ......................................................... 62
3.12 Materiales para moldes metálicos para inyección de plásticos (NC 57-39:84). ...... 64
Conclusiones del capítulo ................................................................................................ 67
Conclusiones Generales. ................................................................................................ 68
Recomendaciones. .......................................................................................................... 69
BIBLIOGRAFÍA ................................................................................................................ 70
ANEXO .............................................................................................................................. 1
Introducción
La aplicación del moldeo por inyección de termoplásticos ocurrió por primera vez en Boston,
EEUU, en 1872, poco después de la sintetización del primer polímero como sustituto del
marfil a partir de la celulosa; el celuloide, desarrollado por John Wesley Hyatt (1869).
Posteriormente, Hyatt empezó la construcción de máquinas para la transformación de
alcanfor plastificado y preformas de celuloide que únicamente podía producir barras y tubos,
debido a que el celuloide es extremadamente volátil y con la aplicación de calor y presión se
corría el riesgo de generar explosiones.
El moldeo por inyección de termoplásticos, mediante la aplicación de calor y presión,
consiste en plastificar (fundir) el material (polímero termoplástico) y hacerlo fluir hasta la
cavidad de un molde cerrado que posea la forma del producto a producir. Luego, a medida
que el material toma la forma de la cavidad, es solidificado hasta alcanzar la rigidez
necesaria para ser expulsado del molde.
Prácticamente no existe sector productivo o social donde no se utilicen de una forma u otra,
productos obtenidos por procesos de inyección de plásticos, por lo que cada día se hace
más evidente la sustitución de piezas metálicas por plásticas o derivados. Ejemplo de eso lo
tenemos en las empresas constructoras de autos, motos, camiones, y muchas otras, dentro
de las cuales se encuentra la empresa VENIRAN Tractors, de la República Bolivariana de
Venezuela, construida como parte de un convenio firmado entre este país y el gobierno de la
República Islámica de Irán para la transferencia tecnológica, asistencia técnica y
entrenamiento de personal a cargo de la ensambladora de tractores. Esta ensambladora,
también constituida en Núcleo de Desarrollo Endógeno y bautizado con el nombre de
"Mohammad Jhatami", está ubicada en el Centro Industrial “Los Farallones”, al sur del
estado Bolívar, exactamente en la avenida Perimetral del Municipio Heres de Ciudad Bolívar,
al sur del país.
La misma se encarga de ensamblar tractores e implementos agrícolas de diferentes modelos
con esta marca, ejemplo de estos productos son los tractores, las gradas, máquinas de
aspersión implementos de siembra y otros.
2
No obstante la línea principal de productos son los tractores que se producen en tres
modelos en dependencia de sus capacidades productivas y sus dimensiones. El ensamblaje
de estos tractores, conlleva a diversas etapas, cada una con un requisito de control y tiempo
de ensamblaje, pintura, etc.
Una de las piezas con mayores dificultades por su alto índice de rotura son los visores de
combustible y aceite que se acoplan directamente al motor de los tractores, los cuales, por
ser de un material con propiedades de muy alta rigidez y fragilidad, se plastifican con
facilidad y a la hora de ser montados sufren de grietas (Ver anexo 2). La rotura de estos
visores, genera con elevada frecuencia paradas en la producción, ya fuera en la etapa de
pintura, como en el área de almacenaje del producto final. Estas piezas son importadas de
Irán por lo que provoca gran demora su traslado y paradas en la producción lo que trajo
consigo un rechazo por parte de los compradores.
Partiendo de estas deficiencias con el producto, la empresa solicitó apoyo al Centro de
Estudios CAD/CAM, el cual se propuso la tarea de realizar un estudio de la pieza con un
nuevo material que presente mejores propiedades mecánicas y garantice su durabilidad y
con esto un menor índice de rotura de los tractores VENIRAN.
Esto genera el problema: Alto índice de rotura de los visores de los filtros de combustible y
aceite de los tractores VENIRAN, lo que provoca paradas indeseadas en la línea de
ensamblaje y rechazo frecuente de los clientes finales.
De ahí surge la necesidad de desarrollar el rediseño de una pieza con las mismas
características geométricas pero con un material más resistente a las condiciones
medioambientales y de explotación del equipo.
Como objeto de estudio de nuestra investigación están los visores de los filtros de aceite y
de combustible de los tractores VENIRAN, aplicado en el campo de acción del diseño de
los moldes de inyección de plásticos, para la fabricación de los mismos.
La investigación plantea como hipótesis que el estudio detallado del proceso de inyección
de plásticos en moldes metálicos, de los visores de los filtros de aceite y de combustible de
los tractores VENIRAN, permitirá desarrollar el diseño de los moldes, adecuado a las
3
características de un nuevo material que garantice las propiedades mecánicas requeridas
para el tipo de actividad prevista.
El Objetivo general del trabajo será, diseñar y comprobar mediante herramientas CAD/CAE,
el molde de inyección de plásticos para la fabricación de los visores de los filtros de aceite y
de combustible de los tractores VENIRAN.
Las Tareas a desarrollar en la investigación serán:
1. Estudio de la bibliografía especializada para dominar la tecnología relativa a
procesos de inyección de plásticos en moldes metálicos.
2. Estudio detallado de las propiedades físico-mecánicas de las piezas utilizadas
como patrones para el desarrollo del nuevo producto.
3. El dominio de diversos software CAD/CAE especializados en el análisis, diseño y
fabricación de moldes de inyección de plásticos.
4. Elaboración del diseño preliminar del molde en un sistema CAD profesional.
5. Simulación del proceso de inyección de los visores de los filtros de aceite y
combustible, variando los diferentes parámetros que intervienen en el proceso.
6. Diseño final del molde en un sistema CAD profesional.
Como novedad, la investigación logra el estudio detallado de la pieza hasta el diseño del
herramental para su producción, incluyendo la simulación de las distintas etapas del proceso
de inyección dentro del molde, todo con el uso de herramientas CAD/CAE profesionales y
especializadas en la temática de la inyección del plástico.
Resultados esperados:
Este trabajo logró una propuesta de diseño del molde de inyección para los visores de los
filtros de aceite y de combustible de los tractores VENIRAN, con parámetros eficientes de
explotación comprobados a partir de la simulación de las diferentes etapas del proceso de
inyección.
4
Capítulo 1: Estado del arte del proceso de diseño de moldes de inyección
para plásticos.
El diseño de una pieza o artículo de plástico es un proceso de gran complejidad en el que el
diseñador, además de conocer los requerimientos funcionales de la pieza, debe conocer y
estar familiarizado con las propiedades de los materiales plásticos, el proceso de
transformación, así como las condiciones a que estará sometida la pieza durante su vida en
servicio. (Gordillo 1997)
1.1– Procesos de transformación del plástico
Osswald y otros autores plantean que en la industria de los plásticos se utilizan varios
procesos para su transformación, los cuales se mencionan a continuación. Esta clasificación
de los procesos de transformación se basa en los cambios del estado que sufre el plástico
dentro de la maquinaria. Aquí podemos encontrar las siguientes divisiones: (Osswald 2008)
Procesos Primarios: El plástico es moldeado a través de un proceso térmico donde el
material pasa por el estado líquido y finalmente se solidifica. Como ejemplos tenemos:
- Extrusión
- Inyección
- Soplado
- Calandreo
- Inmersión
- Rotomoldeo
- Compresión
Procesos Secundarios: En estos procesos se utilizan medios mecánicos o neumáticos
para formar el artículo final sin pasar por la fusión del plástico.
- Termoformado
- Doblado
- Corte
- Torneado
- Barrenado
5
1.1.1 - Moldeo por extrusión
Hartmann es uno de los autores que tratan este tipo de moldeo por extrusión donde se utiliza
un transportador de tornillo helicoidal que lleva el polímero desde la tolva, a través de la
cámara de calentamiento, hasta la boca de descarga, en una corriente continua. A partir de
gránulos sólidos, el polímero emerge de la matriz de extrusión en un estado blando. Como la
abertura de la boca de la matriz tiene la forma del producto que se desea obtener, el proceso
es continuo. Posteriormente se corta en la medida adecuada.
Los barriles de extrusión con zona de alimentación acanalada ofrecen, con muchas resinas,
productividades que son entre 20 y 40% más altas, por cada revolución, que las que se
pueden obtener en un barril del mismo diámetro pero con una superficie interior lisa.
La sección de alimentación de un extrusor de 3.5 pulgadas de diámetro puede contener
desde ocho hasta 18 canales distribuidos uniformemente alrededor del barril en la zona de
alimentación. En general las resinas de mayor viscosidad, como el HMW-HDPE o
polipropileno, se benefician cuando el número de canales es mayor. Cuando esta tiene una
viscosidad baja, es preferible contar con un número reducido de canales. Si se emplean
demasiados canales, la resina puede ser alimentada a una velocidad tan alta hacia la zona
de compresión que se pueden presentar ineficiencias en el proceso de fundición de la resina
y problemas de mezclado de la misma. (Hartmann, 2002)
Las secciones de alimentación están diseñadas con camisas de agua de enfriamiento para
proporcionar un flujo intenso de agua alrededor de la abertura de alimentación y se extiende
hacia la sección acanalada. Esto previene que la resina se funda en los canales. Por el
contrario, Jüntgen demostró que para reducir la acción de alimentación forzada de los
canales y disminuir la función de bombeo del extrusor para materiales como el nylon o
policarbonato, se puede aplicar calor (de 90 a 150 C) en los canales. Esto inicia la fundición
de la resina y evita un aumento peligroso de la presión hacia el final de los canales.
(Jüntgen, 2000)
6
1.1.2 - Moldeo por soplado
El moldeo por soplado es un proceso utilizado para fabricar piezas de plástico huecas
gracias a la expansión del material. Esto se consigue por medio de la presión que ejerce el
aire en las paredes de la preforma. Este proceso se compone de varias fases, la primera es
la obtención del material a soplar, y luego la fase de soplado que se realiza en el molde que
tiene la geometría final; puede haber una fase intermedia entre las dos anteriores para
calentar el material si fuera necesario. Seguidamente se enfría la pieza y por último se
expulsa. Para facilitar el enfriamiento de la pieza los moldes están provistos de un sistema
de refrigeración lo que incrementa el nivel productivo.
Los materiales empleados para el proceso de soplado pertenecen a la familia de los
termoplásticos. Esto se debe a que se necesita que el material tenga un comportamiento
viscoso y se pueda deformar cuando tenga una temperatura determinada, pues de otra
forma la presión ejercida por el aire inyectado no podría expandir el material por la cavidad
del molde. Los principales termoplásticos utilizados dependen de la técnica empleada para
extrusión-soplado, y son PEBD, PEAD, PVC-U, PS, PP, PA y ABS. Los utilizados en la
técnica de inyección soplado son todos los empleados en extrusión-soplado y además el PE
cristal y PET.
Este proceso se utiliza habitualmente para envases y contenedores, como botellas, garrafas
sin asa, garrafas con asa hueca, bidones, etc. También pueden fabricarse piezas
relativamente grandes, como toboganes o tanques de grandes dimensiones. Sin embargo, si
el número de piezas no es muy elevado, empieza a ser recomendable el moldeo rotacional,
pues la inversión a realizar es bastante menor. (Osswald y Giménez 2008)
1.1.3 - Moldeo por compresión
Sarmiento plantea que el moldeo por compresión es un proceso de conformado de piezas en
el que el material, generalmente un polímero, es introducido en un molde abierto al que
luego se le aplica presión para que el material adopte la forma del molde y calor para que el
material reticule y adopte definitivamente la forma deseada.
7
En algunos casos la reticulación es acelerada al añadir reactivos químicos, por ejemplo
peróxidos. Se habla entonces de moldeo por compresión con reacción química. También se
utiliza este proceso en materiales compuestos, por ejemplo, plásticos reforzados con fibra de
vidrio. En este caso el material no reticula, sino que adopta una forma fija gracias a la
orientación imprimida a las fibras durante la compresión.
El moldeo por compresión se utiliza en forma común para procesar compuesto de madera y
plástico, obteniendo un material económico y durable que generalmente se usa en techos,
pisos y perfiles en diseño de jardines. El moldeo por compresión es el método menos
utilizado en la obtención de piezas. (Sarmiento, 1992)
1.1.4 - Rotomoldeo
El Rotomoldeo o Moldeo Rotacional es un proceso de manufactura o transformación de
plásticos muy versátil que permite posibilidades de diseño ilimitadas con un bajo costo. Este
se inicia con uno o varios moldes que son colocados en una máquina de rotomoldeo la cual
cuenta con los mecanismos y etapas de calentamiento, enfriamiento, cargue y descargue.
Una cantidad de resina previamente pesada se coloca en el molde, el cual es sometido al
proceso de calentamiento bien sea en un horno de convección de aire, o mediante un
sistema de flama abierta.
Durante el calentamiento el molde es rotado biaxialmente en un eje principal y un eje
secundario o mediante un sistema de rotación y basculado. La resina se funde al contacto
con el molde caliente y cubre toda la superficie interna del mismo. Una vez finalizado el ciclo
de calentamiento, el molde pasa a la etapa de enfriamiento, siempre en rotación, para
garantizar una pared uniforme de la pieza. Culminado el enfriamiento se abre el molde y se
extrae la pieza para iniciar todo el ciclo.
El rotomoldeo ofrece ventajas de diseño sobre otros procesos de transformación de
plásticos. Con un diseño adecuado, artículos fabricados de otros materiales y con otros
procesos que necesitan ensamble, pueden ser fabricados en una sola pieza mediante
rotomoldeo. Si se requiere mayor resistencia en la pieza se pueden añadir costillas de
refuerzo en el diseño. (Lobo 2007)
8
1.1.5 - Moldeo por inyección
Según Mengues y otros autores el moldeo por inyección consiste en un sistema de mezclado
y fusión de una resina plástica, diseñado para expulsarla a alta presión una vez que se
encuentre fundida hacia un molde metálico en cuya cavidad o cavidades se encuentre la
forma de la pieza deseada. Este molde permanece cerrado por el sistema de alta presión de
la máquina que evita que se abra al recibir el plástico fundido. Una vez lleno el molde,
transcurre un lapso de tiempo para enfriar la pieza. Cuando la pieza está lista es expulsada
del molde. (Mengues y Mohren, 2004)
1.2– Clasificación de los Moldes de Inyección
Según Battenfeld en el artículo Injection Moulding Process, los moldes de inyección se
clasifican de variadas formas; atendiendo a su tamaño, en grandes y pequeños; por el
número de cavidades, pueden ser de una sola cavidad y de múltiples cavidades; por la forma
de trabajar, estos pueden ser manuales, semiautomáticos y automáticos y por el tipo de
construcción:
1. De dos mitades o platos: En este tipo de moldes, se identifican fundamentalmente
dos partes, una fija y la otra móvil.
2. De tres placas: En el molde de tres placas se obtiene el producto en un nivel y la
colada por separado en otro nivel. Se tiene la ventaja de un llenado parejo a todas las
cavidades, debido a que la nariz se "mete" al interior del molde procurando que no salga
nada de colada. El canal de llenado es del tipo trapezoide con lo que se facilita su caída.
3. Sin sobrantes: El molde sin sobrantes tiene muchas variables y su objetivo es el de
inyectar solo partes útiles. En este tipo de moldes desde el punto de vista ecológico no
existe desperdicio de energía puesto que no se calienta plástico de más, no tenemos
que enfriar coladas y no tenemos nada que moler, etc. (Battenfeld, 2003)
4. Moldes de dos bloques: La característica principal de estos moldes es que tienen un
solo plano de partición. La entrada del material plástico a la cavidad se hace
lateralmente, y las piezas moldeadas salen adheridas a la mazarota.
5. Moldes de tres bloques sencillos: La disposición de los canales de alimentación es
diferente, y la alimentación no se hace de forma lateral sino por el punto central en la
9
parte inferior de la cavidad. Tiene un bebedero de pequeña longitud y al abrir la máquina
la mazarota no sale adherido a las piezas, por lo que no es necesaria una operación
posterior de desprendimiento de los productos moldeados. Estos moldes están
constituidos por un bloque móvil, uno fijo y otro intermedio.
6. Moldes de tres bloques con dos niveles de inyección: Se caracterizan por tener
cavidades tanto en el bloque fijo como en el bloque móvil, lo que permite un gran número
de piezas inyectadas simultáneamente. Se utilizan especialmente para fabricar
productos de poco peso y gran área, por lo que permiten aprovechar al máximo la
capacidad de inyección de la máquina. (Dealey, 2002)
La norma DIN E 16 750 «Moldes de inyección para materiales plásticos» contiene una
división de los moldes según el siguiente esquema:
Molde estándar (molde de dos placas),
Molde de mordazas (molde de correderas),
Molde de extracción por segmentos,
Molde de tres placas,
Molde de pisos (molde sándwich)
Molde de canal caliente.
Según el sistema de alimentación: (Gómez 1989 y Rodríguez 2007)
1. Alimentación directa sencilla: El material plástico que viene de la inyectora fluye
dentro del molde directamente, desde el bebedero hasta la cavidad. Este tipo de
alimentación se utiliza principalmente para fabricar productos grandes o con paredes
gruesas en moldes de una sola cavidad. En estos moldes se mantiene la presión de
inyección hasta que el producto se haya solidificado completamente y la inyección del
material se hace fácilmente sin gran oposición al flujo, lo que es conveniente cuando se
trabajan plásticos viscosos.
2. Alimentación directa con precámara: Permite eliminar casi totalmente la mazarota por
lo que es más empleada en los diseños modernos. Este tipo de alimentación se utiliza
para la producción de artículos con paredes delgadas y de ciclo rápido. En moldes de
una sola cavidad permite producciones totalmente automáticas y debido a que el punto
10
de inyección en la cavidad es tan pequeño, se eliminan los rechupes en la superficie
moldeada por diferencias de espesores.
3. Alimentación indirecta: Las cavidades no están conectadas directamente con el
bebedero, sino a través de canales de alimentación. La alimentación indirecta puede ser
lateral o central y permite la producción de varios artículos simultáneamente, utilizando
varias cavidades.
4. Alimentación con canales aislados: Se utiliza para la producción en moldes
automáticos de artículos de paredes delgadas y poco peso, y tiene la limitante de que
solo sirve para ciclos cortos no mayores de veinte segundos. Permite una economía de
material puesto que no hay mazarota como en el caso de la alimentación indirecta y
permite trabajar automáticamente moldes con varias cavidades y el producto moldeado
sale libre de residuos.
5. Alimentación con canales calientes: Los canales calientes constituyen un sistema
moderno de alimentación de moldes automáticos con cavidades múltiples que permiten
trabajar en ciclos muy cortos, y no hay residuos ni mazarotas por lo que se economiza el
material y el tiempo de producción de los artículos. Se pueden trabajar artículos de
mayores dimensiones que los que se procesan por el sistema de canales aislados.
Según el sistema de extracción se clasifican en: moldes con varillas extractoras, moldes con
placas extractoras, moldes con extracción por tirantes, moldes con extracción por aire
comprimido, y moldes con extracción por desenrosque.
1.3 – Funciones del molde de inyección y ciclo de moldeo.
Según Gil García, para poder diseñar correctamente un molde es necesario conocer
primeramente las funciones, partes de un molde y el ciclo de moldeo. El ciclo de moldeo está
conformado por las siguientes fases:
- Fase I inyección: el material derretido es inyectado en el molde cerrado, el cual se
comprime por las altas fuerzas ejercidas por la unidad de cierre, de esta forma el
material fundido no puede salir de la cavidad. El plástico fundido es inyectado desde
la unidad de plastificación hasta la cavidad de moldeo por la acción de un tornillo
recíproco.
11
- Fase II presión mantenida: durante esta fase la presión del plástico fundido se
mantiene para compensar las contracciones sufridas con el enfriamiento.
- Fase III expulsión: cuando el material se ha solidificado la unidad de inyección se
separa del molde. El molde permanece cerrado hasta que la pieza moldeada tiene la
temperatura adecuada para ser expulsada.
En cada una de estas fases es necesario tomar en cuenta varios factores para que el
moldeo se lleve a cabo con éxito. Los factores más importantes se mencionan a
continuación. Durante la Fase I de moldeo es necesario que la fuerza dentro de la cavidad
producida por la presión de inyección sea menor a la fuerza de cierre. (Gil, 1997)
1.4 – Partes del Molde de Inyección.
Para poder diseñar un molde es necesario conocer las partes que lo conforman, sus
funciones y clasificación, según su funcionamiento o tipo de piezas que se moldean en ellos.
Para la producción de piezas en un solo ciclo de moldeo, se necesita que el molde
contenga una o varias cavidades. La tarea básica del molde es acomodar y distribuir el
plástico fundido en las cavidades, enfriarlo, solidificarlo y finalmente expulsar el plástico
moldeado. Estas tareas son realizadas por los siguientes sistemas:
- Sistema de canales y de colada.
- Sistema de cavidades y ventilación.
- Sistema de trasferencia de calor.
- Sistema de expulsión.
- Sistema de localización y alineación.
- Sistema de montaje y placas.
- Sistema de acomodación de fuerzas.
- Sistema de transmisión de movimiento.
Los sistemas mencionados anteriormente son subsistemas de una máquina de inyección, la
cual está conformada por las siguientes partes:
12
1- La Unidad de cierre: Es principalmente el lugar
donde se pone el molde. Una unidad de cierre por
muy grande que sea solo tendrá un 10% de su
fuerza de cierre para ejercer la apertura. Entre las
principales características de la unidad de cierre se
destacan la:
Fuerza de cierre
Altura máxima del molde
Carrera de apertura
Espacio entre barras.
Existen varios tipos de cierre, los más conocidos son el de rodillera y el de tipo hidráulico.
Aunque el primero se mueve con un pequeño cilindro hidráulico, se le considera cierre tipo
mecánico de rodillera. La función principal de la unidad de cierre es la de abrir y cerrar el
molde. También su función es la de mantenerlo cerrado durante la inyección.
2- La unidad de inyección: Permite introducir el
material plástico al interior del molde. La presión de
inyección permanece más o menos constante
mientras que la velocidad de inyección aumenta con
el tamaño de la máquina. En la unidad de inyección
tenemos varios componentes:
Diámetro del husillo
Volumen a inyectar
Presión de inyección
Relación L/D
Velocidad máxima del husillo
Velocidad de inyección
3- Base o bancada: En ella se encuentra la instalación hidráulica y se instalan las guías
para la prensa de cierre y para alinear la unidad de inyección. Por eso en máquinas
grandes la bancada a petición de algunos clientes puede desaparecer.
Figura 1.1 Unidad de cierre
Figura 1.2 Unidad de Inyección
13
4- El moto hidráulico: Ayuda a mover al husillo durante la recarga de material. La velocidad
se mide en vueltas por minuto o mejor conocido como R.P.M. Este sólo gira para cargar y
no al momento de la inyección. El motor hidráulico al hacer girar al husillo, aporta mucho
calor al plástico por fricción.
5- El cañón o barril: Lleva en su interior al husillo y en el
exterior se instalan las resistencias y los termopares
que aportan, regulan y miden la temperatura necesaria
para el arranque. El cañón o barril proporciona la
superficie de apoyo para que el material se desplace
hacia delante, debiendo existir un ajuste deslizante
entre el cañón.
Cada filete del husillo funciona como un sinfín al arrastrar el material fundido hacia adelante.
En caso de existir demasiada holgura, no se logra la presión de inyección necesaria y el
tiempo de recarga se prolonga.
6- El husillo: Es el encargado de trasladar el
material desde la tolva a la cámara de
dosificación y en ese traslado lo compacta con
el fin de quitarle los gases. Al mismo tiempo y
sobre todo en la zona más estrecha,
homogeniza la temperatura y dispersa los
pigmentos.
Al husillo se le divide en tres zonas:
Traslado
Compactado
Homogenizado.
1.5 – Elementos Normalizados en la Construcción de Moldes
Según Rodríguez y otros autores para conseguir una fabricación racional de moldes de
inyección de plástico se pueden aplicar una larga serie de elementos normalizados con un
Figura 1.4 Zonas importantes del husillo
Figura 1.3 Cañón o Cilindro
14
elevado grado de prefabricación. A ellos pertenecen elementos intercambiables como:
(Rodríguez 2007, Norma Danly 2005)
Placas del molde, placas de fijación
Insertos
Elementos de guía y de centraje
Casquillos y extractores cilíndricos
Sistemas de fijación rápida
Bloques de canal caliente
Boquillas de canal caliente
Elementos de calentamiento
Cilindros de accionamiento, etc.
1.6 – Diseño de Moldes en Sistemas CAD
La tecnología CAD se encuentra ya en una fase de madurez. Su utilidad es indiscutible y han
abierto posibilidades para el rediseño y fabricación, impensables sin estas herramientas.
Un buen programa CAD no sólo dispone de herramientas de creación de superficies, sino
también de posibilidades de análisis y verificación de las mismas, entendiendo por
superficies correctas aquéllas cuyos enlaces entre ellas son continuos en cuanto a tangencia
y curvatura, y sin contener zonas donde se ha perdido continuidad de curvatura. Estos
métodos expuestos corrigen alrededor del 90% de los defectos que puedan existir. (Serrano)
Existen gran cantidad de sistemas CAD que tratan el diseño de moldes de forma particular,
como una de sus opciones. Entre estos se destacan:
- Pro/ENGINEER Expert Moldbase Extension (EMX).
Pro/ENGINEER es una herramienta complementaria imprescindible para los fabricantes de
moldes y creadores de herramientas en la que se eliminan las laboriosas y pesadas tareas
de conversión de datos que habitualmente alargan el proceso de desarrollo de los productos.
Permite a los usuarios crear diseños de placas de molde en el conocido entorno 2D, y
posteriormente genera automáticamente modelos 3D que sacan partido de las ventajas que
aporta el diseño tridimensional. (Figura1.5)
15
- Pro/ENGINEER EMX agiliza el proceso de diseño gracias a su exclusiva interfaz gráfica,
que ofrece una visualización previa rápida y en tiempo real antes de colocar
automáticamente el conjunto o componente 3D. Una vez colocados los componentes, las
operaciones como los cortes de alojamiento y los agujeros taladrados y roscados, se crean
automáticamente en las placas y componentes adyacentes apropiados, con lo que se
eliminan las tediosas y repetitivas tareas de descripción detallada de moldes. EMX también
permite a las empresas fabricantes de moldes capturar sus propios estándares exclusivos
de diseño y sus prácticas recomendadas directamente en componentes y conjuntos de
moldes.
Principales ventajas
1. Obtiene un rendimiento de la inversión inmediato basado en un importante aumento
de productividad.
2. Captura las normas de diseño de la empresa y las prácticas recomendadas
directamente en los componentes y conjuntos de moldes para conservar la
experiencia de diseño de moldes de su empresa.
3. Facilita la ingeniería simultánea entre diseño y fabricación.
4. Elimina la conversión de datos mediante una aplicación nativa de Pro/ENGINEER
completamente asociativa.
Figura 1.5 Molde diseñado en el Pro/ENGINEER
16
5. Los cambios de última hora se incorporan con total facilidad en el ciclo de diseño, ya
que las modificaciones se actualizan automáticamente.
6. Reduce los costes de desechos mediante la simulación de interferencias y utiliza
componentes estándar.
7. Reduce la curva de aprendizaje por medio de documentación y tutoriales intuitivos.
- CATIA de Dassault Systémes.
CATIA V5 soporta todo el proceso de diseño y fabricación de moldes desde su concepción
hasta las pruebas preliminares: producción y soporte. La solución proporciona aplicaciones
dedicadas, funciones orientadas a molde y objetos para optimizar y acelerar el diseño de
moldes, con una interfaz de aplicación fácil de utilizar e intuitiva que permite aumentar
rápidamente la productividad de los usuarios, tanto de expertos como ocasionales. La
creación de montajes asociativos también permite efectuar cambios tardíos en los diseños
para su entrega simultánea, con la modificación rápida y fiable de productos y herramientas.
CATIA V5 incluye aplicaciones exclusivas muy especializadas que se han desarrollado
específicamente con el diseño de moldes en mente. El resultado es un desarrollo rápido, un
ahorro de tiempo, una reducción de costes y una mejora de la calidad.
17
Figura 1.6. Módulo de moldes en el CATIA v5.
Ventajas de CATIA V5 para el diseño y fabricación de moldes:
* Aplicaciones CATIA V5 específicas, desarrolladas con los fabricantes de moldes más
innovadores.
* Una única solución para cubrir todo el proceso, desde el diseño de moldes hasta su
fabricación.
* Alto nivel de automatización de las operaciones de diseño y fabricación de moldes.
* Capitalización de los conocimientos y la experiencia de la empresa para permitir
compartir y reutilizar las mejores prácticas.
* Actualización automática de todas las operaciones de molde y fabricación cuando
cambia el diseño.(www.3ds.com/)
18
- Cimatron de Cimatron Group.
Cimatron es el módulo que acelera el diseño y ensamblaje de moldes complejos utilizando
componentes estándares o definidos por el usuario. Contiene un conjunto de herramientas
de diseño 3D fáciles de usar y con una potencia sin igual. El entorno unificado sólido-
superficies-alámbrico permite al usuario manipular archivos importados o diseñar piezas con
la misma facilidad de uso. A través de la etapa de modelado, proporciona herramientas
integradas que le permiten realizar la separación de la geometría de pieza, encontrar o
realizar cambios de ingeniería o detallar elementos del molde y electrodos. (Figura 1.7)
Puede seleccionar componentes sólidos y paramétricos 3D a partir de catálogos estándares
o creados por el usuario. Dispone de un amplio abanico de componentes, incluyendo guías,
columnas, centradores, tornillos y canales de documentación. Crea automáticamente cajeras
y alojamientos para los componentes en las placas e incorpora valores consistentes al
importar componentes de catálogo.
Presenta planos de conjunto del molde y detallados de cada placa. Incluye una aplicación en
la creación de programas de mecanizado para el taladrado automático de placas.
(www.cimatech.com)
Figura 1.7. Módulo de moldes en el Cimatron
19
- Inventor de Autodesk.
El software de diseño mecánico en 3D Autodesk Inventor proporciona herramientas CAD de
productividad y comunicación de diseños que le ayudan a cometer menos errores, a
comunicarse con más eficacia y a terminar diseños de productos más innovadores en menos
tiempo. El modelo de Inventor es un prototipo digital 3D exacto que le permite validar la
forma, el ajuste y la función de un diseño mientras trabaja, y reúne los flujos de trabajo
paramétricos y de modelado directo con el objetivo de tener siempre la herramienta idónea
para cada tarea.
En las nuevas versiones 2010 y 2011 se garantiza una alta robustez en el desarrollo de las
placas del molde y sus cavidades, una simulación dinámica de procesos de ensamble y
trabajos de molde y una colección completa de catálogos de proveedores con componentes
y moldes básicos normalizados (SENCO, 2010). Además permite un enlace directo con los
resultados obtenidos en el MoldFlow al utilizar de forma interactiva los datos relativos al
diseño del molde.
Inventor le ayuda a:
- Integrar información de AutoCAD y datos 3D en un único modelo digital y crear una
representación virtual del producto final.
- Dinamizar los proyectos que requieren datos CAD de terceros.
- Elevar la productividad al automatizar los flujos de trabajo de diseño repetitivos.
- Mejorar la colaboración con documentos precisos en 2D y herramientas de
visualización en 3D.
- Intercambiar información de diseño con seguridad y eficacia gracias a la gestión de
datos integrada.
- Optimizar la selección de materiales en función del impacto medioambiental, el coste
y el rendimiento para tomar mejores decisiones de diseño sostenible.
En Autodesk Inventor Professional se han integrado estrechamente herramientas de análisis
de tensión y de simulación de movimiento, que son fáciles de usar y ayudan a prever cómo
funcionará el diseño en condiciones reales para que pueda sacar mejores productos al
mercado en menos tiempo. Autodesk Inventor Professional también automatiza facetas
claves del diseño de moldes de inyección para piezas de plástico, trazados complejos de
20
tuberías y conductos, y diseños de cables y mazos eléctricos, lo que significa menos errores
y más ventajas sobre la competencia.(www.autodesk.es)
1.8. Módulo del Autodesk Inventor
- IMOLD para Solid Works.
IMOLD para Solid Works se destaca hoy como un software que ofrece soluciones óptimas a
las necesidades crecientes y complejas de los diseñadores de moldes en todo el mundo. Es
una poderosa herramienta de Solid Works CAMD completamente integrado para simplificar
y automatizar el proceso de diseño de moldes. Apoyándose en Solid Works, captura el
conocimiento de los procesos específicos de ingeniería de moldes para proporcionar a los
diseñadores expertos herramientas altamente eficientes y guía, paso a paso, el proceso de
diseño de moldes completa.
Ofrece, además, una integración sin precedentes a los actuales sistemas de fabricación para
reducir drásticamente el calendario de entrega del molde. La gestión de recursos del sistema
optimizado en IMOLD permite a los diseñadores profesionales trabajar en los ensambles de
moldes más grandes sin ser obstaculizado por los procesos del sistema lento (Figura 1.9).
21
Figura 1.9 Molde diseñado en IMOLD para Solid Works.
Algunos pasos a seguir para el diseño de moldes en IMOLD.
- Preparación de datos
Se utiliza para preparar el modelo para el diseño del molde. Uno de los aspectos más
útiles de esta función es la posibilidad de crear una pieza derivada, sin cambiar el
modelo original. Esta herramienta también se utiliza para la orientación correcta de los
componentes durante la colada.
- Proyecto de Control
Entre varias cosas, el proyecto del módulo de control permite al diseñador elegir las
unidades y el tipo de materiales (plásticos, por ejemplo), a lo que automáticamente
sugiere un factor de la contracción, y en caso de ser necesario se puede sustituir por
cualquier cantidad sin dimensiones definidas por el usuario.
- Diseño de diseño
Gracias a este módulo es mucho más fácil el diseño de varios moldes. Establecida en
las etapas anteriores de la matriz se pueden repetir varias veces y se encuentran en
el orden constructor deseado.
- Refrigeración de diseño
Además, IMOLD proporciona herramientas intuitivas para el diseño de canales de
refrigeración de la configuración espacial compleja. En este caso, el constructor tiene
22
la oportunidad de considerar también los aspectos tecnológicos - tales como la forma
de perforar los agujeros para el sistema de refrigeración. (www.wiaderko.net)
1.7 - Etapas de diseño de un molde.
El proceso de diseño para moldes de inyección es complejo y existen varios puntos que se
deben de tomar en cuenta cuando se desea realizar un diseño completamente nuevo, ya
sean a partir de los dibujos de una pieza o un modelo físico de la pieza que se desea
moldear. A continuación se mencionan las etapas para el diseño de un molde.
1. Análisis de la geometría de la pieza.
2. Estudio de las líneas de partición y de los negativos
3. Determinar los mecanismos de expulsión
4. Definir el sistema de inyección
5. Definir el sistema de expulsión
6. Determinar el número de cavidades
7. Definir el circuito de refrigeración
Varios autores recomiendan que el diseñador esté al tanto de los siguientes puntos antes de
comenzar el proceso de diseño.
Características de moldeo del material a utilizar.
Cantidad de piezas
Cuál será el ciclo de moldeo
Como será utilizado el producto moldeado.
Tolerancias de ensamble de ser necesarias.
Datos de contracción.
Ángulos de salida
Tipo de sistema de canales (canales fríos, canales calientes).
Tipo de molde que se usará (2 placas, 3 placas).
Localización de puntos de inyección.
Acabados superficiales
Número de cavidades
23
Características de la máquina con la que se cuenta.
Tipo de sistema de expulsión.
Una vez que se cuenta con todos estos datos es posible comenzar con el proceso de diseño
del molde.
- Análisis de la geometría de la pieza: Para realizar un proyecto de un molde se ha de
empezar estudiando su modelo y las líneas que lo definen.
- Estudio de las líneas de partición y de los negativos: Será importante encontrar el
sentido y el ángulo de desmoldeo que contenga el menor número de negativos y que estos
sean lo más fácil posible de desmoldar de una manera mecánica. También determinar qué
superficies quedarán en el lado de expulsión y cuáles permanecerán en el lado de
inyección para evitar marcas no deseadas en algunas superficies.
- Determinar los mecanismos de expulsión: Calcular el ancho y la profundidad máxima
que tienen los negativos y poder así determinar las dimensiones de los mecanismos
móviles que contendrá el molde para extraerlos.
- Definir el sistema de inyección: Es uno de los puntos más importantes debido a que
puede determinar el tipo de molde estándar a escoger.
- Definir el sistema de expulsión: Influye principalmente en el hecho de alojar la pieza en el
lado de expulsión del molde para poder ser extraída mediante expulsores.
- Determinar el número de cavidades del molde (número de piezas que ha de realizar el
molde en cada inyectada), que será muy importante para determinar la producción
estimada.
- Definir el circuito de refrigeración: En la mayoría de los ocasiones consiste en la
incorporación de un circuito de taladros en los postizos de la figura, en las correderas y en
aquellas placas que necesitan evacuación de calor. (Gómez 1989)
24
1.8 - Metodología para el Diseño de Moldes.
Según la totalidad de los autores analizados, el diseño de moldes es una tarea altamente
especializada realizada siempre por expertos, lo que implica el uso de una terminología y
metodología de trabajo muy específicas.
Las acciones que han de realizarse durante el proceso son muy variadas y complejas, y
durante su ejecución determinarán los diferentes estados del problema, al señalar las
principales etapas que siguen en el diseño de los mismos, para ver realmente la cantidad de
factores que intervienen. (Gil, 1997).
Según lo planteado por Rodríguez Díaz en la tesis “Metodología para el diseño de moldes
por inyección”, los pasos a seguir para realizar los cálculos para el diseño de un molde son
los siguientes:
1. Clasificación del artículo de acuerdo a su tamaño.
- Pequeños
- Medianos
- Grandes
Para la clasificación del artículo se tienen en cuenta dos aspectos fundamentalmente, estos
son el espesor de pared y el peso del artículo siendo este último el que predomina.
2. Clasificación de acuerdo a su complejidad.
De acuerdo a su complejidad los artículos plásticos se pueden clasificar en Simples o
Complejos.
- Complejos: Son los que tienen roscas exteriores e interiores, insertos metálicos,
orificios o resaltes transversales al eje longitudinal del artículo.
- Simples: Los que carecen de los requisitos de los complejos.
3. Ciclo de moldeo.
El ciclo de moldeo no es más que la sumatoria de una serie de tiempos que tienen en cuenta
el período de inyección del plástico, el enfriamiento del molde y el tiempo de pausa, donde
se incluye abrir, cerrar y extraer la pieza de la máquina durante el proceso.
25
3a. Tiempo de inyección en función del peso del artículo.
El peso del artículo es un factor determinante en el cálculo del tiempo de inyección, pues
tiene en cuenta el valor total de la masa a inyectar, con una influencia decisiva sobre el ciclo
de moldeo, el número de cavidades y la selección de la máquina inyectora, debiendo
considerarse como parámetro indispensable para el régimen tecnológico de la pieza a
moldear.
3b. Tiempo de pausa.
El tiempo de pausa forma parte del ciclo de enfriamiento y tiene en cuenta el espacio de
tiempo invertido en abrir, cerrar y extraer la pieza. Este parámetro influye significativamente
en producciones grandes porque cuando la extracción de la pieza se realiza de forma
manual, puede disminuir la producción en grado significativo.
3c. Cálculo del tiempo de frío (Método FALTIN).
Este método propone, de una forma moderada, el cálculo del tiempo de frío, lo cual es un
parámetro determinante en el régimen de moldeo de una pieza plástica. Por tanto es
importante recomendar que las tecnologías de moldeado nunca estén por debajo de este
cálculo pues el número de defectos en las piezas pueden tender a crecer.
4. Cálculo del número de cavidades.
Depende principalmente de los factores siguientes:
Cantidad de artículos a producir.
Tiempo necesario para hacer la producción.
Máquina de inyección.
Para las producciones pequeñas en el orden de 1000 a 10000 unidades se debe construir
un molde de una cavidad. Para producciones mayores de 10000 unidades se hace
necesario construir los moldes con más de una cavidad, además de tener definida la
máquina de inyección para determinar el número óptimo de cavidades necesarias.
El cálculo de las cavidades.
1. En relación con la capacidad de inyección.
2. En relación con la fuerza de cierre.
3. En relación al tamaño del molde
26
5. Cálculo de enfriamiento para molde de inyección de plástico:
Cálculo de la cantidad de calor cedido (QCT)
Aclaración
La cantidad de calor absorbida por el molde depende de:
La capacidad de transmisión de calor del plástico.
Calor cedido por la masa plástica a la superficie del molde.
La conducción de calor cedido a las vías de enfriamiento del molde.
1.9 – Análisis de la pieza
Serrano plantea que el propósito inmediato de la simulación de los procesos, es permitir que
el diseñador realice evaluaciones de desempeño del proceso sin un prototipo de producto
acabado, ni un molde para obtener las primeras muestras del producto. Hasta ahora, el
moldeo por inyección es el más beneficiado con este desarrollo. (Serrano 2010)
Serrano y Ogando plantean que el programa computarizado de simulación puede ser capaz
de entregar modelos de dos y tres dimensiones del producto que se quiere fabricar, bajo
unas condiciones de fabricación que se acercan mucho a las reales. Reconociendo además
que en el caso del moldeo por inyección, el programa de simulación debe conocer de
antemano (Serrano 2010, Ogando 1999):
- la clase y propiedades del material que se propone como materia prima para realizar
la fabricación real.
- la forma del molde con que se desea realizar el proyecto de fabricación, incluyendo:
* la especificación de los puertos de entrada de la resina a la cavidad del
mismo.
* el número de cavidades.
- la definición de los componentes del molde, como es el caso de las condiciones de los
canales de distribución.
27
A cambio de esta información, el programa de simulación le puede indicar al diseñador:
el espesor mínimo de pared con que se debe hacer el producto y la longitud de
llenado que se lograría con la resina especificada.
el tipo más apropiado y balanceado de canales de flujo que puede incluir en el molde.
un análisis de los tipos y tamaños de puertos de entrada que se instalarían en el
mismo.
El programa de simulación puede hacer además:
un análisis de la evolución de la presión del proceso para indicar cuáles son las
causas de pérdida de presión en el molde.
prever los requerimientos de generación de presión por parte de la máquina inyectora.
la duración aproximada de los ciclos del proceso.
1.10 – Programas utilizados para el análisis de moldeo.
Los programas de simulación que existen para el proceso de moldeado por inyección se
dividen en dos grupos generales. Unos permiten hacer análisis simples y rápidos y otros más
complejos que llevan a soluciones en tres dimensiones. Y como un paso más avanzado de
la aplicación de los recursos de simulación computarizada, se cuenta con sistemas de
control de procesos de producción que operan con base en los programas de simulación.
(Bouchat y Engelstein, 1998)
Con el desarrollo computacional los programas actuales realizan análisis de flujo de una
manera rápida y fácil, para predecir la facilidad de moldeo de nuevos productos. La
generación más novedosa de herramientas de simulación incluye los productos:
- ´Part Adviser´ de la compañía MoldFlow Corporation;
- ´3D QuickFill´ y ´Dr. C-Mold´ de C-Mol Incorporated;
- ´FaMold´ y ´MCO´ de Plastics & Computer;
- ´Miniflow´ de The Madison Group; y
- ´Quickflow´ de RJG Associates.
Algunos de estos programas toman como base el diseño CAD del producto y pueden
efectuar los trabajos de simulación simples en computadoras con rendimiento estándar.
28
Todo lo que el usuario tiene que hacer es definir uno o más puertos de entrada a la cavidad,
seleccionar el material y calcular.
Con varios de estos programas se puede llegar al estado de diseño en el cual se pueden
definir:
- las líneas de partición del molde,
- las trampas de aire,
- el tiempo de llenado,
- la extensión de llenado del molde como función del diseño de los puertos de entrada
a la cavidad,
- y la fuerza de cerrado de la prensa.
Los programas de simulación no ofrecen la misma respuesta para todos los tipos de
productos que se moldean por inyección.
El moldeo de piezas con espesores muy altos o que no cuentan con un plano medio obvio,
no puede ser representado de una manera exacta por la mayoría de los programas de
simulación. En estos casos es necesario recurrir a sistemas de simulación en tres
dimensiones.
Los primeros programas comerciales aparecieron a finales de la década del 90 y operan en
computadoras personales de alto desempeño o en estaciones de trabajo para CAD. Se
destacan en el mercado:
- MF/Flow3D - Moldflow Plastics Insight de Moldflow Corporation.
- FaSolid de Plastics & Computer
- C-Mold.
Las simulaciones que hacen uso de un plano medio de simetría se denominan
representaciones de ´2 ½ D´, donde se considera que los planos superiores e inferiores de
la cavidad del molde son las únicas fuentes de generación de esfuerzos cortantes y de calor.
Sin embargo, en los productos que contienen espesores muy grandes, es necesario
considerar que dentro de la masa de la resina fluida que llena el molde, existe una fuente de
generación de esfuerzos cortantes y de calor de fricción. De hecho, se considera que
aquellos productos donde, solamente, unas secciones son de mayor espesor, son buenos
candidatos para el empleo de la simulación en tres dimensiones, puesto que se logran
resultados más ajustados a la realidad.
29
Al igual que en los paquetes de diseño asistido por Computadoras (CAD), las empresas
desarrolladoras de paquetes CAE para el análisis del proceso de Moldeo de plásticos, han
creado sistemas que operan de forma conjunta con las máquinas de inyección:
- MoldFlow Plastics Xpert (MPX) de MoldFlow Corp. MPX tiene tres módulos de
programación que permiten determinar el arreglo de operación de la máquina,
optimizar sus condiciones de moldeo y hacer las correcciones en el proceso durante
el tiempo de producción.
- Knowledge-Aided Molding Machine Setting (KAMMS) de Plastics & Computer.
KAMMS es un programa de computación experto, que hace uso de los resultados de
una simulación de moldeo para seleccionar los parámetros de operación de la
máquina y a la vez, dar una serie de recomendaciones para llevar a cabo el control
del proceso de producción.
- Integrated Molding System (IMS) de la Universidad de Cornell y C-Mold
Todos estos programas tienen la habilidad de emplear un programa de simulación del
proceso de inyección para determinar no solamente las condiciones de operación del mismo
en la planta de producción, sino también la ventana de operación, a través de una serie de
pruebas realizadas con la metodología de diseño de experimentos.
La posibilidad de fijar los parámetros de procesamiento en el marco de una ventana de
operación bien definida, conjuntamente con la posibilidad de llegar a optimizar estos valores,
para luego establecer un patrón de control de la producción, es el objetivo más ambicioso
que se puede definir alrededor de un programa de simulación de procesos. Este objetivo,
ciertamente ya ha sido alcanzado para el proceso de moldeo por inyección.
Para la realización de este trabajo, dependiendo de las características de los visores, se
decidió utilizar el MoldFlow Plastics Insight (MPI), el cual plantea que, para el análisis, el
proceso de cálculo se divide en varias etapas:
1. Importación de la pieza diseñada en un paquete CAD
2. Mallado de la pieza
3. Definir parámetros a analizar
4. Definir el material a utilizar
30
5. Colocación de punto (s) de inyección
6. Establecer los procesos de inyección
7. Definir canales de alimentación y canales de enfriamiento
8. Análisis de la pieza
9. Interpretación de los resultados
Siguiendo este mismo patrón se tratará en el capítulo 2 de este trabajo, el estudio de la
simulación del proceso de inyección del visor de los filtros de aceite y combustible.
31
Conclusiones del capítulo.
Después de realizado el estado de las distintas aplicaciones utilizadas para el estudio del
proceso de diseño de Moldes de inyección de plásticos y teniendo en cuenta la
disponibilidad en el Centro de Estudios CAD/CAM de la mayoría de los software expuestos
durante esta revisión, se presentan las características de la pieza a desarrollar que son los
visores de los filtros de aceite y combustible de los tractores VENIRAN.
- Los visores de los filtros son catalogados como un artículo pequeño, que presenta
poca complejidad en su forma y poco espesor en sus paredes; busca criterios de
resistencia y obliga a realizar el estudio en un sistema de análisis 3D.
- Para el estudio de estos visores se escoge el MoldFlow Plastics Insight de la
compañía MoldFlow Corporation, amparado en licencia estudiantil otorgada por
colaboración al Centro de Estudios CAD/CAM
- A pesar de que el CATIA y el Cimatron tienen módulos de ayudas de diseño de
moldes, la compatibilidad por la facilidad de transferencia de datos entre el MoldFlow
y el Inventor, se decidió utilizar este último programa.
32
Capítulo 2: Análisis del proceso de inyección de la pieza.
El estudio pre fabricación de los moldes es una herramienta imprescindible por el alto nivel
de reducción de costos que implica y cada fabricante de software CAD profesional, incluye
módulos que apoyan el desarrollo y estudio detallado del llenado de los moldes. Por ejemplo,
Solid Works en sus nuevas versiones permite trabajar con un software denominado IMOLD,
Inventor que incluye a partir de las versiones 2009, un módulo de diseño y análisis de
moldes de inyección de plásticos, adquirido bajo la compra de MoldFlow y lo embebe dentro
de él como otra herramienta especializada.
El MoldFlow Plastics Insight (MPI) es una herramienta muy poderosa en el diseño de piezas
de plástico y de moldes para su inyección. Es un programa completo de análisis de
inyección, mediante el cual se obtienen resultados más exactos que con el MoldFlow Part
Adviser (MPA) puesto que incluye parámetros completos de inyección, perfiles de velocidad
y presión e introduce geometrías completas de las coladas, entradas y demás elementos.
Muestra además, análisis de deformación, de contracciones, de acabado superficial. Se
pueden configurar canales de enfriamiento del molde con su diámetro y material, y así
obtener parámetros del líquido refrigerante como gradientes de temperatura, caudal etc. Con
este paquete se puede determinar la manufacturabilidad de una pieza de plástico y todo el
sistema de alimentación del molde. Permite determinar la combinación ideal entre la
geometría de la pieza, el material y las condiciones de procesos con el objetivo de obtener
un diseño óptimo de piezas con mejor calidad.
El paquete permite que un modelo de la pieza creado en un sistema CAD sea analizado.
Para ello se necesita primeramente importar el modelo de la pieza, realizado previamente en
un software de diseño 3D y exportado en un formato Iges. Una vez importado el modelo se
realiza el mallado del mismo, el cual consiste en elementos triangulares (Figura 2.1). El
mallado provee las bases para el análisis en Moldflow y un mallado más fino de la pieza,
mostrará resultados más exactos pero al mismo tiempo se incrementarán los tiempos de
análisis. No obstante a lo anterior, generalmente se permite al sistema que realice de forma
automática el mallado de la pieza, el cual se estructura en diferentes escalas en
dependencia de las transiciones entre una sección y otra y de los diferentes espesores en
cada una de las secciones.
33
Después de preparar la pieza para el analisis, se definen cada una de las etapas restantes
planteadas por el programa para el cálculo y análisis de los diferentes procesos de moldeo
por inyección, los cuales se pueden variar a conveniencia, a fin de obtener las piezas con las
propiedades mecánicas necesarias.
Figura 2.1 Pieza Mallada
2.1 Parámetros que se tuvieron en cuenta en el análisis de la pieza.
Para definir los diferentes parámetros que se tendrán en cuenta durante el análisis de la
pieza, se activa el diálogo que establece las condiciones de llenado, flujo, y sistemas de
refrigeración. También muestra donde la mejor localización de los puntos de inyección,
llenado rápido, etc. permitiéndose activar uno a la vez.
34
Figura 2.2 Selección de Secuencia de análisis.
2.2 Selección del Material.
La selección del material de los visores se realizó teniendo en cuenta las propiedades del
material que presentaban anteriormente estas piezas por lo que se determinó que eran de
Polimetil – Metacrilato, el cual se obtiene a partir del acetileno y se caracteriza por: su
extraordinaria transparencia, peso específico el cual es de 1,18 kg/dm3, y se colorea a
voluntad. Además, arde rápidamente, con el envejecimiento se amarillenta ligeramente,
soporta hasta 80°C, su producto más conocida es el plexiglás y se emplea para placas
transparentes de carrocería, cristales de faros y tapas de relojes (Ver tabla 1.1). Para la
sustitución de este material se tuvo en cuenta la densidad del material, transparencia y
propiedades mecánicas. Por estas características se decidió tomar el Policarbonato, los
cuales son un grupo de termoplásticos fáciles de trabajar, moldear y termoformar, y son
utilizados ampliamente en la manufactura moderna.
El nombre "policarbonato" trata de polímeros que presentan grupos funcionales unidos por
grupos carbonato en una larga cadena molecular. Son derivados del fenol, se mecanizan
bien, presentan alta resistencia a la humedad, su permeabilidad a la luz es buena (es
transparente), se colorea a voluntad, son auto extinguible en presencia del fuego, es un
material de moldeo por excelencia y puede tomar la forma de películas, perfiles extruidos,
recubrimiento, fibras o elastómeros. Con ésta resina se construyen partes de aviones,
35
automóviles, máquinas industriales, reglas, vidrios de seguridad, carcasas, cuerpos de
bombas, ventiladores, tapas de instrumentos eléctricos, etc. A continuación se presentan sus
propiedades:
Propiedades
Densidad: 1,20 g/cm3
Rango de temperatura de uso: -100 °C a +135 °C
Punto de fusión: aproximado 250 °C
Índice de refracción: 1,585 ± 0,001
Índice de transmisión lumínica: 90% ± 1%
Característica de incombustibilidad
Propiedades Eléctricas
Constante Dieléctrica a 1 MHz 2,9
Factor de Disipación a 1 MHz 0,01
Resistencia Dieléctrica 15 - 67 kV/mm
Resistividad Superficial 1015 Ω·m
Resistividad de Volumen 1014 - 1016 Ω/cm3
Propiedades Mecánicas
Alargamiento a la Rotura 100-150 %
Coeficiente de Fricción 0,31
Dureza - Rockwell M70
Módulo de Tracción 2,3 - 2,4 GPa
Relación de Poisson 0,37
Resistencia a la Abrasión - ASTM D1044: 10-15 mg/1000 ciclos
Resistencia a la Compresión >80 MPa
Resistencia a la Tracción 55-75 MPa
Resistencia al Impacto Izod 600-850 J/m
Tensión de Fluencia / Limite Elástico 65 MPa
36
Propiedades Físicas
Absorción de Agua - Equilibrio 0,35 %
Absorción de Agua - en 24 horas 0,1 %
Índice de refracción 1,584 - 1,586
Índice de Oxígeno Límite 5 - 27 %
Inflamabilidad V0-V2
Número Abbe 34,0
Resistencia a los Ultra-violetas Aceptable
Propiedades Térmicas
Calor Específico: aprox. 1200 J/ (K·kg)
Coeficiente de Expansión Térmica: 65×10−6 - 70×10−6 K-1
Conductividad Térmica a 23 °C: 0,19-0,22 W/ (m·K)
Temperatura Máxima de Utilización: 115 - 130 °C
Temperatura Mínima de Utilización: -135 °C
Temperatura de Deflexión en Caliente - 0,45 MPa: 140 °C
Temperatura de Deflexión en Caliente - 1,8 MPa: 128 - 138 °C
También presenta:
Alta durabilidad: Es un material muy duradero, lo que conlleva a ser el material elegido
para muchos usos en el campo de la construcción.
Resistencia a la fragmentación: Es virtualmente irrompible. Por su gran resistencia al
impacto, el plástico de policarbonato es proporción a gran seguridad.
Transparencia: Es un plástico muy claro que ofrece excelente visibilidad y deja pasar
mejor la luz que los materiales alternativos.
Ligereza: Es un plástico ligero por lo que es demandado para su uso en construcción
de techos. Esto promueve la eficacia de los recursos y reduce los costos financieros y
ambientales.
Termo estabilidad: El plástico policarbonato muestra excelente resistencia térmica.
37
El policarbonato presenta ciertas ventajas respecto a las propiedades anteriores y son:
Resistencia al impacto 200 veces mayor que el vidrio.
Más liviano que el vidrio
Facilidad de curvar en frío
Es más aislante del calor que el vidrio
Presentan elevados índices de transmisión luminosa por lo que es ideal para utilizar la
luz natural.
Soporta temperaturas de -100°C a 135°C
Requiere poco mantenimiento
Impide 98% de rayos ultravioletas dañinos.
Es aislante eléctrico
Posee espesor reducido por lo que es ideal para fabricación de pantallas para celular.
Es un material resistente frente al fuego, y sanidad.
Su desventaja y punto a consideración es que contiene una sustancia llamada Bisfenol A,
que es tóxica y dañina a el cuerpo, por lo que no es recomendable su uso en recipientes
para alimentos.
Tabla 1.1 – Características del Polimetil – Metacrilato.
Método de prueba unidades Valores típicos
Peso específico (densidad) ASTM D792 g/cm3
0.18 - 1.20
Densidad aparente ASTM D954 g/cm3 __
Absorción de agua (24h – 23 0C) ASTM D570 % 0.20 – 0.27
Temperatura de ablandamiento ASTM D1525 0C 90 – 100
Dureza Shore ASTM D1706 Escala __
Esfuerzo a la tensión (a la rotura) ASTM D638 N/mm2
65 – 75
Elongación (a la rotura) ASTM D638 % 3 – 10
Modulo elástico (a la flexión) ASTM D790 N/mm2 3000 – 3400
Esfuerzo al impacto ISO 180 kJ/mm2 5 – 12
Resistencia dieléctrica ASTM D149 kV/mm2 18
38
2.3 Colocación de puntos de inyección.
Ubicar el punto por donde el fluido penetrará en la cavidad es de gran importancia no solo
para obtener una buena calidad de la pieza inyectada y posibilitar un llenado adecuado de la
misma, sino también para conseguir mejores tiempos de llenado y de este modo reducir los
tiempos de fabricación.
Para la determinación de las zonas de la pieza donde es más conveniente poner los puntos
de inyección, se hizo un análisis de secuencia donde se escogió la mejor localización. En la
figura 2.3 se muestran las zonas más y menos convenientes en la pieza para colocar estos
puntos, partiendo de su material.
Figura 2.3 Mejor localización de los puntos de inyección
Los resultados mostrados en la figura 2.3, mediante una escala de colores que va desde el
rojo hasta el azul o desde la peor a la mejor ubicación, sugieren como mejores áreas para la
colocación de los puntos de inyección la parte central de la pieza o parte inferior.
A continuación, detallamos algunas consideraciones que se tuvieron en cuenta a la hora de
seleccionar la ubicación del punto de inyección:
1. El punto de inyección se situó en el centro de la pieza porque así lo permitió su
geometría. De este modo se consiguió un llenado equilibrado en presión, temperatura y
tiempo en las diferentes zonas de la cavidad.
2. El punto de inyección se situó en las cercanías de la superficie vista de la pieza con el
propósito de que el material llegara con temperatura alta y reprodujera con mejor calidad
39
dicha superficie. Para ello se tuvo en consideración que en la zona donde estaba ubicada
la entrada se obtendría una señal proveniente de la marca que deja la boquilla de la
inyectora. Esta señal se podrá disimular en mayor o menor grado, pero siempre será más
fácil ubicar esta entrada en una zona que no sea visible según la funcionalidad de la pieza.
3. Se debe evitar que el punto de inyección esté situado en zonas donde tenga próximos,
elementos geométricos que obstaculicen la correcta circulación del fundido. Una buena
orientación y una libre circulación del flujo permitierán una buena distribución de las
cadenas poliméricas y una mejora en las propiedades mecánicas de la pieza.
Como resultado de la búsqueda en función de la mejor ubicación de los puntos de inyección,
y tomado en cuenta los parámetros anteriormente planteados, se llegó a la conclusión de
que la parte inferior de la pieza, donde va acoplada la mariposa de cierre del filtro es la más
idónea para la ubicación de los puntos, a la cual se le hicieron varias pruebas desde 1 hasta
4 puntos, tanto en la parte del fondo de la pieza como en el interior de su orificio, para
determinar el número de puntos de inyección y la localización más exacta de los mismos.
Figura 2.4 Llenado a partir de 4 puntos de inyección, a) en parte del fondo de la pieza y b) en el
interior del orificio.
La principal dificultad que se observa en la figura 2.4 a), es lo referente a que las presiones
son muy altas para este tipo de pieza, lo que implica que se debe utilizar una máquina
demasiado grande para producir una pieza tan pequeña, esto también provoca un aumento
de los niveles de contracción y deformaciones, al disminuir considerablemente sus
propiedades mecánicas.
b) a)
40
A partir de los resultados del análisis, y demostrada la veracidad de los mismos al tener en
cuenta los requerimientos técnicos de la pieza y su configuración, se decidió que al colocar 4
puntos de inyección en el interior del orificio como lo muestra la figura 2.4 b), se resolvería el
problema. La ubicación exacta de los puntos de inyección se realizó por tanteo, con el
propósito de que las mismas quedaran a una misma distancia y en el centro. Con esta
ubicación se evitó una mayor complejidad a la hora de fabricar el molde.
En el análisis de la figura 2.4 a) se muestra que la presion máxima que tendrá a la hora de
llenar el molde es de solo 13.84 MPa, la cual esta acorde con el tipo de pieza y con su
configuracion. Atendiendo a las diferencias de espesores de la pieza, lo recomendable es
realizar el cambio de una sección a otra de la forma más gradual posible, para evitar las
turbulencias de flujo que se producen durante el llenado.
2.4 Parámetros para el analisis del proceso de Inyección.
Una vez que se define y se comprueba la colocación de los puntos de inyección se procede
a determinar los parámetros que utilizará el MoldFlow a la hora de realizar el análisis de la
pieza a inyectar. Dentro de los cuales se encuentra la temperatura de la mezcla a inyectar, la
temperatura de la superficie del molde, la presión de llenado, el análisis de flujo, donde se
definen el material, la máquina de inyección, el material del molde, etc. La figura 2.5 muestra
el diálogo principal de esta etapa.
Figura 2.5 Diálogo de configuración de los parámetros de análisis.
41
Despues de configurar los parámetros que debe tener en cuenta el MoldFlow, se define
cómo deben ser y la ubicación de los canales de inyección y enfriamiento.
2.5 Canales de alimentación y de enfriamiento.
Al momento de definir los canales de alimentación, debe activarse el diálogo relacionado
(Figura 2.6) y establecerse las principales características que tendrá el mismo.
Figura 2.6 Definición de los canales de alimentación.
Figura 2.7 Forma de los canales de alimentación.
Definidas las dimensiones y la forma de los canales de alimentación según las
características expuestas en las figuras 2.6 y 2.7, se creó la simulación de los mismos.
42
Este caso en particular lleva 4 canales de alimentación que son los encargados de distribuir
el matrial por toda la cabidad del molde. La figura 2.8 muestra el sistema de alimentacion.
Figura 2.8 Canales de alimentación.
Para definir los canales de enfriamiento se tuvo en cuenta la configuración de la pieza.
Debido a que esta es circular cónica, se colocaron dichos canales tanto por el exterior de la
pieza como por el interior, formando burbujas. Las figura 2.9 muestra lo antes mencionado.
Figura 2.9 Canales del enfriamiento.
43
2.6 Análisis de la pieza.
Después de establecidos los parámetros que intervendrán en el desarrollo del análisis del
proceso de llenado del molde, se procedió a simular cada una de las fases del estudio.
Figura 2.10 Representación del tiempo de llenado que es de 0,10 segundos
La figura 2.10 muestra la etapa del proceso de llenado, donde se observa que para el
llenado completo del molde se necesitan 0.10s, y en ella se puede notar cómo fluye el
plástico en la cavidad del molde, pudiéndose determinar la necesidad o no de modificación
de los distintos parámetros que intervienen.
Después de la inyección, empesarán a producirse fenómenos de contracción en la pieza,
producto al ordenamiento posterior de las cadenas poliméricas, y en las zonas de mayor
grosor de la pieza se producirán porcentajes de contracciones más altos, por lo que es
importante que estas zonas se encuentren cerca de los puntos de inyección y reciban el
material fundido durante el mayor tiempo posible, para que puedan compensar este
fenómeno. De no ser así podrían aparecer defectos como, por ejemplo, zonas internas
vacías de material, rechupes, tensiones internas, defectos superficiales, etc.
Partiendo de la posición de los puntos de inyección, los cuales están colocados en la parte
interior del orificio de la pieza y ubicados oproximadamente de forma homogénea, se
garantiza un llenado homogéneo del modelo en un tiempo máximo de 0.10 segundos,
44
cumpliéndose con las anteriores especificaciones, dado que la parte central recibe material
por más tiempo.
El análisis de la temperatura en el frente del flujo no es más que la temperatura del material
cuando este alcanza una determinada área de la pieza. Si esta temperatura es muy baja, la
pieza se enfría antes de llenarse completamente, y esto afecta la calidad de la misma. En
caso de ser muy alta la temperatura, se producirían la degradación del material y defectos
superficiales en la pieza.
El Policarbonato debe fundirse a una temperatura entre 230 y 270 oC. En la figura 2.11 se
muestra que la temperatura esta distribuida de forma pareja desde una máxima de 260
grados hasta la mínima que no llega a alcanzar los 230 grados, lo que significa que la
pérdida de temperatura durante el proceso de llenado no es muy grande, y garantiza que no
se producirán los errores antes mencionados.
Figura 2.11 Temperatura en el frente del flujo.
El análisis de la presión en los puntos de inyección, muestra la presión para varios tiempos
durante el llenado de la pieza. El resultado de este análisis es muy útil, ya que si se
presentan picos en la curva de presión, significa que existe inestabilidad y también un
desbalance en el peso de la misma.
45
Figura 2.12 Gráfica de presión en los puntos de inyección
En la figura 2.12, la gráfica no presenta picos en la curva de presión durante el tiempo de
inyección, el cual ocurre en 0.10 segundos, por lo que no se presentan errores de estabilidad
y desbalances en la pieza analizada.
El tiempo de enfriamiento se mide desde que comienza el ciclo de inyección, y no es más
que el tiempo necesario requerido para que la pieza alcance la temperatura de desmoldeo.
Lo más ideal es que la pieza se enfríe uniformemente lo más rápido posible. Si la diferencia
de enfriamiento es muy grande entre las distintas áreas de la pieza, se deberá considerar
aumentar los circuitos de enfriamiento alrededor de la parte que más tarda en enfriar, si el
tiempo de enfriamiento es muy grande, entonces aumentaría el tiempo de producción.
Figura 2.13 Tiempo de enfriamiento de la pieza
46
En la figura 2.13 se observa, mediante una escala de colores, el tiempo de enfriamiento de
la pieza. Las áreas en azul representan las primeras partes en enfriarse, y el resto de la
pieza que está coloreada desde el azul claro hasta el rojo, requiere de un mayor tiempo, ya
que representan las partes de la pieza con mayores áreas volumétricas. El tiempo máximo
de enfriamiento del artículo es de 0.75 segundos, lo cual es bastante bueno debido a que es
bien corto si se tienen en cuenta sus dimensiones.
La figura 2.14 muestra la localización de las principales burbujas de aire (puntos rojos) que
quedan atrapadas en la superficie e interior de la pieza, al juntarse al menos dos frentes de
flujo. Como puede observarse, estas están ubicadas principalmente en la parte superior de
la pieza que es el área de mayor diámetro.
Figura 2.14 Localización de las burbujas de aire en el modelo
Este resultado es muy importante ya que una burbuja puede causar debilidad, partes sin
llenar y apariencia manchada o quemada en la pieza. Si no se tienen en cuenta acciones
para eliminarlas, las cuales pueden ser: reducir la velocidad de inyección, cambiar de lugar
los puntos de alimentación o crear canales de salida de aire, se corre el riesgo de producir
piezas con defectos superficiales e internos. La localización de los puntos de creación de
burbujas permitirá además colocar los respiraderos posteriormente durante el diseño del
molde.
47
La fuerza de cierre de la máquina de inyección se define como la fuerza necesaria que se
debe aplicar para mantener cerrado el molde durante el proceso de inyección. Según la
gráfica mostrada en la figura 2.15 se puede observar un aumento de la misma a medida que
pasa el tiempo, a excepción de un punto, en el que disminuye en un pequeño porciento para
luego aumentar gradualmente. Según los cálculos hechos por el programa, la fuerza de
cierre necesaria para mantener cerrado el molde durante la inyección tiene un valor de 0.042
toneladas.
Figura 2.15 Fuerza de cierre
En la figura 2.16, se exhibe el análisis de forma crecimiento del flujo de material inyectado
para cada uno de los puntos de inyección. Esto se muestra mediante una escala de colores
que definen el área de llenado para cada punto, lo que denota el llenado parejo de la pieza.
48
Figura 2.16 Crecimiento del flujo a través de las compuertas de alimentación.
La principal función de este análisis es determinar si existe un flujo balanceado en el interior
del molde. Como se puede apreciar en dicha figura, el llenado de las cavidades se hace de
forma homogénea y simétrica desde cada uno de los puntos de entrada del material, por lo
que no se aprecian señales de inestabilidad y desbalance en el producto a moldear.
La orientación del núcleo provee una buena indicación de cómo estarán orientadas las
moléculas en el corazón de la pieza, mostrando la alineación principal de las mismas en todo
el elemento. Las magnitudes de estos vectores están normalizadas a uno, y la orientación de
las moléculas en el núcleo se encuentra en la dirección transversal al flujo. (Figura 2.17)
Figura 2.17 Orientación de las moléculas en el núcleo
49
La figura 2.18 expone la orientación de las moléculas en la superficie y la dirección principal
de la alineación para todo el modelo. La orientación de la superficie de cada elemento
triangular se alinea con el vector de velocidad cuando el frente de flujo alcanza
primeramente al elemento. Este análisis es muy útil para estimar las propiedades mecánicas
de la pieza. Ejemplo de esto son: la fuerza de impacto y la fuerza de estiramiento, las cuales
tienen valores superiores en la dirección de la orientación molecular de la superficie. Cuando
se presenta una orientación inconsistente en el modelo, significa que hay un desbalance en
la dirección del flujo de material, lo que causará defectos significativos en la pieza a moldear.
Figura 2.18 Orientación de las moléculas en la superficie.
La figura 2.19 muestra la gráfica de presiones que representa en una gama de colores del
rojo al azul, la máxima y la menor presión existente en el interior del molde, respectivamente
desde el inicio de la inyección hasta el último punto de llenado, donde se muestra que la
presión va desde 0 MPa hasta 13.84 MPa.
50
Figura 2.19 Representación de presiones en el modelo
La figura 2.19 exhibe cómo la presión está distribuida de forma homogénea dependiendo de
su valor y ubicación en la pieza.
Figura 2.20 Presión al final del llenado
El análisis de la presión al final del llenado, (Figura 2.20) permite verificar la distribución de
presión a través del paso del flujo dentro de las cavidades del molde y al final de la fase de
llenado, y tendrá un valor de 0 MPa en las extremidades del paso del flujo. Al comenzar la
inyección, la presión aumentará gradualmente conforme al paso del frente del flujo de
material por las cavidades, debido al incremento de la longitud del flujo y el frente del mismo.
51
Los polímeros siempre se mueven por la parte negativa del gradiente de presión y de las
altas presiones a las bajas. Durante la etapa de llenado se deben evitar grandes variaciones
en la distribución de las presiones, ya que éstas generarían altas contracciones volumétricas,
y el sobrellenado de las piezas.
Una pieza de plástico ha de ser diseñada con el concepto de que las diferentes partes del
molde serán llenadas por una masa en estado fundido. Esto implica que, cuando se
encuentren dos frentes de flujo, debido a la geometría de la pieza, aparecerá una línea de
soldadura. La figura 2.21 muestra como resultado la ubicación de las líneas de soldaduras.
Esto ofrece una visión esclarecedora de los puntos débiles de la pieza. De esta forma se
puede saber tanto el comportamiento estructural que puede tener la pieza como su
apariencia física, pues en la línea de soldadura es posible que se aprecie un cambio de
color.
Figura 2.21 Ubicación de las líneas de unión en el artículo
Como se aprecia en la figura 2.21, las líneas de soldadura se encuentran ubicadas
principalmente en las áreas donde ocurre el encuentro de los frentes de flujo. Estas líneas a
veces son inevitables y otras veces pueden eliminarse al mover el punto de inyección,
cambiar el concepto de llenado o bien realizar modificaciones en la geometría, como lo es
diseñar canales de salidas de aire, con el objetivo de ventear tanto el aire como los gases
que suelen acumularse en estos lugares y con esto se asegura el fortalecimiento de las
líneas de soldadura.
52
En estas zonas existen mayores posibilidades de inicio de la rotura, que en el resto del
material. Por este motivo se intentará evitar siempre la coincidencia en el mismo punto de
una línea de soldadura con zonas altamente solicitadas de la pieza.
53
Conclusiones del capítulo
En el presente capítulo se trató lo referido al estudio en el MoldFlow del proceso de
inyección de los visores de los filtros de aceite y combustible de los Tractores VENIRAN, a
los cuales se le hizo un cambio de material. De los resultados obtenidos se puede concluir
que:
- La mejor ubicación para los canales de inyección se encuentra en el interior del orificio
donde ira ubicada la mariposa de cierre del filtro.
- La boquilla central está ligada al bebedero principal, la misma al cerrar el molde forma una
cavidad con 4 orificios que son los encargados de distribuir el material.
- La temperatura de calentamiento será de 260 oC, la presión de inyección de 14.8 MPa y la
fuerza de cierre de la Máquina de Inyección será de 0.042 Ton.
- Se deben colocar respiraderos en la zona superior de los visores alrededor de la pieza, de
igual forma en el centro inferior también se deben colocar respiraderos, debido a las líneas
de soldadura.
54
Capítulo 3. Diseño del molde
Partiendo de los parámetros obtenidos en el proceso de análisis de llenado de la pieza y
siguiendo la metodología expuesta, diferentes autores referidos en el primer capítulo sobre lo
que es el diseño de moldes de inyección, se desarrolla en éste, el diseño del molde metálico
para la inyección de los filtros de aceite y petróleo, con la sustitución del Polimetil-Metacrilato
por el Policarbonato como materiales bases para la pieza.
3.1 Características de la máquina inyectora
Tomando como referencia las máquinas de inyección de plásticos de la Empresa Plásticos
Cajimaya de la provincia de Holguín, se tomaron las características técnicas de ellas, las
cuales se expresan en la tabla 3.1, de ellas tomamos como datos principales la de 95
toneladas que son las maquinas más utilizadas en la Empresa Veniran Tractor de la
República de Venezuela.
Tabla 3.1 Características técnicas de la máquina de inyección
Máquina Volumen de
Inyección
Grueso del Molde
Min – Max (mm)
Carrera del plato
Móvil mm
A mm
B mm
C
( )
D mm
E mm
F mm
60 Ton 131 90 – 410 350 105 500 125 498 325 210
95 Ton 286 100 – 460 410 105 560 125 556 370 210
150 Ton 350 155 – 560 500 70 – 140 690 125 636 460 70 – 140
360 Ton 1100 200 – 730 710 105 - 245 980 160 876 650 210 – 490
55
Figura 3.1 Esquema de un porta molde de una máquina de inyección.
Para el diseño del molde primeramente hay que tener en cuenta que la pieza es de
Policarbonato, el cual tiene un índice de contracción de 0.5 – 0.8 %, con un peso específico
de 1.20 gf/cm3. Por los cálculos realizados en el capítulo anterior mediante el MoldFlow se
comprobó que la fuerza de cierre que necesita para mantener el molde cerrado durante la
inyección es de 0.40 ton y la presión necesaria, para llenar la pieza. es de 13.84 MPa.
3.2 Diseño del visor de los filtros de aceite y combustible.
Los visores de los filtros de aceite y combustible ya fueron diseñados anteriormente, pero
con materiales diferentes, en la figura 3.2 se muestran todas las dimensiones de la pieza.
Figura 3.2 Plano del visor de los filtros.
56
3.3 Espesor de las paredes.
Para la fabricación de artículos hay que tener en cuenta las paredes, para poder proponer un
material, porque no todos los materiales admiten paredes delgadas, por ejemplo para
paredes delgadas con espesores menores que 1 mm es recomendado utilizar un
termoplástico, ya que los termoestables solo admiten paredes de 2 mm como mínimo.
Podemos generalizar y decir que cuanto más regulares sean los espesores de la pieza,
menos problemas tendremos en los procesos de inyección. En el caso de que existan
espesores de pared muy diferentes, hay que realizar el cambio de una dimensión a otra de la
forma más gradual posible. Esta regularidad en el diseño nos ayudará a evitar turbulencias
de flujo importantes que se producirían durante el llenado de la pieza. No hay que olvidar
que las turbulencias en cualquier caso dificultan una ordenación entre las diferentes cadenas
moleculares y por tanto provocan una orientación que no es la más idónea para que la pieza
trabaje al máximo rendimiento. En la tabla 3.2 se muestran algunos espesores para
diferentes materiales.
Tabla 3.2. Espesores recomendados
57
El modelo propuesto cumple con las características del material, pues atendiendo lo que
plantea la tabla anterior el policarbonato admite un espesor desde 1 hasta 9,5 mm y la pieza
propuesta tiene 3,5 mm de espesor mínimo y 4 de espesor máximo, como lo muestra la
figura 3.3.
Figura 3.3 Espesores de la pieza.
3.4 Régimen de moldeo
Automático: Se emplea para producciones grandes donde no es necesaria la presencia de
operarios.
3.5 Mecanismos en los Moldes de Inyección.
El molde presenta varios mecanismos como es el sistema de expulsión, que se realiza
mediante votadores o pines. En la figura 3.4 se muestra el sistema de desplazamiento del
plato móvil, el cual se mueve mediante guías o columnas. Estas columnas deben permitirle
el desplazamiento al plato móvil de tal forma que cuando el molde se abra permita la salida
de la pieza con facilidad, para que el proceso sea más rápido.
58
Figura 3.4 Columnas guías
3.5.1 Mecanismo de expulsión del molde.
Como se mencionaba anteriormente el mecanismo de expulsión está compuesto por los
botadores o pines. En la figura 3.5 se muestra el sistema de expulsión, en el cual los
votadores se apoyan en la sufridera, esta es presionada mediante la barra de expulsión
inmediatamente que se abre el molde.
Figura 3.5 Mecanismo de expulsión.
59
3.6 Distribución de las cavidades del molde.
El molde presenta solamente una cavidad con un solo canal de alimentación situada en el
centro del artículo. Teniendo en cuenta la configuración de la pieza y los análisis realizados
en el capítulo anterior, se decidió diseñar al molde un solo canal de alimentación que es la
misma boquilla que parte desde el bebedero hasta la parte interna de la pieza es donde
inyectará el flujo.
El sistema de alimentación está conformado entonces por una boquilla que se alinea al disco
centrador, donde recibe el material caliente proveniente del cilindro de plastificación de la
unidad de inyección de la máquina inyectora, y lo introduce directamente a unos canalitos
situados en el macho del molde, los cuales distribuyen el material por toda la cavidad.
(Figura 3.6)
Figura 3.6 Sistema de alimentación del molde.
3.7 Determinación del diámetro de la boquilla
Para el cálculo del diámetro de la boquilla es necesario tener el área de la pieza, el
espesor máximo y el tipo de material, para respecto a ellos determinar los demás parámetros
a utilizar en la ecuación 3.1
30
Ancdmín (3.1)
60
Dónde:
Diámetro de la entrada en mm.
n = 0,35 y es la constante en función del material.
c = 0,76 y es la constante en función del espesor del artículo
t = 4 mm es el espesor máximo del artículo
A = 25594,829 mm2, es el área del artículo
Sustituyendo los valores en la ecuación 3.1 me queda:
30
25594,829*76.0*35.0dmín
El diámetro mínimo calculado para la boquilla de entrada fue 1,41 mm
3.8 Salidas de aire
A partir del análisis realizado en el capítulo anterior, se determinó ubicar los puntos de salida
de aire en la parte superior de la pieza, con el objetivo de evitar las burbujas de aire, y
también se produce algunas uniones del material inyectado. Se colocaron 4 puntos de forma
homogénea alrededor de todo el molde. (Figura 3.7)
Figura 3.7 Canales de salida del aire
61
Figura 3.8 Diámetro de los canales de salida del aire
3.9 Sistema de refrigeración
Con el objetivo de enfriar la pieza en el menor tiempo posible se diseñó un sistema de
enfriamiento que intercambiara lo más posible con el molde. Para eso se diseñaron dos
canales de enfriamiento; uno es en la parte móvil del molde donde el agua entra a presión al
molde, lo que mediante las burbujas que realiza mantiene esa parte del molde lo más fría
posible. (Figura 3.9)
Figura 3.9 Sistema de refrigeración de la parte móvil
Para la parte fija se diseñó un canal de enfriamiento circular alrededor de todo el molde, lo
más cercano posible para que el intercambio sea mayor. (Figura 3.10)
62
Figura 3.10 Sistema de refrigeración de la parte fija.
Esta figura muestra como el refrigerante entra por la parte inferior, circula por todo el molde y
mediante un canal de conexión sube a la otra cavidad, en la cual por la presión el
refrigerante es obligado a circular hasta la salida.
3.10 Determinación de la posición de los expulsores en la pieza.
Teniendo en cuenta la configuración de la pieza, se le pusieron cuatro expulsores en la parte
central de la pieza y ubicados de forma homogénea. En la figura 3.11 se muestra la zona
donde van a incidir los puntos donde atacan los pines.
Figura 3.11 Posición de los pines extractores
3.11 Partes componentes del molde de inyección.
En la figura 3.12 se muestra las partes componentes del molde de inyección.
63
Figura 3.12 Partes componentes del molde de inyección.
Componentes del molde:
1- Placa de sujeción móvil.
2- Placa separadora
3- Placa porta extractores
4- Placa respaldo de extractores
5- Extractores
7- Placa porta machos
8- Bujes guías
9- Tubo interior de circulación del refrigerante
10- Macho
13- Placa de sujeción fija.
14- Placa porta hembras
15- Columna guía
64
17- Tubo exterior de circulación del refrigerante
19- Extractor central
20- Disco centrador
21- Boquilla
22- Resorte
3.12 Materiales para moldes metálicos para inyección de plásticos (NC 57-39:84).
Con el objetivo de conseguir la máxima utilidad es necesario que los materiales usados en la
fabricación de moldes tengan las siguientes propiedades:
Alta resistencia al desgaste
Alta resistencia a la corrosión
Alta estabilidad de medidas
Buena conductibilidad térmica
Buena maquinabilidad
Posibilidades de embutido en frío
Seguridad contra los errores de temple
Buena tenacidad
Aceros para Moldes
Pero, según las exigencias específicas, los diferentes materiales pueden cumplirlas de forma
más o menos óptima:
Aceros de cementación,
Aceros bonificados,
Aceros para temple integral,
Aceros resistentes a la oxidación,
Materiales especiales.
Los moldes utilizados para el moldeo de materiales plásticos y elastómeros son fabricados
empleando aleaciones de aceros especiales al carbono, oportunamente tratados
térmicamente. Teniendo en cuenta los altos costos de fabricación de los moldes, es
conveniente seleccionar los aceros más idóneos para la fabricación de sus componentes,
65
analizando la forma y función de cada uno, con el fin de asegurar la eficiencia, durabilidad y
precisión para las condiciones previstas de trabajo. Estos materiales deberán soportar las
presiones y temperaturas que se generan en el interior de los moldes, así como el desgaste
provocado por las producciones continuas. (Tabla 3.3)
Para garantizar que las piezas tengan buenas propiedades es necesario darle un tratamiento
térmico a las cavidades del molde, luego es necesario realizarle a las mismas un acabado
superficial, que garantice el pulido de las superficies que están en contacto con el plástico
hasta obtener una apariencia de brillo de espejo. Esta operación es de gran importancia ya
que de ella depende el acabado superficial de las piezas plásticas a producir en dichos
moldes, un buen desmoldeo de los productos y también una mejora en las características de
los moldes como:
Aumento de la dureza superficial,
Aumento de la presión superficial permitida,
Aumento de la resistencia al desgaste,
Mejora del comportamiento de deslizamiento,
Mejora de la resistencia a la corrosión.
Los siguientes tratamientos superficiales son de amplia aplicación en la construcción de
moldes:
N Nitruración,
N Cementación,
N Niquelado duro,
N Recubrimiento con metal duro.
66
Tabla 3.3 Elementos constructivos de un molde y sus materiales.
Posición
Descripción Material (acero)
Tratamiento Térmico/dureza
1 Placa de sujeción móvil 45 Normal/mejorado
2 Placa separadora 45 Mejorado
3 Placa porta extractores 20 -
4 Placa respaldo extractores 45 Mejorado
5 Extractores 60 Si 2A 65 Mn
HRC 58- 60
7 Placa porta machos 45 Temple/Revenido
8 Bujes guías 18 Cr Mn Ti 12 Cr Ni 3A 20 Cr
Cementación
HRC 58- 60
9 Tubo interior de circulación del refrigerante
10 Macho Cr 12 Mo Temple/Revenido
13 Placa de sujeción fija 45 Normal/Mejorado
14 Placa porta hembras 45 Temple/Revenido
15 Columna guía 18 Cr Mn Ti 12 Cr Ni 3A 20 Cr
Cementación
HRC 58- 60
17 Tubo exterior de circulación del refrigerante
19 Extractor central 45 Normal/mejorado
20 Disco centrador 45 60 Si 2A
Mejorado
21 Boquilla 40 Cr HRC 45 - 48
22 Resorte 50 55
Temple/Revenido
67
Conclusiones del capítulo
1. En este capítulo se desarrolló el diseño del molde de inyección de plásticos para
producir el visor de los filtros de aceite y petróleo, utilizados en los tractores
VENIRAN. Para llevar a cabo este diseño se tuvo en cuenta la metodología planteada
en el capítulo 1, y los resultados obtenidos en el capítulo 2, donde a partir de los
análisis del proceso de inyección se determinaron todos los parámetros constructivos
a tener en cuenta durante el proceso de diseño.
2. Se realizó el diseño de los canales de enfriamiento en ambos platos del molde,
tratando de garantizar que el refrigerante circule por ambas partes del molde y con
esto un enfriamiento homogéneo y más rápido.
3. Se realizó el diseño del sistema de alimentación por medio de una boquilla única que
mediante unos canales semicircunferenciales ubicados en el macho, distribuye el flujo
de forma homogénea por toda la cavidad.
4. Se diseñó el sistema de expulsión mediante cuatro pines o votadores, ubicados en el
interior de la pieza.
5. Se realizó el diseño completo del molde de inyección para la fabricación del visor de
los filtros de aceite y combustible, teniendo en cuenta su nuevo material.
68
Conclusiones Generales.
1. En el presente trabajo se desarrolló un estudio detallado del proceso de inyección de
plásticos en moldes metálicos, con el fin de diseñar el molde para la fabricación del visor de
los filtros de aceite y petróleo de los tractores VENIRAN; con la implementación de un nuevo
material.
2. La bibliografía especializada en procesos tecnológicos, relativo a la inyección de
plásticos en moldes metálicos es amplia y existen ejemplos que permiten y facilitan la
realización de proyectos en esta línea de trabajo.
3. El dominio del software especializado en el análisis de procesos de inyección de
plásticos MoldFlow, así como, del programa de diseño profesional Inventor permitió realizar
una interacción profunda que ayudó a una mejor comprensión del proceso de inyección en
moldes metálicos para plásticos.
4. La utilización de herramientas CAE de simulación permitió desarrollar un análisis
completo del material del visor, obteniendo y permitiendo ajustar el diseño de cada etapa del
proceso de inyección del mismo en el molde.
5. El diseño del molde en el sistema CAD profesional seleccionado fue adecuado y permitió
aplicar las diferentes soluciones técnicas que se requirieron y que surgieron para garantizar
el funcionamiento correcto del mismo.
6. Durante la investigación se trabajó con normas especializadas, previstas a ser utilizadas
por la empresa encargada de la producción del molde resultante.
7. El trabajo marca una pauta a seguir cuando se necesitan desarrollar aplicaciones de
este tipo. Lo que permite concluir que cuando se realiza un estudio detallado del proceso de
inyección de plásticos en moldes metálicos de un artículo, este permite obtener un diseño
adecuado del molde teniendo en cuenta cada uno de los aspectos que influyen para lograr
una inyección adecuada de la pieza, en el caso de este trabajo se obtuvo el diseño del
molde de inyección para la fabricación del visor de los filtros de aceite y combustible de los
tractores VENIRAN.
69
Recomendaciones.
- Adquirir experiencia en el trabajo con otros paquetes especializados en la temática
como es el caso del CIMATRON, PRO/ENGINEER, Inventor en su versiones más
actuales (2010 y 2011) y otros que presentan módulos internos para el trabajo con
Moldes.
- Se recomienda incorporarle al plan de estudio de los estudiantes, el diseño de moldes
en sistemas CAD.
70
BIBLIOGRAFÍA
1. Autodesk Inventor - Diseño de Moldes:
http://www.autodesk.es/adsk/servlet/pc/index?siteID=455755&id=14569173. Visitado
(14-3-2011)
2. Avance de Novedades de Cimatron:
http://www.cimatech.com/web/CimatronE/cimatronE.htm. Visitado (14-3-2011).
3. Avery, J. Gas Assist Injection Moulding: Principles and Applications, 2001.
4. Battenfeld Injection Moulding Process, company documentation, 2003.
5. Birley. A, Heath. R. Plastics Materials “Properties and applications”. Institute of
Polymer Technology and Materials Engineering. University of Technology
Laughboroungh, UK.
6. Bodini, Gianni, Franco Cacchi. Moldes y máquinas de inyección para la
transformación de plásticos, tomo 1, 1997.
7. Bodini, Gianni, Franco Cacchi. Moldes y máquinas de inyección para la
transformación de plásticos, tomo 2, 1997.
8. Bouchat Christopher y Engelstein Geoffrey, Plastics Engineering, 1998.
9. Bourdon, R. A systematic approach to micro-injection moulding, Kunstoffe Plast
Europe, 91, 2001.
10. CATIA (computer-aided three dimensional interactive applications):
http://www.3ds.com/products/catia. Visitado (14-3-2011)
11. Dealey, B. Mold Design for Water Injection Molding. Modern Plastics. 2002. (61).
12. Dual Injection machine performs specialty processes. Sandretto. www.immnet.com.
Visitado (21-02-2011)
13. Engel combimelt technology. Engel. www.engel.at. Visitado (21-02-2011).
71
14. Four Component Injection Molding. Arburg. www.arburg.com. Visitado (21-02-2011).
15. Gil García, R. Fundamentos del Diseño de Artículos y Moldes para Inyección de
Plástico, DISEMAH, 1997.
16. Gómez, Enrique. Diseño de Moldes para Plásticos y Gomas, 1989.
17. Gordillo, A., Sánchez, M. y Martínez, A. Simulación del proceso de inyección en el
diseño de piezas de plástico. Departamento de Ciencia de los Materiales de la
Universidad Politécnica de Catalunya (UPC). www.interempresas.net 1997. Visitado
(22-05-2011).
18. Hartmann, H.J., Weber L. Micromoulded plastic components. Medical Device
Technology. 2002. ( 28-30).
19. http://en.wikipedia.org/wiki/Polycarbonate. Visitado (Abril 2011).
20. http://pages.prodigy.net/plastics101/twoshot. Visitado (Abril 2011).
21. http://www.apme.org/media/public_documents/20020712_161322/polycarbonate_sum
mary. Visitado (Abril 2011).
22. http://www.comptec.fr/fr/bi-matiere2.htm. Visitado (Abril 2011).
23. http://www.dl.ac.uk/LIGA/whatis. Visitado (Abril 2011).
24. http://www.immnet.com/articles?article=1766. Visitado (Abril 2011).
25. http://www.infiplast.com/us/technologie/technologie. Visitado (Abril 2011).
26. http://www.kortec.com/images/tech1. Visitado (Abril 2011).
27. http://www.micromoulding.co.uk/. Visitado (Abril 2011).
28. http://www.mtas.es/insht/plastico/FT_7_1_C. Visitado (Abril 2011).
29. http://www.multishot.com/data/chart_engel. Visitado (Abril 2011).
30. http://www.plasticmetal.it/npmunika2binj. Visitado (Abril 2011).
72
31. http://www.plasticstechnology.com\articles\200112cu1. Visitado (Abril 2011).
32. http://www.pslc.ws/spanish/pc. Visitado (Abril 2011).
33. http://www.rutlandplastics.co.uk/gam2. Visitado (Abril 2011).
34. http://www.scudc.scu.edu/cmdoc/dg_doc/develop/process/molding/b2200001.htm#207
005. Visitado (Abril 2011).
35. http://www.scudc.scu.edu/cmdoc/dg_doc/develop/process/molding/b2300001. Visitado
(Abril 2011).
36. http://www.sinopticos.com/policarbonato. Visitado (Abril 2011).
37. http://www.yomura.com.tw/. Visitado (Abril 2011).
38. IMOLD 10 SP4.0 para Solid Works: http://wiaderko.net/es/download-programy/21907-
manusoft-unveils-imold-9-0-for-solidworks.html visitado, junio 2011.
39. Jüntgen, T. Fluid-Assisted Injection Moulding: comparison Gas/Water. IKV.L'injection
2K : Les techniques spéciales d'injection. 2000.
40. Jüntgen, T. Fluid-Assisted molding: a comparaison of gas and water. IKV, Institute of
Plastics Processing, Aachen, Germany. CRIFJECTION. 2000.
41. Lih-Sheng, T. Special and Emerging Injection Molding Processes, Journal of Injection
Moulding Technology, 2001, (160-175).
42. Lih-Sheng, T. Special and Emerging Injection molding processes. Journal of Injection
Molding Technology. 2001 Vol 5 n°3 (160-179).
43. Lobo Zertuche, Horacio. 6º Encuentro de Negocios de ANIPAC. Moviplast. Marzo del
2007. http://www.moviplast.com/. Visitado Junio del 2011.
44. Mengues G., Mohren G., Moldes por Inyección de Plásticos, Editorial Pueblo y
Educación 2004.
45. Micro-injection. www.micro-moulding.com. Medical Device Technology. 2000, VOL 11,
N°10, pág. 25. Visitado (10-4-2011).
73
46. Moldeo por compresión, http://es.wikipedia.org/wiki/Moldeo_por_compresi%C3%B3n.
Visitado (22-05-2011).
47. Osswald Tim y Giménez Enrique. Procesados de polímeros, Fundamentos. Editorial
Guaduales año 2008.
48. Pro/ENGINEER Production:[email protected]. Visitado (14-3-2011).
49. Rodríguez, Jesús. ¨Metodología para el diseño de moldes por inyección¨. Tesis de
Maestría. UCLV. 2007.
50. Sarmiento, Luís. Iniciación a los plásticos. 1ra Edición: Barcelona 1992.
51. SENCO. Inventor_Tooling.jsp. www.senco.com.pe visitado, marzo 2011.
52. Serrano, Carlos. ¨Alcances de la Simulación Computarizada¨. www.plastico.com .
Visitado (12-04-2011).
53. Transfert technique for two component molding improves production. Demag. Internet.
www.demag.com visitado, marzo 2011.
54. Two components injection moulding. Arburg. Internet. www.arburg.com visitado, marzo
2011.
55. Van der Motten, M. Mini & Micro Moulding Machines., Injection Moulding Technology,
Battenfeld Belgium. From Mini to Micro Injection. 2000.
56. www.-01.ibm.com/software/plm/ibm-ds-message/catia visitado, marzo 2011.
57. www.3ds.com/products/catia/portfolio/catia-v5 visitado, marzo 2011.
58. www.3ds.com/products_catia visitado, marzo 2011.
59. www.caddigest.com/subjects/adsk_inventor/tutorial visitado, marzo 2011.
60. www.computecworld.com/pdf/autodesk/inventor professional tooling.pdf visitado,
marzo 2011.
61. www.cosmocax.com/alinyeccióndeplásticoselmolde visitado, marzo 2011.
74
62. www.moldflow.com/stp/español/products/des_opt_sol visitado, marzo 2011.
63. www.moldlow.com/stp/pdf/spa/partadviser_B.pdf visitado, marzo 2011.
64. www.monografías.com/trabajos32/procesamientodeplásticos visitado, marzo 2011.
ANEXO
Anexo 1: Tractores VENIRAN
Anexo 2: Filtro de combustible de los tractores VENIRAN
Anexo 3 Motor de los tractores VENIRAN
Tabla A.1 Peso específico y contracción de Materiales Termoplásticos
No Material termoplástico Peso
específico
gr/cm3
Contracción
%
Contracción
mm
1. ABS 1.01-1.07 0.4-0.6 1.004-1.006
2. Acetato de celulosa 1.22-1.34 0.5-0.7 1.005-1.007
3. Acetobutirato de celulosa 1.15-1.22 0.3-0.6 1.003-1.006
4. Propianato de celulosa 1.15-1.23 0.1-0.6 1.001-1.006
5. Etil celulosa 1.11-1.13 0.4-0.7 1.004-1.007
6. Acrílicos 1.18-1.19 0.2-0.7 1.002-1.007
7. Poliamida 66(nylon) 1.13-1.15 1.0-2.5 1.01-1.025
8. Polietileno Baja densidad 0.91-0.925 1.5-3.0 1.015-1.03
9. Polietileno Media densidad 0.926-0.94 1.5-3.5 1.015-1.035
10. Polietileno Alta densidad 0.941-0.96 2.0-4.0 1.02-1.04
11. Poliestireno de alto peso molecular 0.93-0.94 2.5-3.0 1.025-1.03
12. Clorotrifluoretileno 2.09-2.14 1.0-1.5 1.01-1.015
13. Politrifluoretileno 2.1-2.13 1.0-2.0 1.01-1.02
14. Poliestireno (uso general) 1.0-1.06 0.4-0.6 1.004-1.006
15. Poliestireno (alto impacto) 1.04-1.06 0.4-0.6 1.004-1.006
16. PVC (flexible) 1.15-1.80 1.5-3.0 1.015-1.03
17. PC (rígido) 1.33-1.58 0.4-0.5 1.004-1.005
18. SAN 1.07-1.08 0.4-0.6 1.004-1.006
19. Polipropileno 0.9-1.20 1.2-3.0 1.012-1.03
20. Poliuretano 1.11-1.26 0.9-1.0 1.009-1.01
21. Óxido de polifenileno 1.06-1.10 0.7-0.8 1.007-1.008
22. Policarbonato 1.20-1.25 0.4-0.8 1.004-1.008
Anexo 4 Molde final
A-A
Ensamble del molde
Ensamble del molde
CE CAD/CAM
Yasmany02/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany02/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
A
A
Lista de PartesDescripciónPiezaCant.Pos.
SE-M3 Parte Movil11SE- M2 Molde Base12M7 Barra de Expulsión13M6 Disco Centrador14M6 Boquilla15M24 Muelle16M5 Molde superior17SE- M5 Sufridera18
11:4
3
1
5
2
4
6
Despiece
8
7
472
210,00
n250,00
339,
00
B-B
Boquilla
M6 Boquilla.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B
B
11:4
38,00Ø
33,00
14,00
18,00Ø
R3,00
R7,72
11,77n2,88
n4,63
n1,50n4,00
40 Cr
Nota: Dureza HRC 45 - 48
E-E
Disco Centrador.
M6 Disco Centrador.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
E E
11:1
70,00°
n25,00
70,00n
h7(-0,030,00
+
)
12,00
n5,00
2orif
50,00Ø
1.6
3.2
Ac 45
Nota: TT Mejorado
D
Barra de Expulsión.
M7 Barra de Expulsión.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
D
11:2
16,00Ø
24,00
32,00Ø
5,00
225,
0021
0,00
15,00Rosca M16 x 1.51,00 X 45,00°
0.8
32,00n h11 (-0,160,00+ )
3.2
Ac 45
Nota: TT Mejorado
A-A
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
A A
B B
C C
D D
Macho
M5 Molde superior.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
A
A
11:1
92,00Ø
40,00
81,00
7,96
5,00
19,693,00
18,00Ø
30,00
6,00
4 Aguj
84,00
78,00Ø
35,00Ø
84,00Ø
Cr 12 Mo
Nota: TT Temple/Revenido
B-B
Ensamble General
SE-M1 Parte Movil
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B
B
Lista de PartesDescripciónPiezaCant.Pos.
M8 Base Superior11M13 Aro Separador Superior12SE- M4 Base Inyección Superior13ISO 4762 - M8 x 2044ISO 4762 - M8 x 8045
11:4Despiece
1 2 3
199,
00
172,
00
n210,00
B-B
Base Superior
M8 Base Superior
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B B
11:3
n250,00
n15,00
8 x
27,00
n16,00
160,00Ø
n9,008 x
1.6
Ac 45
Nota: TT Mejorado
C-C
Aro Separador Superior
M13 Aro Separador Superior
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
C
C
11:3
n210,00
h7
n100,00
n9,00
160,00Ø
26,00 H74 Aguj Ø
22,00
100,00
25,00
4 Aguj M8
Ac 45
Nota: TT Mejorado
1.6
0.8
D-D
Ensamble General
SE- M4 Base Iny Superior
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
D
D
Lista de PartesDescripciónPiezaCant.Pos.
M15 Base Inyección Superior11M14 Buje42M18 Tubo interior13
11:4Despiece
3
1
2
210,00
B-B
Base Inyección Superior
M15 Base Inyección Superior
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B
B
11:4
210,00Ø
72,00
n31,00
4Aguj pa
santes
n26,00
92,0
0Ø
4 Aguj M8
n6,20
160,0
0
Ø
42,00
Ø40,00
Ø10,00Ø8,00
0.4
1.6
1.6
Ac 45
Nota: TT Temple/Revenido
Buje
M14 Buje.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
11:4
80,00
8,00 66,00 30,00 r6Ø
n26,00
n18,00 H7
1,00X 45,
00°
0.8
1.6
18 Cr Mn Ti12 Cr Ni 3A20 Cr
Cementación. HRC 58- 60
Tubo interior
M18 Tubo interior.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
12:1
75,007,00
15,00Ø
12,00ØRozacada
A-A
Ensamble General
SE- M2 Molde Base
CE CAD/CAM
Yasmany18/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany18/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
A
A
Lista de PartesDescripciónPiezaCant.Pos.
M1 Base del molde11M4 Porta Molde12M9 Columna43M8x1,25 x 5544M19 Tubo circular de agua15M20 Chaveta16
11:3
65 21
3
B-B
1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
A A
B B
C C
D D
Placa de sujeción fija
M1 Base del molde.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B B
11:4
250,00Ø
n70,0015,00
10,00
4 Orif M10
30,00
6,00
20,00
3,00 X45,
00°
160,00Ø
1,6
3.2
Ac 45
Nota: TT Mejorado
A-A1
1
2
2
3
3
4
4
5
5
6
6
A A
B B
C C
D D
Placa porta hembra
M4 Porta Molde.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
A
A
11:3
210,00Ø
50,00
9,004 Aguj
13,00
42,00
45,00
7,50
25,00
15,00
17,75
65,00
13,51 25,94
8,00
10,00
n26,004 Aguj
n18,00
n35,00
n92,00
0.8
1.6
Ac 45
Nota: TT Temple y revenido
1.6
0.4
B ( 5 : 1 )
Columna
M9 Columna.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B
11:2
1,00
18,00
R2,00
9,00
146,00
R2,001,00 X45,00°
5,0050,00
30,00Ø
26,00Ø 55,00
0.8
0.8
1.6
Ac 20
Nota: TT Cementación. HRC 58 - 60
Chaveta
M20 Chaveta.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
13:1
3,00
29,33
R2,00
4,00
C-C
Ensamble General
SE- M3 Sufridera.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
C
C
Lista de PartesDescripciónPiezaCant.Pos.
M12 Porta Expulsores11M11 Sufridera Expulsores12M10 Expulsores43ISO 4762 - M8 x 1244
11:4Despiece
3
2
1
24,0
0
n100,00
12,0
0 4
B-B
Sufridera Expulsores
M11 Sufridera Expulsores.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B
B
11:1
n100,0
015,00Ø
9,00Ø
M16
20,00Ø
8,0012,00
2,00
70,00Ø
Ac 45
Nota: TT Mejorado
1.6
B-B
Porta Expulsores
M12 Porta Expulsores.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
B
B
11:1
100,00Ø
12,00Ø
6,50Ø
4 Orif M8
12,00
5,40
70,00Ø
42,00Ø
Ac 20
Nota: TT Mejorado
1.6
Expulsores
M10 Expulsores.
CE CAD/CAM
Yasmany16/06/2010Dibujó
Proyectó
Cont. Téc.
Nombre
Etapas de Elaboración
Código Parte
FechaFirma EscalaMod.
Revisó
Aprobó
Cont. Nor.
Yasmany16/06/2010
Cant. Masa Cant. HojasHoja No.
11:1
10,00 n6Ø
6,50Ø6,00Ø 54,00°
130,40
5,4040,40
60 Si 2A65 Mn
0.8
1.6
![Cad cam 2010[1]](https://static.fdocuments.es/doc/165x107/5587a5ffd8b42af4678b45d8/cad-cam-20101-55888c77ed8d6.jpg)
