UNIVERSIDAD NACIONAL AUTÓNOMA DE MÉXICO FACULTAD DE ESTUDIOS SUPERIORES CUAUTITLÁN

DISEÑO DE MOLDE PARA INYECCIÓN DE PLÁSTICO

TRABAJO PROFESIONAL QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE: INGENIERO MECÁNICO ELECTRICISTA

P R E S E N T A: ABRAM LUNA HUITRÓN

ASESOR: M.en I . FELIPE DÍAZ DEL CASTILLO RODRÍGUEZ

CUAUTITLÁN IZCALLI, ESTADO DE MÉXICO.

2015

DEDICATORIA

Dedico este trabajo:

 Al ser espiritual quien a través de mis padres me otorgo vida y quien me ha demostrado de diversas formas que siempre e incondicional esta junto a mí, su nombre es Dios.

 A mis padres Nati y José por que han tenido el valor y la sabiduría para cuidarme, educarme, guiarme, apoyarme y por darme algo que siempre está en mí, que es su amor.

 A mis hermanos Jeanette, Jesús y José por protegerme y por haber puesto sus metas en segundo plano para darme todo lo humanamente posible.

 A una personita quien desde hace 6 años me enseña lo divertida y sencilla que es nuestra existencia, él es mi sobrino Julián.

 A la honorable casa de estudios UNAM, institución que a través de profesores comprometidos como el Mto. Felipe Diaz y entrañables amigos me está permitiendo evolucionar en lo personal y en lo profesional.

 A los empresarios Ing. Ortiz e Ing. Sergio y compañeros tym quienes me han dado su confianza y me han permitido formar parte de lo que yo considero mi segunda casa, la empresa I.E.H.

ÍNDICE Pàg. OBJETIVO

……………………………………………………………………….…...……...1

INTRODUCCIÓN

………………………………………………………………..……….....2 CAPÍTULO 1 LA EMPRESA

1.1. HISTORIA

……………………………...………………………………………...………3

1.2. ¿QUÉ HACE?

…………………………...………………………………………………..3

1.3. ORGANIGRAMA

………………………………………………………………………..5

1.4. LOCALIZACIÓN

…………………………………………………………………...……6 CAPÍTULO 2 ASPECTOS TEÓRICOS

2.1. MOLDEO POR INYECCIÓN DE PLÁSTICOS

………………………………………...7

2.1.1. Materiales plásticos ………………………………………………………...…..7 2.1.2. Proceso de moldeo por inyección 2.1.3. La máquina de inyección 2.1.4. Molde de inyección

………………………………………………9

……………………………………………...………12

……………………………………………………...…….19 CAPÍTULO 3

ACTIVIDAD PROFESIONAL 3.1. DISEÑO DE MOLDE PARA GUARDA DE BOTÓN …………………..…………….48 3.1.1. Información del producto guarda de botón

……………………...……………48

3.1.2. Compensación de la contracción en guarda de botón 3.1.3. Definición de la línea de partición en guarda de botón

………………………..51 ….………….………..53

3.1.4. Evaluación de la máquina de inyección Romi Sandretto EN70 disponible para el molde de guarda de botón

……………………..………………..……………..54

3.1.5. Dibujo de conjunto del molde para guarda de botón

………………...……….56

3.1.6. Dibujos de detalle de algunos componentes del molde para guarda

……....…58

CAPÍTULO 4 RECOMENDACIONES 4.1. MEJORAS EN EL ÁREA DE PROYECTOS DE MOLDES

…………………..…..…..70

CONCLUSIONES

………………………………………………………………………….73

BIBLIOGRAFÍA

………………………………………………………..………………….74

OBJETIVO

 Exponer los conocimientos teóricos que con frecuencia se aterrizan a la práctica y que son útiles en el área de proyectos de moldes de inyección.

 Describir las diferentes actividades que he realizado en mi estadía dentro de la empresa.

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INTRODUCCIÓN

Basta con solo detenerse a observar por un minuto el medio que nos rodea y podremos dar cuenta que la mayoría de los objetos están fabricados en material plástico. Para muestra un botón, en casa se hace uso de cubetas para almacenar o transportar líquidos, estas cubetas son fabricadas frecuentemente de un termoplástico llamado Polietileno de Alta Densidad (HDPE). Los plásticos naturales y sintéticos ofrecen propiedades buenas y equilibradas en general, por ello la creciente demanda y su consideración por parte de diseñadores de producto para la satisfacción de necesidades en sectores como el alimenticio, automotriz, hogar, eléctricoelectrónico, cosmético, farmacéutico y construcción por mencionar algunos. Se puede mencionar que para dar forma al material plástico existen varios procesos de conformado, sin embargo en México sobresale el proceso de inyección según datos del Centro de Investigación en Química Aplicada (CIQA) y el que se expondrá para la familia de termoplásticos o plásticos reciclables. El herramental protagonista del moldeo por inyección recibe el nombre de molde.

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CAPÍTULO 1 LA EMPRESA

1.1. HISTORIA. Un 20 de noviembre de hace 25 años dos jóvenes ingenieros uno mexicano y el otro de descendencia brasileña, los unió la inquietud por descubrir que la ingeniería-ingenio se aplica en todo. Sin previa experiencia y con el solo conocimiento adquirido en las aulas de la honorable casa de estudios UNAM, desarrollaron mini troqueles para la industria joyera de la Ciudad de México. Fue tal el éxito de esa etapa que no solo participaron como activo intelectual, sino añadieron un valor agregado que fue la fabricación. El conocimiento profesional, el aprendizaje de operar personalmente la maquinaria, el ejercicio continuo autodidacta, la idea de mejora continua, la empatía con el cliente y el cubrir varios roles no solo el de ingeniero fueron los cimientos para fundar lo que hoy sigue siendo una empresa mexicana con reconocimiento y valor creciente en el sector de diseño, fabricación y mantenimiento en moldes y troqueles. Esta empresa se llama Ingeniería Especializada en Herramentales (I.E.H.).

1.2. ¿QUÉ HACE? I.E.H. es una empresa especializada en el diseño, fabricación, ingeniería inversa y mantenimiento de todo tipo de troqueles y moldes de inyección de plástico.

Ofrece el máximo equilibrio entre producto, calidad, precio, tiempo de entrega, servicio y garantía.

Donde los troqueles y moldes de inyección de plástico son desarrollados con base en:

 Trabajo en equipo multidisciplinario.  Conocimiento y experiencia del personal en todos los niveles.  Maquinaria moderna.  Tecnología demandada por la globalización en este sector.  Software CAD y CAM competitivo. -3-

 Sistema de gestión de calidad.  Soluciones integrales a las necesidades y requerimientos del cliente.  Soporte técnico desde la etapa de solicitud de cotización del cliente. Las industrias que tiene la capacidad de atender con sus troqueles y moldes de inyección de plástico son: automotriz, electrodoméstica, cosmética, hogar, eléctrica-electrónica, alimenticia, farmacéutica, juguetera y construcción.

Como complemento ofrece servicios de valor agregado como:

 Electroerosión de alambre (WEDM), figura 1.1a). Electroerosión por penetración (EDM), figura 1.1b).

 Maquinados de generación de viruta por Control Numérico, figura 1.2.  Mantenimiento preventivo y correctivo de moldes y troqueles.  Cambios de ingeniería e ingeniería inversa.  Asesoría para encontrar la mejor solución integral a las necesidades del cliente.  Reporte de avance en línea de cada proyecto. Su meta única de calidad es lograr la satisfacción del cliente.

a)

b)

Figura 1.1. (a) Máquina CHMER CW 643S 5 ejes. (b) Máquina CHMER 50MP 3 ejes. -4-

Figura 1.2. Centro de maquinado vertical VISION WIDE a 3 ejes.

1.3. ORGANIGRAMA. En la figura 1.3 se muestra el organigrama general de la empresa.

Figura 1.3. Organigrama general de la empresa.

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1.4. LOCALIZACIÓN. I.E.H. está ubicada en el km 37.5 Autopista México – Querétaro No. 5010 Condominio Industrial Cuamatla, nave 21, Cuautitlán Izcalli, Estado de México. C.P. 54730. En la figura 1.4 se muestra croquis de localización.

Figura 1.4. Croquis de localización de la empresa. -6-

CAPÍTULO 2 ASPECTOS TEÓRICOS

2.1. MOLDEO POR INYECCIÓN DE PLÁSTICOS. Aquí la explicación del tren básico para la obtención de un producto de material plástico utilizable en una cantidad infinita de aplicaciones. El primer vagón lo representa el recurso natural no renovable llamado petróleo, del cual por métodos físico químicos se obtienen monómeros. Seguido se realiza una suma de monómeros en un reactor a este fenómeno químico se le llama polimerización, a la unión-cadena de monómeros se le asigna el termino de polímero. Al polímero se le pueden agregar ciertos aditivos para mejorar sus propiedades en general, por mencionar un pigmento dando origen a un plástico. El último vagón queda bien representado por el proceso de conformación de mayor uso para plásticos en México denominado moldeo por inyección del cual derivan la maquina conocida como máquina de inyección donde se coloca un herramental llamado molde. Lo anterior queda representado en la figura 2.1.

Figura 2.1. Secuencia de producción de un producto plástico.

2.1.1. MATERIALES PLÁSTICOS. Un plástico se define como un polímero natural o sintético con alto peso molecular, al que se le mezcla con aditivos como pigmentos, estabilizadores, retardantes de llama, plastificantes entre otros. La atención que han logrado por parte de diseñadores de producto, se debe a características en general como resistencia a la corrosión, son materiales de baja densidad y -7-

resistentes mecánicamente, en su mayoría no conductores de energía eléctrica, métodos de procesado sencillos y en comparación con los metales o cerámicos son de bajo costo.

Se pueden clasificar respecto a su comportamiento termo-mecánico en:

 Termoplásticos. Se caracterizan por que se pueden calentar, fundir, moldear y enfriar, como se ilustra en la figura 2.2. Este proceso se puede repetir varias ocasiones, es decir se pueden reprocesar. Como ejemplo se puede mencionar al Polietileno (PE).

Figura 2.2. Características de un termoplástico.

 Termófijos o termoestables. Los identifica que se pueden calentar, moldear a presión y enfriar, pero si se tratan de reprocesar al calentarlos nuevamente lo único que se logra es quemarlos, representado en la figura 2.3. Como ejemplo se menciona al fenólico Baquelita.

Figura 2.3. Características de un Termófijo.

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2.1.2. PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN. El moldeo por inyección es el método más común para dar forma a los termoplásticos.

En 1868 Jhon Wesley Hyatt fue el iniciador de este proceso al inyectar Celuloide dentro de un molde, para producir bolas de billar.

El objetivo del moldeo por inyección, es inyectar un termoplástico fundido, es decir en estado líquido en un molde cerrado y frio, donde solidifica para obtener el producto. Este producto moldeado se recupera al abrir el molde para botarlo. El molde se coloca dentro de una máquina llamada máquina de inyección, cuya función es proveer el mecanismo para el cierre y apertura del molde, proveer el mecanismo para la carga, fusión e inyección del plástico, además de proporcionar el sistema de enfriamiento para que el producto solidifique dentro del molde.

El ciclo de inyección para materiales termoplásticos queda definido en las siguientes 6 etapas: 1. Se cierra el molde que se encuentra vacío y al mismo tiempo se tiene lista la cantidad de material fundido que se va a inyectar dentro del barril de la máquina de inyección, figura 2.4.

Figura 2.4. Cierre del molde y material fundido listo.

2. Se realiza la inyección al introducir material fundido mediante un tornillo, el cual actúa como un pistón, forzando al material a pasar a través de la boquilla para hacerlo llegar a la cavidad del molde con cierta velocidad y presión de inyección, figura 2.5.

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Figura 2.5. Inyección de material hacia el molde.

3. Terminada la inyección. Se mantiene la presión sobre el material inyectado en el molde antes de que solidifique, esto a fin de contrarrestar la contracción del producto durante su enfriamiento, figura 2.6. Esta presión recibe el nombre de pospresión o presión de sostenimiento. Al solidificar el producto se deja de ejecutar la pospresión.

Figura 2.6. Aplicación de pospresión.

4. Se inicia el giro del tornillo, al ir girando va tomando pellets o gránulos sólidos de la tolva y los va fundiendo (plastificando). El material fundido pasa a la parte delantera del tornillo, donde se desarrolla una presión contra la boquilla cerrada, obligando al tornillo a retroceder hasta que se acumule el material requerido para la siguiente inyección, figura 2.7.

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Figura 2.7. Plastificación del material para la siguiente inyección.

5. El material dentro del molde se continúa enfriando en donde el calor es disipado por el líquido refrigerante. Una vez terminado el tiempo de enfriamiento, la parte móvil del molde se abre y el sistema de expulsión del molde bota al producto, figura 2.8.

Figura 2.8. Enfriamiento y expulsión de producto.

6. El molde cierra e inicia el ciclo nuevamente. Las ventajas que ofrece el proceso por inyección explican su liderazgo para la fabricación de productos plásticos. También tiene sus limitantes, que no han representado ningún obstáculo para que dicho proceso se utilice cada vez más para la transformación de termoplásticos.

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Ventajas:

 Alto volumen de producción.  Proceso altamente automatizable.  Bajo costo de mano de obra por producto.  Permite buena tolerancia dimensional.  Se obtiene un producto con superficies limpias, sin necesidad de reprocesar.  Permite moldear productos con insertos metálicos.  Versatilidad de forma y materiales plásticos a moldear. Limitantes:

 Alto costo del molde.  Alto costo de la máquina de inyección. 2.1.3. LA MÁQUINA DE INYECCIÓN. La tarea de una máquina inyectora para termoplásticos es recibir en su tolva la carga de materia prima en estado sólido en forma de pellets o gránulos, estos logran mezclarse de manera homogénea y plastificarse dentro de un barril con bandas calefactoras gracias a un componente de la maquina llamado tornillo, al que se le suma la función más importante, el inyectar plástico en estado líquido al molde. Dentro de las funciones de la máquina de inyección queda el permitir el montaje del molde a unas bases llamadas platinas que son parte de su estructura, donde un sistema hidráulico o mecánico permite la apertura y cierre de una mitad del molde a fin de poder expulsar el producto.

En la figura 2.9 se muestra una máquina de inyección para termoplásticos, aquí se identifican sus partes fundamentales, las cuales normalmente se agrupan dentro de las siguientes unidades:

 Unidad de inyección. La integran algunas partes como la tolva alimentadora, el barril con bandas calefactoras, la boquilla y el tornillo, partes que permiten la carga, transporte, fusión, mezclado e inyección del plástico.

 Unidad de cierre. Una de sus funciones es alojar cada mitad del molde en su platina fija y platina móvil. Platinas que se encuentran guiadas por unas columnas. Esta unidad - 12 -

proporciona la fuerza necesaria para mantener cerrado al molde y superar la presión generada por el plástico al ser inyectado al interior del molde. Por último permite el desplazamiento axial de una mitad del molde para la expulsión del producto.

Figura 2.9. Partes y unidades principales de una máquina de inyección.

 Unidad de Potencia. La representan aquellas partes necesarias para la transformación y dotación de fuerza motriz que se utiliza en las unidades de inyección y de cierre.

 Unidad de control. A través de esta unidad el operador manipula de acuerdo a las necesidades las variables para el proceso de inyección. Aquí el operador cuenta con un tablero y mediante señales eléctricas controla al resto de las unidades de la máquina de inyección.

Las características principales de una máquina de inyección son aquellas que permiten definir las limitantes en el tamaño y peso del producto a inyectar, tamaño del molde, producción, entre otras. Estas características generales incluyen las especificaciones por parte del fabricante de la unidad de inyección y de la unidad de cierre. El diseñador del molde regularmente debe de trabajar de tal manera que adecue el molde a la máquina inyectora, ya que sería poco probable que se diseñe el molde a libre criterio y luego se busque una máquina que cumpla con los requerimientos del mismo. - 13 -

El diseñador del molde comenzara a bosquejar su primer idea al conocer la geometría, dimensiones generales y materia prima del producto, de manera paralela deberá conocer las características que definen la unidad de inyección y de cierre de la máquina de inyección que se pretende usar.

La unidad de inyección queda especificada por el fabricante al definir con número y unidades el diámetro nominal del tornillo, la carrera máxima del tornillo y la capacidad de inyección. A partir de estos datos el diseñador puede estimar el número máximo de cavidades del molde y el tiempo de inyección del producto en función de la máquina de inyección a utilizar.

El alcance en volumen de plástico a inyectar por el tornillo en cada ciclo se le conoce como volumen de inyección, matemáticamente se expresa en la ecuación 2.1. ………….(2.1) Dónde: Vi= Volumen de inyección (mm3). Dt= Diámetro nominal de tornillo (mm). Lt= Carrera máxima del tornillo (mm). F.S.= 0.9 a fin de no considerar las condiciones máximas e ideales de la máquina de inyección.

La capacidad de inyección refiere a la cantidad en volumen de plástico que puede disparar la máquina por unidad de tiempo, este dato es proporcionado por el fabricante. Al saber la densidad de la materia prima que servirá para fabricar el producto, la capacidad de inyección puede expresarse en capacidad de masa de plástico a inyectar por unidad de tiempo y recibe el nombre de capacidad de inyección real. Su ecuación es la 2.2. ………….(2.2) Dónde: Cir= Capacidad de inyección real (g/s). Ci= Capacidad de inyección (cm3/s). = Densidad del termoplástico a utilizar como materia prima (g/cm3).

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A continuación el diseñador puede estimar el número de cavidades a considerar en el molde. Si se conoce la materia prima, geometría y dimensiones del producto es fácil calcular su peso o bien un software CAD puede facilitar esta tarea si la geometría es compleja. Con frecuencia se considera un 30% extra respecto al peso del producto, por tanto el peso del producto tendrá que ser multiplicado por el factor 1.3. Con este porcentaje extra se pretende cuantificar e incluir al termoplástico que solidifica en las partes del molde conocidas como vena, canal de distribución y punto de inyección, que en conjunto forman la llamada colada. Usualmente la colada y el producto salen unidos y es necesario un posproceso para separarlos. La colada se aprovecha nuevamente al reciclarla.

Entonces el número de cavidades se puede calcular mediante

ecuación 2.3. ………...(2.3) Dónde: NC= Número máximo de cavidades en molde (Números enteros). Vi= Volumen de inyección (cm3). = Densidad del termoplástico a utilizar como materia prima (g/cm3). Wp= Peso del producto a moldear (g).

Para corroborar el resultado del número de cavidades, considere la condición plasmada en la figura 2.10.

Figura 2.10. Criterio básico para aplicar a la unidad de inyección.

El tiempo de inyección también conocido como tiempo de llenado del molde, es el tiempo necesario para que el material fundido pase del barril de la máquina de inyección a la cavidad o cavidades del molde. Finalmente este tiempo lo podemos calcular con la ecuación 2.4. ………….(2.4)

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Dónde: Ti= Tiempo de inyección (s). NC= Número de cavidades en el molde (Número entero). Wp= Peso del producto a moldear (g). Cir= Capacidad de inyección real (g/s).

Anteriormente se mencionó que el diseñador deberá evaluar su diseño del molde con base a las características ofertadas por la máquina de inyección. El fabricante define a la unidad de cierre de la máquina inyectora al exponer con magnitudes y unidades la fuerza de cierre, la altura mínima del molde, la apertura máxima de las platinas, el peso máximo del molde, el peso máximo de la mitad móvil del molde, las medidas de las platinas y la distancia entre columnas.

La evaluación de la unidad de cierre comenzara al calcular de manera aproximada la fuerza que ejerce el plástico inyectado sobre la superficie de la cavidad del molde. Fuerza que tiende a separar ambas mitades del molde provocando un producto final sin la calidad requerida.

Para calcular la fuerza que se opone a la fuerza de cierre de la máquina inyectora y a la que se le identificara aquí como fuerza opositora, deberá considerarse la superficie proyectada, que es el área resultante de la proyección ortogonal del producto y colada observando al molde desde la dirección y sentido de la inyección de plástico a través de la boquilla de la máquina inyectora. En la figura 2.11 partiendo de un ejemplo se ilustra el criterio para definir dicha superficie.

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Figura 2.11. Criterio para definir la superficie proyectada del producto a moldear.

En la figura 2.12 se extrae del molde al producto con su colada. Cabe el mencionar que la superficie proyectada depende principalmente del número de cavidades en el molde, de la geometría y dimensiones del producto a moldear y de la forma y tamaño de la colada.

Figura 2.12. Ejemplo de un producto (2x), su colada y la superficie proyectada que genera.

También deberá considerarse la presión promedio de inyección en la cavidad del molde, en la tabla 2.1 se exponen algunos plásticos y su valor de presión promedio de inyección. Dicho valor contempla la influencia de paredes delgadas en el producto y flujos o trayectos largos que recorrerá el plástico fundido tomando como punto cero a la boquilla de inyección de la máquina o bien la entrada del bebedero del molde. - 17 -

Tabla 2.1. Presión promedio de inyección para algunos plásticos. PLÁSTICO

PRESIÓN PROMEDIO DE INYECCIÓN kgf/mm2

Poliestireno (PS)

1.5 – 3.1

Poliestireno (PS) paredes delgadas

4.6 – 6.2

Polietileno baja densidad (LDPE)

1.5 – 3.1

Polietileno alta densidad (HDPE)

2.3 – 3.8

Polietileno alta densidad (HDPE) flujos largos

3.8 – 5.4

Polipropileno (PP)

2.3 – 3.8

Polipropileno (PP) flujos largos

3.8 – 5.4

Polimetilmetacrilato (PMMA)

3.1 – 6.2

Policarbonato (PC)

4.6 – 7.7

Polietilentereftalato (PET) amorfo

3.1 - 3.8

Polietilentereftalato (PET) cristalino

6.2 – 9.3

Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS)

3.8 - 6.2

Es recomendable que la fuerza de cierre máxima de la máquina de inyección sea un 25% superior a la fuerza opositora, a fin de asegurar el cierre del molde durante la inyección.

Concluyendo, la fuerza opositora a la fuerza de cierre de la máquina de inyección es el resultado del producto de la superficie proyectada y la presión promedio de inyección, queda conceptualizada en la ecuación 2.5. …………(2.5) Dónde: Fo= Fuerza opositora (kgf). Sp= Superficie proyectada (mm2). Pp= Presión promedio de inyección (kgf/mm2).

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2.1.4. MOLDE DE INYECCIÓN. El molde de inyección es el herramental complementario para que una máquina de inyección pueda producir productos de plástico, el éxito del proceso de inyección está sustentado en contar con un molde bien diseñado y en óptimas condiciones que garantiza gran parte de la calidad del producto, complementada con un ajuste adecuado de las variables de proceso y el adecuado termoplástico a utilizar. Un molde es el arreglo de varios elementos ensamblados fijos y móviles, que producen un espacio con la forma del producto deseado, entre la cavidad o parte en bajo relieve y el corazón denominado sección positiva o núcleo. El objetivo de este herramental es producir un número elevado de productos plásticos con idénticas propiedades físicas y mecánicas.

Las funciones básicas de un molde son:

 Permite la inyección, distribución y acomodo de la masa plástica fundida.  Gracias al espacio formado por sus componentes cavidad y corazón, permite el conformado del producto.

 Permite el enfriamiento controlado y la solidificación del producto plástico, debido a que integra un circuito por el cual se hace fluir un refrigerante.

 A través de un sistema mecánico, permite la expulsión del producto. En algunas ocasiones este sistema mecánico se complementa con un sistema neumático con el objetivo de acelerar la caída del producto y reducir el tiempo del ciclo.

A continuación se mencionan en orden cronológico algunos hechos y aportaciones relevantes dentro del tópico de moldes:

 En 1929, Shaw Insulator Co. Produce un molde con desenrosque automático de 24 cavidades para piezas de material termófijo.

 En 1938, Arthur W. Logozzo de GE Co. Inicia el cromado para cavidades.  Para facilitar la construcción de moldes se hizo necesaria la estandarización de componentes básicos y en 1942, Quarnstrom fundador de la empresa DME, asume esta tarea a fin de facilitar la construcción y mantenimiento del herramental molde.

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 Con el objeto de hacer más productivos los moldes de inyección se comenzaron a utilizar materiales diversos entre los que destacaron aleaciones de Cobre – Berilio. En 1946, la empresa Wachusett Tools and Dies ya los estaba incorporando a sus diseños.

 En 1962, Alex Seres en la empresa INCOE inicia el desarrollo de sistemas de colada caliente.

 En los últimos años por la geometría y complejidad en muchos productos de plástico, se ha exigido la incorporación de mecanismos y dispositivos que faciliten el desmoldeo, así han surgido moldes con correderas, corazones móviles y núcleos colapsibles.

El conocer los diferentes componentes de un molde de inyección, así como el papel que desempeña cada uno de ellos es de suma importancia para el diseñador, de esta manera se estaría asegurando un diseño funcional y una fabricación óptima.

En la figura 2.13 se muestran las partes principales de un molde de inyección para termoplásticos. En este caso se expone el molde conocido como estándar o de dos placas con colada fría. Recalcando que el conocimiento de este tipo de molde es la base para desarrollar moldes aún más complejos o con variantes en el tipo de colada. A la figura se anexan las platinas fija y móvil con el fin de referenciar la posición de montaje usual del molde dentro de la máquina de inyección.

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PLATINA MOVIL

PLATINA FIJA

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6

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13 10

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1.- PRODUCTO DE PLASTICO 2.- CAVIDAD 3.- CORAZON 4.- BEBEDERO 5.- ANILLO CENTRADOR 6.- PLACA AISLANTE 7.- PLACA SUPERIOR 8.- PLACA PORTA CAVIDAD (s) 9.- PERNO GUIA 10.- BUJE GUIA 11.- CENTRADOR LATERAL 12.- PLACA PORTA CORAZON (s) 13.- PLACA DE SOPORTE 14.- PARALELAS

8 15.- PLACA DE BOTADORES 16.- PLACA DE RESPALDO DE BOTADORES 17.- BOTADOR (s) 18.- PERNO Y BUJE GUIA DE PLACAS DE BOTADORES 19.- RECUPERADOR 20.- TACON 21.- PLACA INFERIOR 22.- CANDADO 23.- CANCAMO 24.- CIRCUITO DE ENFRIAMIENTO 25.- CLAMP

Figura 2.13. Partes fundamentales de un molde estándar con colada fría. - 21 -

Describiéndose a continuación cada uno de los elementos que constituyen al molde: Mitad fija o lado de inyección. Esta mitad del molde se caracteriza por permanecer siempre estática, se monta y se ensambla a la platina fija con el objetivo de acoplar la boquilla de inyección de la máquina inyectora a la parte del molde llamada bebedero. Esta mitad queda representada por las siguientes partes:

 Cavidad. Se acopla con la parte llamada corazón y se caracteriza por tener la forma invertida y en bajo relieve de la geometría exterior del producto plástico a moldear, esto puede variar en función de cómo el diseñador defina la línea de partición. Cabe el mencionar que en ella se maquina un circuito el cual forma parte del sistema de enfriamiento para lograr la solidificación del producto plástico y así poder llevar a cabo su expulsión del molde.

 Bebedero. Queda acoplado con la boquilla de inyección de la máquina, su función es recibir y permitir el flujo de material termoplástico fundido al interior del molde. Entendiendo como interior del molde a los canales de distribución, al punto o entrada de inyección y finalmente al espacio formado por la cavidad y corazón.

 Anillo centrador. Es un elemento de registro. Se acopla en la platina fija que tiene el alojamiento para que ensamble dicho anillo. Su función es asegurar la posición concéntrica del molde respecto a las platinas de la máquina. El anillo centrador rodea al bebedero y asegura que este quede colineal a la boquilla de inyección.

 Placa porta cavidad (s). En esta placa se monta y se fija a la cavidad o cavidades. En ella también se ensamblan los componentes normalizados llamados pernos guía y centradores laterales macho. La existencia de esta placa porta cavidad elimina la idea por parte del diseñador de que junto con la cavidad (s) sean una sola pieza, el solo pensar que cuando la cavidad o cavidades se dañen sería necesario adquirir un bloque de acero muy grande, además de un alto costo de fabricación o bien de mantenimiento.

 Perno guía. Es un componente normalizado o de línea. Forma parte del sistema de guiado principal del molde y se aloja en la placa porta cavidad. Basta con colocar 4 pares de perno guía con su respectivo buje para asegurar la alineación de las mitades del molde. El sistema guía del molde frecuentemente es complementado con otro

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componente de línea conocido como centrador lateral con el fin de apoyar y alargar la vida de pernos y bujes guía principales.

 Placa superior. Se registra y se fija a la placa porta cavidad. A esta placa se ensamblan el anillo centrador, aloja parte del bebedero y se le coloca la placa aislante. A través de esta placa por medio de clamps queda sujeta la mitad fija del molde a la platina fija de la máquina de inyección. El diseñador deberá calcular el espesor mínimo de la placa superior a fin de superar el esfuerzo a la cual es sometida al soportar todo el peso de la mitad fija del molde.

 Placa aislante. Esta placa se fija a la placa superior, lleva el saque necesario para dejar libre al anillo centrador. Su meta es evitar el contacto directo de la placa superior del molde con la platina fija de la máquina, de esta manera se asegura conservar la temperatura en el molde. Usualmente el material de fabricación para esta placa es una resina sintética con fibra de vidrio llama comercialmente Celoron.

Mitad móvil o lado de expulsión. Esta mitad es dinámica, se monta y se ensambla a la platina móvil de la máquina de inyección. Le identifica el contener al sistema de expulsión necesario para botar al producto una vez que solidifica, dicha eyección se logra gracias a unos componentes normalizados llamados botadores. Las partes que la caracterizan son:

 Corazón. Es llamado también núcleo y hace complemento con la cavidad con el objetivo de formar el espacio con la geometría del producto a moldear. Generalmente su forma se presenta en alto relieve. En él se maquinan los canales de distribución, el circuito que junto con el de la cavidad complementan al sistema de enfriamiento y el paso con ajuste para los botadores.

 Placa porta corazón (s). En esta placa se alojan los bujes guía y centradores laterales hembra, asegurando así la alineación del corazón respecto a la cavidad. Tiene el alojamiento necesario para permitir el registro y la fijación del corazón o corazones. Cabe el resaltar que en esta placa se maquinan el paso para los recuperadores, los desahogos para el libre paso de los botadores y las cuerdas que permiten el ensamble de la placa soporte, paralelas y placa inferior.

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 Buje guía. Es el complemento del perno guía, al ser ambos partes de línea una vez que sufren desgaste por fricción pueden ser reemplazados sin mayor problema.

 Placa de soporte. Al maquinar el o los alojamientos para los corazones en la placa porta corazón queda una zona mecánicamente débil por tal motivo suele colocarse una placa que aporte resistencia mecánica y se llama placa soporte. Depende del diseño del molde pero en algunas ocasiones en la placa soporte se aloja al perno guía de las placas de botadores.

 Paralelas. Son partes con forma de prisma rectangular en el ensamble quedan entre la placa soporte y la placa inferior de tal manera que forman un espacio que se utilizara para permitir el libre ir y venir de las placas de botado.

 Botador (s). Es un componente de línea. Su cuerpo puede ser de sección circular o rectangular y la cabeza puede ser igualmente circular o bien cónica. La cabeza del botador se aloja en la placa de botadores, su cuerpo queda guiado gracias al paso con ajuste que se maquina en el corazón. Se integra al corazón y participa en la geometría del producto a moldear por tanto puede tener una infinidad de formas aunque con frecuencia el diseñador opta por colocarlos en zonas planas para evitar el maquinado en la punta del botador. Su objetivo es transmitir la fuerza dinámica de las placas de botado a fin de liberar al producto del molde en su totalidad.

 Placa de botadores. La función de esta placa es alojar a los recuperadores y a todos los botadores que haya considerado el diseñador. Es una placa dinámica y para asegurar su posición en el ir y venir, así como la vida de los botadores se le anexa un sistema guía propio, entonces en ella se monta de manera parcial o total un buje guía que puede ser de acero, bronce, autolubricado o bien con balines. En la figura 2.14 se muestra un corte que muestra la implementación de una de muchas opciones de línea para el sistema guía de las placas de botado.

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Figura 2.14. Ejemplo de implementación del sistema guía para las placas de botado.

 Placa de respaldo de botadores. Gracias a esta placa tanto los recuperadores como los botadores quedan fijos al ensamblarse con la placa de botadores. Funge como una sufridera ya que la base de la cabeza de los recuperadores y botadores descansan sobre ella. En esta placa se maquina una caja con el objetivo de poder acoplar el vástago de expulsión de la máquina de inyección, quien es aquel que proporciona la fuerza motriz para el ir y venir de las placas de botado y todo lo que se ensambla a ellas.

 Perno y buje guía de las placas de botado. Son componentes de línea y existe una gran diversidad con el propósito de que el diseñador contemple el que mejor se adecue al diseño. Su meta es asegurar siempre la posición y guía de las placas de botado y de todo lo que se ensambla a estas.

 Recuperador. Se ensamblan a las placas de botado. Es funcional el solo considerar colocar 4 recuperadores en el molde de inyección. Cuando las placas de botado se encuentran en estado de expulsión de producto el molde se encuentra abierto, entonces del corazón sobresalen los botadores y de la placa porta corazón (s) sobresalen los recuperadores cuya meta es aprovechar la fuerza motriz del cierre del molde ya que la placa porta cavidad (s) los toca y los obliga a retroceder al igual que todo el sistema del cual forman parte que es el sistema de expulsión. Frecuentemente en el cuerpo del recuperador se colocan resortes a compresión con el propósito de asegurar el regreso - 25 -

total de las placas de botado como se expone en la figura 2.15, de lo contario los botadores podrían colisionar con la cavidad o bien sobresalir del corazón ligeramente afectando la forma del producto cuando se lleve a cabo la inyección.

Figura 2.15. Colocación de resortes a compresión en el cuerpo del recuperador.



Tacón. Por la presión de inyección y el tiempo de pospresión se genera un gran esfuerzo a la flexión sobre la placa porta corazón y su placa soporte en las zonas que no quedan cubiertas por las paralelas y que sin embargo no se pueden omitir porque de lo contrario no existiría el espacio para el libre movimiento de las placas de botado, por tal motivo este problema es solucionado al colocar en donde así lo permita el diseño piezas de sección circular llamadas tacones con la misma altura que las paralelas y que fungen como apoyos de la placa de soporte y a su vez de la placa porta corazón para evitar que esta se deforme.



Placa inferior. A ella quedan ensambladas de manera directa las paralelas, tacones, la placa de soporte, la placa porta corazón y de manera indirecta las placas de botado. Su propósito es que a través de ella se permita la fijación que se realiza comúnmente con clamps de la mitad móvil del molde a la platina móvil de la máquina de inyección. Le caracteriza el tener el desahogo necesario para el acoplado del vástago de expulsión de la máquina a la placa de respaldo de botadores del molde de inyección. - 26 -

Componentes de línea. También reciben el nombre de partes estandarizadas o normalizadas, pueden ser elementos de cualquier mitad del molde de inyección. Se fabrican de tal manera que sus dimensiones se pueden presentar en unidades del Sistema Internacional (SI) o bien en el Sistema Ingles (USCS). La existencia de estos componentes facilita, agiliza y asiste el proceso de diseño del molde, basta con la correcta elección por parte del diseñador. El omitir la fabricación de algunos componentes del molde repercute en un ahorro significativo en materia prima, en maquinado, en tratamiento térmico, en acabado superficial y en tiempo. La existencia de las partes de línea permiten que el proceso de mantenimiento preventivo o correctivo sea sencillo y fluido, sin importar el país donde originalmente se diseñó y se fabricó el molde de inyección, por mencionar puede haberse diseñado y fabricado un molde en Alemania y estar produciendo en México, teniendo aquí en nuestro país la capacidad de realizar mantenimientos sin mayor problema, esto gracias a que el diseñador alemán tuvo que incluir componentes de línea al molde de inyección. En la figura 2.16 se muestran en forma de collage algunos componentes de línea ofertados por empresas de renombre como DME, HASCO, STRACK, POLIMOLD, PRIVARSA y CPACSA.

Figura 2.16. Ejemplo de algunos componentes de línea para moldes de inyección. - 27 -

Antes de describir el proceso para el diseño del molde de inyección se expondrán algunos lineamientos bajo los cuales se debe diseñar el producto plástico que se pretende obtener correctamente por el proceso de moldeo por inyección de termoplásticos. Los espesores de pared de un producto plástico. Se puede generalizar y decir que cuanto más regulares sean los espesores de pared del producto, menos problemas se presentaran en el proceso de inyección y post-inyección. La regularidad en el espesor ayudará a evitar un flujo turbulento durante la inyección del plástico fundido, no hay que olvidar que la turbulencia dificulta el orden entre las diferentes cadenas moleculares del plástico, que finalmente repercute en las propiedades mecánicas del producto final. Un ejemplo de un producto diseñado con espesores constantes se muestra en la figura 2.17.

Figura 2.17. Sección de un producto plástico con espesor de pared constante.

La selección del espesor ideal del producto depende de la materia prima termoplástica con la que se fabricara. El llenado del molde depende inevitablemente de una propiedad del plástico conocida como viscosidad que se entiende como la resistencia a fluir, considerada está a la temperatura de plastificación. Los espesores recomendados para cada tipo de plástico se pueden observar en la tabla 2.2.

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Tabla 2.2. Espesores recomendados en función del plástico. PLÁSTICO

ESPESOR MÍNIMO

ESPESOR MÁXIMO

(mm)

(mm)

Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS)

0.76

3.2

Acrílicos

0.65

6.5

Poliamidas (PA)

0.4

9.0

Policarbonato (PC)

1.0

9.5

Polietileno baja densidad (LDPE)

0.5

6.5

Polietileno alta densidad (HDPE)

0.9

6.5

Polipropileno (PP)

0.6

8.0

Cloruro de polivinilo (PVC)

1.0

9.5

En la figura 2.18, se muestran algunos ejemplos donde espesores muy gruesos en el producto son evitados mediante cambios en la geometría del mismo. Cabe el recordar que zonas en el producto que requieran demasiada acumulación de plástico serán inevitables puntos de formación de rechupes fácilmente visibles en su superficie.

Figura 2.18. Posibles soluciones para el re-diseño de espesores en el producto.

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Ángulos en las paredes del producto para su correcto desmoldeo. Cualquier producto que se diseñe para ser transformado por un proceso de inyección, ha de ser concebido para poder ser desmoldeado con facilidad. Por ello habrá que dotar al producto de ángulos suficientemente generosos en las paredes, para llevar el proceso de desmoldeo sin problemas. El valor del ángulo a considerar en todas las paredes del producto depende de su geometría, dimensiones y tolerancias, pudiendo adquirir un valor que frecuentemente oscila entre 0.25° y 2° por lado. En la figura 2.19 se muestra un esquema que ejemplifica la consideración de ángulos de desmoldeo en el producto. No diseñar el producto con suficientes ángulos de desmoldeo puede además de no permitir su correcta extracción del molde, causar la aparición de arrastres o desgarres debidos a la fricción existente entre plástico y el metal de la cavidad y corazón.

Figura 2.19. Se agrega θ y  como ángulos de desmoldeo sin afectar las tolerancias dimensionales del producto.

La inclusión de radios en lugar de esquinas en el producto. El uso adecuado de radios durante el diseño, reduce de un modo importante la concentración de esfuerzos en el producto. Eliminar zonas donde se pueden generar altas concentraciones de esfuerzos reduce la posibilidad de aparición de fracturas. Otra ventaja de la existencia de radios es que estos sirven para suavizar los cambios de dirección que sufre el plástico fundido durante su inyección al

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espacio formado por la cavidad y corazón. En la figura 2.20 se muestran algunas condiciones aplicables en la práctica dentro del tema de radios en el producto.

Figura 2.20. Condicionantes para radios aplicables al diseño de productos.

Cabe el recalcar que la existencia de un nuevo producto plástico demanda un trabajo multidisciplinario, de tal manera que son importantes en igual porcentaje las aportaciones que haga el diseñador de producto, el diseñador del herramental llamado molde de inyección, el ingeniero de manufactura o fabricación y el ingeniero o técnico programador-operador de la máquina de inyección. A continuación se expondrá un algoritmo real y funcional de carácter iterativo a seguir por parte del diseñador a fin de llevar a buen término el diseño de un molde estándar colada fría para la inyección de un termoplástico.

Información para el diseñador del herramental. Aquí se inicia el proceso de diseño. El ingeniero de producto o el interesado transmite información respecto al producto plástico a moldear por inyección como: la geometría, dimensiones, acabados y tolerancias del producto a través de un dibujo impreso y electrónico hecho en software CAD, plástico a utilizar como materia prima cuyas propiedades se detallan en una hoja técnica, funciones que desempeñara el producto de plástico, producción anual estimada y finalmente las características de una o más máquinas de inyección, que frecuentemente ya existen y es necesario adecuar el molde a éstas,

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caso contrario el diseñador del molde propondrá una máquina de inyección. En la figura 2.21 se muestra un producto llamado Cover que se usara para ir ejemplificando el algoritmo de diseño.

Figura 2.21. Dimensiones y especificación de plástico para producto Cover.

Compensación de la contracción (Co) en el producto para el diseño de cavidad y corazón. La contracción o shrinkage en inglés, se define como el cambio de volumen que sufre el producto cuando se enfría una vez que ha sido transformado. La mayoría de los termoplásticos al solidificarse se contraen, es decir su volumen se reduce. Es relevante el considerar este efecto físico en las dimensiones de cavidad, corazón y de todo aquello que aporte a la forma del producto a moldear. La contracción depende de las características intrínsecas de cada plástico y de los parámetros utilizados durante el proceso de inyección. En la tabla 2.3 se citan algunos termoplásticos y el valor de su contracción.

Tabla 2.3. Valores típicos de contracción de algunos termoplásticos. TERMOPLÁSTICO

CONTRACCIÓN [%]

Nylon 6 Nylon 6/6 Polietileno baja densidad [LDPE] Polietileno alta densidad [HDPE] Poliestireno (PS) Policarbonato (PC) Cloruro de polivinilo (PVC), rígido Cloruro de polivinilo (PVC), suave Acrilonitrilo butadieno estireno (ABS) Polipropileno (PP)

1-1.5 1-2 1.5-3 2-3 0.5-0.7 0.8 0.5-0.7 1-3 0.4-0.6 1.2-2 - 32 -

Es muy sencillo compensar la contracción a través de las dimensiones de cavidad y corazón que serán más grandes respecto a las dimensiones del producto original. El diseñador deberá aplicar la ecuación 2.6 a cada dimensión del producto plástico, a fin de obtener las dimensiones útiles para el diseño del molde. .…….. (2.6) Dónde: Dimc= Dimensión de cavidad o corazón (mm) ó (pulg). dp= Dimensión del producto a moldear (mm) ó (pulg). Co= Contracción (%).

Cuando la geometría del producto es demasiado complicada y donde será poco útil por el tiempo que llevaran los cálculos con la ecuación 2.6, el diseñador suele apoyarse de un software CAD donde se escalara el producto en 2D ó 3D a un factor [1+ (Co/100)]. Regularmente la cavidad y corazón se modelan tomando las superficies del 3D del producto ya escalado. En la figura 2.22 se muestran las dimensiones que servirán para el diseño de cavidad y corazón pertenecientes al producto Cover.

Figura 2.22. Dimensiones a considerar para el diseño del molde para producto Cover.

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Definición de la línea de partición (PL) en el producto. Es de suma importancia que el diseñador visualice la mejor posición del producto dentro del molde de inyección para poder definir la línea o líneas de partición. El criterio a seguir es relativamente sencillo ya que la posición del producto debe pensarse de tal manera que debe evitarse a medida de lo permitido por la geometría del mismo los llamados negativos, es decir procurar por un desmoldeo sencillo en la dirección de apertura de la platina móvil. También debe de considerarse que una buena posición del producto en el molde puede favorecer el llenado del espacio formado por la cavidad y el corazón. La línea de partición es un plano o superficie a través de la cual las superficies o caras del producto quedan dividas y asignadas ya sea a la parte fija o móvil del molde, bajo la idea de un desmoldeo sencillo. Si las superficies del producto quedan del lado fijo del molde estas serán parte de la geometría de la cavidad y si quedan del lado móvil del molde formaran parte del corazón. La ubicación de la línea de partición usualmente queda influenciada por la importancia de la apariencia del producto, ya que por muy bueno que sea el sello entre cavidad y corazón queda la marca donde unen éstos, a fin de formar el espacio con la forma del producto a moldear. En la figura 2.23 se expone la posición correcta del producto Cover dentro del molde de inyección.

Figura 2.23. Layout de posición del producto Cover en el molde, línea de partición y geometría de cavidad y corazón. - 34 -

Número de cavidades (NC) en el molde. El diseñador parte de un layout donde plantea de manera preliminar cierto número de cavidades así como su distribución en el molde, el tamaño del portamolde y la presentación de éste sobre el área de fijación en las platinas de la máquina de inyección. Con apoyo de las ecuaciones descritas aquí con anterioridad en el subtema La Máquina de Inyección, se hace compatible al molde de inyección con la máquina inyectora o bien se propone una, al evaluar de ésta su unidad de inyección y su unidad de cierre.

Recuerde que el número de cavidades (NC) está en función del volumen de inyección (Vi) de la máquina y del peso del producto (Wp) a moldear al que se le suma el peso de la colada. Con este número de cavidades se calcula el área proyectada (Sp) que al multiplicarla con la presión promedio de inyección (Pp) se obtiene la fuerza opositora (Fo), que tiene que ser superada en un 25% por la fuerza de cierre ofertada por la máquina de inyección. Considerando solo una línea de partición en el producto y por tanto en el molde, en la figura 2.24 se ilustran algunos arreglos circulares y en serie en función del número de cavidades a considerar en el diseño del molde de inyección a fin de que éste quede siempre balanceado. Entiéndase como molde balanceado a la igualdad en trayecto a seguir por parte del plástico fundido desde el bebedero hasta el punto de inyección de cada cavidad, el criterio anterior asegurara finalmente la igualdad en fuerzas, temperatura y llenado de cada cavidad.

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Figura 2.24. Layout circular y en serie de cavidades, en un molde con una línea de partición.

Diseño del sistema de distribución en el molde (bebedero, canales de distribución y punto de inyección). Este sistema básicamente es para transportar el plástico fundido desde la boquilla (nozzle) de la máquina de inyección hasta las cavidades en forma equilibrada, cuidando que el flujo sea uniformemente distribuido en las diferentes cavidades. El diseño de este sistema debe cuidar un balance de flujo, velocidad y cantidad en las cavidades. El objetivo del bebedero (sprue bushing) es permitir el flujo de material fundido al interior del molde de inyección. El anillo centrador rodea al bebedero y es utilizado para ajustar el molde en la platina fija de la unidad de cierre, concéntricamente con la boquilla de la máquina inyectora. Cuando la boquilla se apoya sobre el bebedero se ejercen cargas que exigen propiedades como resistencia mecánica y tenacidad en el acero seleccionado para su construcción. Las superficies de contacto entre estos elementos pueden ser planas o cóncavas como se muestra en la figura 2.25. La superficie de contacto plana requiere mayor presión para el cierre, sin embargo se utilizan en moldes con sistema de colada caliente. Cabe el mencionar que en el bebedero se - 36 -

aloja la vena o mazarota de material plástico, que junto con el plástico que solidifica en los canales de distribución y en el punto de inyección forman la colada.

Figura 2.25. (a) área de contacto plana entre boquilla y bebedero. (b) área de contacto cóncava entre boquilla y bebedero.

Es importante considerar las siguientes reglas para el diseño del bebedero ilustradas en la figura 2.26.

 El diámetro mayor (df) del cono que se encuentra en el interior del bebedero debe ser más grande 1.0 mm [0.039”] que el diámetro (D) del canal principal de distribución que es con el que conecta. Esto asegura aun el paso del plástico fundido en la etapa de presión de sostenimiento.

 El cono en el interior del bebedero deberá tener una inclinación () de 1° a 4° por lado.  El diámetro menor (ds) del cono del bebedero deberá ser mayor 1.5 mm [0.059”] que el diámetro (dn) de la boquilla de la máquina de inyección.

 El radio (Rs) de concavidad del bebedero debe ser mayor 1.0 mm [0.039”], respecto al radio (Rn) de curvatura de la punta de la boquilla de la máquina de inyección. La intención es asegurar el sello boquilla-bebedero a fin evitar problemas de desmoldeo de la colada por la filtración de plástico.

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Figura 2.26. Reglas para el diseño del bebedero.

Los canales de distribución (runners) representan la parte que une a la vena con las cavidades del molde, su principal objetivo es conducir el material plástico hacia todas ellas simultáneamente a la misma presión y temperatura. La sección transversal de los canales de distribución influye en la forma que puede llevarse a cabo la presión de sostenimiento, ya que cuando el material plástico es inyectado, se crea una capa de material frio en las paredes del canal que reduce el área de acceso para el resto de masa fundida. La sección de los canales tiene relación directa con el espesor, tamaño del producto y material plástico considerado. En secciones gruesas, la refrigeración se vuelve compleja y el tiempo del ciclo se incrementa. Con plásticos de baja viscosidad es posible emplear canales estrechos y largos. Durante la construcción de canales se recomienda iniciar con secciones pequeñas, cuyas dimensiones pueden ir incrementándose si ocurren problemas de llenado o empaquetamiento. En la figura 2.27 se exponen las secciones transversales comunes y la que habrá que evitar en los canales de distribución y los criterios para su dimensionamiento. La sección transversal ideal de los canales es la circular, pero debido a que para extraer la colada se requiere dividirla diametralmente en partes iguales, es necesario maquinar ambas mitades del molde, incrementando el costo. Los canales con sección de tipo parabólico y trapezoidal constituyen - 38 -

buenas alternativas, ya que satisfacen los requerimientos antes citados y permiten que el sistema sea maquinado en una sola mitad del molde, generalmente la parte móvil. Las desventajas que presentan son el aumento en desperdicios y mayores pérdidas de calor frente a las que presenta una sección circular.

Figura 2.27. Secciones recomendables y no recomendables para los canales de distribución en el molde, así como los criterios para su dimensionamiento.

En la figura 2.28 se presentan tres nomogramas que asisten en el cálculo de la sección transversal del o de los canales de distribución en el molde de inyección. El nomograma 1 es aplicable solo para productos fabricados en Poliestireno (PS), Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS) y Estireno Acrilonitrilo (SAN). El nomograma 2 es aplicable para Polietileno (PE), Polipropileno (PP), Poliamida (PA), Policarbonato (PC) y Acetal (POM). Los nomogramas 1 y 2 permiten al diseñador obtener el diámetro (D´) de la sección ideal para los canales de distribución que es la circular esto en función del peso y el espesor del producto a moldear. Finalmente con apoyo del nomograma 3 el diseñador reduce la probabilidad de error al aplicar un factor de corrección que depende de la longitud del canal de distribución del bebedero a cada punto de inyección de cada cavidad obteniendo finalmente el diámetro real (D). - 39 -

Figura 2.28. Nomogramas para el dimensionamiento de la sección del canal de distribución. El procedimiento a seguir para obtener el valor del diámetro real (D) del o de los canales de distribución del molde de inyección a partir de los tres nomogramas, se explica a continuación:

 Dependiendo del plástico usado como materia prima para el producto a inyectar, seleccionar entre el nomograma 1 o nomograma 2.

 En función del peso y del espesor del producto hallar el valor del diámetro ideal (D´). Considerando el nomograma 3 y con el valor de la longitud del canal de distribución, dato que fácilmente el diseñador puede obtener a partir del layout de cavidades, hallar el - 40 -

valor del factor de corrección (LF) aplicado por la longitud creciente del canal de distribución.

 Finalmente aplicar la ecuación 2.7 para hallar el valor del diámetro (D). ….….. (2.7)

El punto de inyección o también llamado entrada (gate) tiene como propósito conectar a los canales de distribución con cada cavidad del molde de inyección, permitiendo así la entrada de material plástico fundido a cada una de éstas. Usualmente el área de la sección transversal del punto de inyección es en la medida de lo posible pequeña, las razones se mencionan a continuación:

 Permite el control del flujo de material plastificado proveniente de los canales de distribución hacia el interior del espacio con la geometría del producto formado por corazón y cavidad.

 Se puede separar con facilidad el producto de la colada, la huella generada por éste arranque puede considerarse despreciable y no se le considera como punto crítico de generación de fallos.

 El punto de inyección deberá ser diseñado lo suficientemente pequeño de tal forma que durante la etapa de enfriamiento solidifique primero antes que el producto, fungiendo como una válvula cerrada que impide el regreso de plástico fundido que logro entrar a la cavidad en las etapas de inyección y pospresión (holding pressure).

 Una entrada lo suficientemente pequeña permite aumentar la velocidad de corte y por tanto incrementa la temperatura y disminuye aún más la viscosidad del material plastificado, sin exceder ya que se llegara a una temperatura donde se degradara el plástico. Para comprender lo anterior recordar que Isaac Newton estableció la ley básica de viscosimetría a través de la cual describe el comportamiento de un fluido ideal. Esta ley establece que el esfuerzo cortante () causado por la viscosidad () de un fluido es proporcional a la velocidad de corte () como se representa en la ecuación 2.8.

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……….(2.8) Dónde: = Esfuerzo de corte (N/m2). = Viscosidad (N.s/m2). = Velocidad de corte (1/s).

Cabe el mencionar que el diseñador a través de las dimensiones del punto de inyección puede afinar el balance del molde de inyección.

En la tabla 2.4 se presentan los tipos de entrada o puntos de inyección con mayor uso en moldes de inyección colada fría para termoplásticos, haciendo mención de los casos donde se aplican, ventajas y desventajas.

Tabla 2.4. Tipos de entradas para moldes de inyección colada fría para termoplásticos. TIPO DE

CROQUIS

CARACTERÍSTICAS

ENTRADA Aplicación.

Apropiado

para

la

inyección de plásticos con elevada viscosidad o que son sensibles a la temperatura. Utilizada en moldes de Entrada

una sola cavidad.

directa

Ventajas. Se obtienen productos

(Sprue

con alta calidad y poca distorsión

gate)

dimensional. Desventajas.

Es

inevitable

la

presencia de una marca en el producto, vestigio de la separación mecánica de la vena o mazarota. Aplicación. Su uso en el moldeo de productos

planos

y

de

gran - 42 -

Entrada

superficie.

laminar o

Ventajas. Se eliminan las líneas de

de

unión o soldadura, se logra una alta

membrana

calidad

y

bajas

variaciones

(Flash gate)

dimensionales en el producto. Desventajas. Existencia de un post proceso para la separación de la entrada laminar del producto.

Aplicación. Uso para el moldeo de productos de forma circular o cilíndrica, donde el corazón solo se encuentra en una mitad del molde de inyección. Ventajas. Se eliminan las líneas de Entrada de

unión y posibles deformaciones, se

disco o

obtienen espesores constantes y

diafragma

excelente

(Disk gate)

producto.

concentricidad

del

Desventajas. Sera necesario un reproceso para la separación del disco respecto al producto, se desperdicia considerable

una

cantidad

de

plástico

perteneciente al diafragma. Entrada de

Aplicación. Su empleo en moldes

anillo (Ring

para productos cilíndricos de mayor

gate)

altura relativa. El material fluye

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libremente alrededor del núcleo antes de moverse uniformemente hacia abajo para llenar el molde, de modo semejante a como se extruye un tubo. Ventajas.

Se

uniformes

logran

en

espesores

productos

de

secciones circulares. Desventajas.

Se

considera

una

operación secundaria para remover el anillo del producto.

Aplicación. Uso en moldes de dos placas o standar con multicavidades para moldear productos pequeños e Entrada

inyectar plásticos elásticos.

submarina

Ventajas. Permite la separación

o de túnel

automática del producto respecto a

(Submarine gate)

la colada. Desventajas. geometría

En simple

productos

de

existe

la

probabilidad de tener pérdidas de presión. Aplicación. Se utiliza para la inyección de la mayoría de los Entrada

materiales plásticos, es común su

tipo aguja

uso en moldes multicavidades de

(Pinpoint

tres placas.

gate)

Ventajas. Permite un enfriamiento rápido y la separación automática del producto respecto a la entrada. - 44 -

Desventajas.

El

herramental

llamado

costo molde

del se

incrementa al tener en su estructura una placa más, además de un mayor desperdicio de plástico.

Diseño del sistema de enfriamiento. La velocidad del intercambio de calor entre plástico inyectado y medio refrigerante a través del molde, es factor decisivo para evaluar el desempeño económico del molde de inyección. El calor debe ser removido del material plástico para alcanzar la estabilidad que permita su desmoldeo. El tiempo necesario para lograrlo es llamado tiempo de enfriamiento, en algunos casos, comprende el 50% y 85% del tiempo total del ciclo productivo (tiempo de inyección + tiempo de enfriamiento + tiempo de botado). Si el molde está muy caliente, el producto plástico requerirá mucho tiempo para solidificar y ser extraído, lo que consumirá demasiado tiempo del ciclo total y reducirá la productividad. Si el molde está muy frio, el plástico fundido (plastificado) solidificara prematuramente durante su trayecto, lo que causa un mal llenado de las cavidades y otros posibles resultados indeseables. Idealmente, se busca un enfriamiento uniforme y eficiente que garantice la calidad del producto, reduciendo al máximo el tiempo de ciclo y costo total. Es recomendable que cada parte del molde sea enfriada a las misma velocidad, lo cual a menudo involucra un enfriamiento por secciones del molde de inyección es decir, se puede enfriar con agua fría las partes internas del molde sobre todo cerca de la entrada a cada cavidad y con agua caliente las partes externas para lograr así un enfriamiento más homogéneo principalmente aplicable en productos con grandes espesores, productos cuya geometría exija largos recorridos de material plastificado y productos con tolerancia dimensional limitada.

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Cuando se procesan materiales plásticos amorfos (cadenas moleculares desordenadas), el enfriamiento del molde representa la posibilidad de manejar ciclos cortos de moldeo y altos índices de productividad. Sin embargo, con materiales cristalinos (cadenas moleculares ordenadas) y semicristalinos, el enfriamiento del molde influye en el control dimensional y desempeño mecánico del producto. Tanto en plásticos amorfos, cristalinos y semicristalinos la temperatura del molde tiene influencia en la apariencia superficial del producto. En general los moldes llevan canales interiores que permiten el flujo del líquido de enfriamiento llámese agua, agua-alcohol o aceite a diferentes temperaturas bien controladas para asegurar que todo el molde se encuentre a una temperatura adecuada. En la figura 2.29 se presentan algunas estructuras de circuitos de enfriamiento aplicables a moldes de inyección para termoplásticos.

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Figura 2.29. (a) Enfriamiento recto, (b) circuito de enfriamiento circular, (c) circuito de enfriamiento multietapas, (d) circuito de enfriamiento en espiral, (e) circuito de enfriamiento típico para cavidades de productos de sección rectangular y (f) anexo de divisor plano para enfriamiento en corazones o núcleos.

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CAPÍTULO 3 ACTIVIDAD PROFESIONAL

3.1. DISEÑO DE MOLDE PARA GUARDA DE BOTÓN. El diseño mecánico se puede definir como la imaginación, justificación y ejecución de una solución a un problema. El diseñador imagina y plasma una idea, que tendrá que justificar a través de modelos matemáticos teórico-experimentales para finalmente materializarla. El diseño mecánico exige ingenio y conocimientos multidisciplinarios por mencionar algunos: conocimiento de materiales, de tratamientos térmicos, de normas de dibujo, de procesos de fabricación, de máquinas herramientas, de elementos de máquinas, de software CAD-CAM y de costos. El objetivo del diseño es la calidad, que podemos definir como la funcionalidad de la solución y la satisfacción del cliente a un costo efectivo, es decir ni más ni menos.

3.1.1. INFORMACIÓN DEL PRODUCTO GUARDA DE BOTÓN. El producto a moldear por inyección es un protector o guarda para un botón eléctrico que usualmente forma parte de los controles de máquinas industriales. En la figura 3.1 se muestra el producto guarda con una capa de cromo en el control eléctrico de una prensa mecánica.

Figura 3.1. Ejemplo de uso de guarda de botón en un control de una prensa mecánica.

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La forma, dimensiones y tolerancias para el producto guarda de botón se especifican en el dibujo mostrado en la figura 3.2.

Figura 3.2. Dibujo de guarda de botón. - 49 -

La materia prima para el producto guarda de botón es un termoplástico y copolímero llamado Acrilonitrilo Butadieno Estireno (ABS). En la figura 3.3 se expone la hoja técnica de este plástico con el nombre comercial CYCOLAC FR15.

Figura 3.3. Hoja técnica del plástico CYCOLAC FR15.

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El volumen y el peso del producto guarda de botón son los primeros datos a obtener en función de su geometría, dimensiones y la densidad del termoplástico. Por tanto el volumen del producto guarda es 45.38 cm3 y tiene un peso de 54.45 g, datos calculados con un software CAD a partir del modelado del producto guarda.

El molde de inyección debe cubrir una producción anual estimada de 40,000 a 50,000 guardas de botón.

La máquina de inyección a considerar y a la cual se montará el molde es Romi Sandretto EN70, cuyos datos técnicos se muestran en la figura 3.4.

Figura 3.4. Datos técnicos de la máquina de inyección ROMI SANDRETTO EN70.

3.1.2. COMPENSACIÓN DE LA CONTRACCIÓN EN GUARDA DE BOTÓN. Las dimensiones a considerar para el diseño de cavidad y corazón son las dimensiones del producto guarda de botón escaladas a un factor [1+ (Co/100)] como se expuso en el tema 2.1.4 y como se muestra en el dibujo plasmado en la figura 3.5. De la hoja técnica del plástico CYCOLAC FR15 dentro del tópico propiedades físicas, el valor promedio de la contracción (shrinkage) Co=0.6%. - 51 -

Figura 3.5. Dimensiones de guarda de botón para el diseño del molde.

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3.1.3. DEFINICIÓN DE LA LÍNEA DE PARTICIÓN EN GUARDA DE BOTÓN. En función de la geometría y ángulos en el producto guarda de botón, su posición correcta dentro del molde es la que se ilustra en la figura 3.6. Esta posición elimina los llamados negativos o contrasalidas que obligan a considerar en el diseño del molde piezas como pernos inclinados y correderas. En conclusión el molde a considerar para éste producto será un molde de dos placas o estándar con desmoldeo común. La línea de partición que se considera genera los componentes del molde que participan para dar forma al producto guarda y cuyos nombres son los que se mencionan a continuación:

 Bebedero.  Cavidad lado fijo.  Cavidad lado móvil.  Corazón.

Figura 3.6. Esquema de posición y PL a considerar para guarda de botón.

Un segundo objetivo de la línea de partición mostrada en la figura 3.6, es la estética del producto guarda de botón, logrando ocultar o disimular de manera estratégica los ligeros flash (rebabas de plástico) que son inevitables entre la unión de cada componente participante en la forma del producto de plástico. - 53 -

3.1.4. EVALUACIÓN DE LA MÁQUINA DE INYECCIÓN ROMI SANDRETTO EN70 DISPONIBLE PARA EL MOLDE DE GUARDA DE BOTÓN. La evaluación comenzara con la unidad de inyección de la máquina Sandretto EN70. Según la ecuación 2.1 el volumen de inyección de ésta máquina se calcula conforme a lo siguiente: …… (2.1) Dónde: [() (Dt2) (Lt)] / 4 = 127 cm3 (en este caso es dato directo de la hoja técnica de la máquina figura 3.4). F.S.= 0.9 a fin de no considerar las condiciones máximas e ideales de la máquina de inyección.  Vi = (127 cm3) (0.9) = 114.3 cm3 (Volumen de inyección). De acuerdo a lo descrito en la ecuación 2.3 el número máximo de cavidades a considerar en el molde para el producto guarda de botón, se calcula: .…... (2.3) Dónde: CYCOLAC FR15= 1.20 g/cm3 (dato de la hoja técnica del plástico figura 3.3). Wp= 54.45 g (peso del producto guarda de botón).  NC= [(114.3 cm3) (1.20 g/cm3)] / [(1.3) (54.45 g)] = 1.9 cav = 1 cavidad. Por tanto el molde estándar para el producto guarda de botón será solo de una cavidad. La capacidad de inyección real que anteriormente definimos como la capacidad de masa de plástico a inyectar por unidad de tiempo, se calcula a través de la ecuación 2.2 para la maquina Sandretto EN70: …… (2.2) Dónde: Ci= 85 cm3/s (capacidad de inyección es dato obtenido de la hoja técnica de la maquina figura 3.4). - 54 -

 Cir = (85 cm3/s) (1.20 g/cm3) = 102 g/s (Capacidad de inyección real). Con lo anterior se calcula el tiempo de inyección para el producto guarda de botón conforme lo describe la ecuación 2.4: ..…. (2.4)

 Ti= [(1cavidad) (54.45 g) / (102 g/s)] = 0.53 s (Tiempo de inyección). Con lo concerniente a la evaluación de la unidad de cierre, calcular la fuerza que se opone a la fuerza de cierre de la maquina Sandretto EN70, como lo describe la ecuación 2.5: .….. (2.5) La superficie proyectada en el molde para guarda de botón, que es un producto de sección circular se calcula con la fórmula de área para un círculo. El diámetro a considerar del producto guarda es 83.05 mm2 valor obtenido del dibujo de la figura 3.5.  Sp = [() (83.05 mm2) / 4] = 5,417.12 mm2 (Superficie proyectada). Dónde: PpCYCOLAC FR15= 5 kgf /mm2 (valor de presión promedio de inyección para el ABS obtenido de tabla 2.1).  Fo= (5,417.12 mm2) (5 kgf /mm2) = 27,085.6 kgf = 27.1 Ton. (Fuerza opositora). De la hoja técnica la fuerza de cierre de la maquina Sandretto EN70 es de 700 KN =71.35 Ton, de tal manera que se cumple la condición que la fuerza de cierre debe ser mayor al menos un 25% a la fuerza opositora, de forma matemática lo podemos expresar como: 71.35 Ton (fuerza de cierre máquina Sandretto EN70)  27.1 Ton (fuerza opositora del molde de guarda de botón). Concluyendo, tanto la unidad de inyección como la unidad de cierre de la máquina de inyección Sandretto EN70 son funcionales para el molde del producto guarda de botón de una cavidad. - 55 -

3.1.5. DIBUJO DE CONJUNTO DEL MOLDE PARA GUARDA DE BOTÓN. En la figura 3.7 se muestra el dibujo de conjunto del molde para el producto guarda de botón. Cabe el resaltar que dentro de este dibujo suele agregarse una tabla con datos generales como el tipo de molde, número de cavidades, tipo de entrada, carrera de botado, peso del producto y plástico a inyectar, con la finalidad de describir de manera sencilla al propio molde y al producto a moldear. También usualmente se aprovecha este dibujo para indicar su montaje en la máquina de inyección tomando como referencia al operador de dicha máquina.

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Figura 3.7. Dibujo de conjunto del molde de inyección para el producto guarda de botón. - 57 -

3.1.6. DIBUJOS DE DETALLE DE ALGUNOS COMPONENTES DEL MOLDE PARA GUARDA. El dibujo de detalle es el medio por el cual el diseñador transmite la información completa de una pieza, parte o componente de manera sencilla y entendible para su fabricación. En el área de moldes la forma del componente queda definida con mínimo dos proyecciones ortogonales y un isométrico a fin de facilitar a un más el entendimiento en cuanto a geometría de la pieza. Estas proyecciones toman sentido cuando el diseñador las complementa acompañándolas con dimensiones a fin de precisar el tamaño de la parte. La información se puede enriquecer en función de las necesidades del diseñador agregando al dibujo tolerancias dimensionales, tolerancias geométricas, detalles, cortes, escala, acabados, sistema de proyección, material, tratamiento térmico, cantidades, cuadros de actualizaciones, proceso de maquinado, etc. El diseñador tiene la libertad de expresar aquí en el dibujo de detalle todo lo necesario con el objetivo de que el componente a fabricar funcione, considerando que para que se cumpla lo antes mencionado el que realice el dibujo de detalle tenga el conocimiento total del componente y del trabajo que desarrollara. A continuación se muestra el dibujo de detalle de algunos componentes del molde de inyección para el producto guarda de botón conforme al listado de figuras siguiente:

 Figura 3.8 dibujo de arillo centrador.  Figura 3.9 dibujo de placa superior de fijación.  Figura 3.10 dibujo de bebedero.  Figura 3.11 dibujo de placa portacavidad lado fijo.  Figura 3.12 dibujo de cavidad lado fijo.  Figura 3.13 dibujo de cavidad lado móvil.  Figura 3.14 dibujo de corazón.  Figura 3.15 dibujo de placa portacorazon.  Figura 3.16 dibujo de paralela 2.  Figura 3.17 dibujo de placa portabotadores.  Figura 3.18 dibujo de tacón.

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Figura 3.8. Dibujo de arillo centrador.

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Figura 3.9. Dibujo de placa superior de fijación.

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Figura 3.10. Dibujo de bebedero.

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Figura 3.11. Dibujo de placa portacavidad lado fijo.

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Figura 3.12. Dibujo de cavidad lado fijo.

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Figura 3.13. Dibujo de cavidad lado móvil.

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Figura 3.14. Dibujo de corazón.

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Figura 3.15. Dibujo de placa portacorazón.

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Figura 3.16. Dibujo de paralela 2.

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Figura 3.17. Dibujo de placa portabotadores.

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Figura 3.18. Dibujo de tacón.

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CAPÍTULO 4 RECOMENDACIONES

4.1. MEJORAS EN EL ÁREA DE PROYECTOS DE MOLDES. La empresa mexicana Ingeniería Especializada en Herramentales está en proceso de certificación ISO 9001, por tanto directivos han implementado de manera gradual métodos de trabajo buscando así que toda acción realizada, realizando y por realizar en cada uno de sus departamentos quede documentada. Existen estándares de estos métodos, sin embargo es de suma importancia las recomendaciones que cada integrante perteneciente algún área o departamento hace en pro del mismo. Una recomendación ejecutada y con éxito se convierte finalmente en una mejora para la empresa. Finalmente como se mencionó en el capítulo 3 todo bajo un objetivo la calidad. En el Departamento de Ingeniería, específicamente en lo concerniente a proyectos de moldes se ha mejorado en lo siguiente:

 Frecuentemente el cliente proporcionaba solo el archivo 3D del producto. En la actualidad es requerimiento del Depto. de Ingeniería que proporcione un dibujo de detalle del producto a moldear por inyección, donde especifique geometría, dimensiones, tolerancias, materia prima (termoplástico), aplicación del producto y producción anual estimada. No siempre el requerimiento es solo que el cliente proporcione, sino que también valide ya que hay ocasiones donde Ingeniería re-diseña el producto plástico bajo los lineamientos para moldeo por inyección, es decir se agregan ángulos de desmoldeo, se omiten esquinas o bien se trata de homogenizar el espesor.

 Anteriormente el cliente transmitía el dato del plástico de manera muy general, en la actualidad Ingeniería pide se le proporcione o bien el nombre comercial completo del plástico o se le haga llegar la hoja técnica del plástico a utilizar como materia prima. De la hoja técnica, Ingeniería obtiene datos como densidad, contracción, profundidad de salidas de aire y viscosidad.

 Usualmente el cliente solo proporcionaba la fuerza de cierre como único dato descriptivo de la máquina de inyección, esto cuando la maquina existe y es necesario - 70 -

adecuar a esta el molde. Ahora, Ingeniería con la finalidad de generar la memoria de cálculo exige la hoja técnica de la máquina, de donde se obtienen los datos de la unidad de inyección y de la unidad de cierre. Llego a pasar que por desconocimiento de las características de la unidad de cierre no se cumpliera la altura mínima del molde, se desconocía el diámetro a cumplir por el anillo centrador, se desconocía el diámetro de la boquilla de inyección o bien las consideraciones necesarias para la correcta fijación del molde a las platinas de la maquina inyectora.

 Era usual que Ingeniería solo proporcionará al Depto. de Manufactura dibujos impresos de detalle y de explosión. En la actualidad este dibujo de explosión ha sido reemplazado por el dibujo de conjunto, donde se agregan datos generales que describen de manera inmediata al molde y al producto a inyectar. Este dibujo es útil tanto para ensambladores, ajustadores y personal de inyección.

 Dentro del diseño geométrico del molde anteriormente era como de libre albedrio para Ingeniería la posición de las entradas y salidas del circuito de enfriamiento. Ahora como norma interna y por experiencia se obliga a que las entradas y salidas queden en la parte posterior o inferior del molde (tomando como referencia al operador de la máquina de inyección) por aquello de presencia de fugas.

 Actualmente se exige al Depto. de Ingeniería determine e indique en el dibujo de conjunto la posición del molde en la máquina de inyección tomando como referencia al operador de la máquina. La posición del molde determina hacia donde será la caída por gravedad del producto o los productos, ya que llego a pasar que un molde se montó en otra posición y el producto colisionaba con los componentes llamados recuperadores.

 Anteriormente se tenía la idea que para ahorrar tiempo y si la complejidad del proyecto así lo permitía solo generar la información en 2D, sin embargo se ha comprobado que si Ingeniería complementa con un 3D, el mismo departamento se beneficia ya que en esta etapa se ha llegado a identificar colisiones entre componentes, además se acelera la compresión y tiempos de maquinado por parte de los integrantes de Manufactura al ver y poder trabajar el componente modelado.

 Era común dejar al libre criterio del jefe de taller, el hacer o no hacer las cuerdas de carga en cada placa del molde para su manipulación en el ensamble y desensamble del mismo. En la actualidad la responsabilidad y la mejor posición de las cuerdas de carga - 71 -

está a cargo de Ingeniería, así como la consideración del diseño del candado para impedir que cuando el molde se manipule se separen las mitades por la ausencia del antes mencionado. También queda bajo la responsabilidad de Ingeniería la posición de la cuerda para el cáncamo de carga en función del centro de gravedad que se estima con software CAD.

 Inherente a la fabricación de moldes está el diseño de electrodos para el proceso de maquinado por descarga eléctrica o erosión por penetración (EDM) anteriormente esta tarea estaba asignada a los operadores de las maquinas EDM. En la actualidad Ingeniería diseña de la mejor manera los electrodos procurando que la posición de trabajo sea la misma para todos, se implementó un código de colores para que los integrantes

de Manufactura logren identificar de manera rápida un electrodo de

desbaste, semi-acabado y acabado. En el dibujo 2D y 3D del electrodo se considera la compensación por la descarga, anteriormente solo se indicaba y los integrantes de Manufactura tenían que considerar las compensaciones en el programa NC, acción que les generaba confusión.

 Llego a presentarse la perdida de dibujos impresos entregados a Manufactura, por tal razón el Depto. de Ingeniería agrego a su parte administrativa un control de recibo de información impresa, la cual a groso modo menciona el proyecto en desarrollo, nombre del dibujo del componente, fecha y hora de entrega.

 Es muy común que a lo largo de la fabricación las piezas sufran alguna actualización o revisión, anteriormente esto no se controlaba y llego a presentarse el caso de que el dibujo obsoleto y el actualizado estuviesen al mismo tiempo en taller, lo cual creaba confusión. Por ello en la actualidad Ingeniería agrego un campo de actualizaciones al formato de dibujo y un método para la recolección de dibujos obsoletos y la circulación de dibujos actualizados.

 Como recomendación queda el invertir más tiempo en el cálculo del sistema de enfriamiento en moldes para inyección, aplicando los modelos matemáticos expuestos en bibliografía relacionada.

 Como otra recomendación queda que el diseñador siempre asista a las pruebas ya que es la única manera en la que él se retroalimenta y puede estar en mejora continua.

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CONCLUSIONES

Después del trabajo realizado se pueden establecer las conclusiones siguientes:

 Los materiales plásticos llámese termofijo, elastómero o bien termoplástico han logrado en función de sus equilibradas propiedades llamar la atención de los diseñadores de producto, que dejan de lado a materiales metálicos, cerámicos o madera. El dar forma a materia prima plástica como producto terminado demanda procesos de conformado, en el área de los termoplásticos el más demandante en la actualidad es el moldeo por inyección de plástico, este proceso se caracteriza por la obtención de grandes cantidades de productos en tiempos cortos con excelente repetición geométrica y dimensional.

 La calidad del producto de plástico que es moldeado por inyección depende de las propiedades del termoplástico, del correcto diseño del producto para este proceso, del buen diseño del herramental-molde, de los mejores y adecuados procesos de fabricación de los componentes del molde, de las condiciones y buen ajuste de las variables de la máquina de inyección. Existe una fuerte dependencia entre materia prima (plástico) – molde - máquina de inyección.

 El molde es un conjunto de componentes en su mayoría metálicos cuyo primer objetivo a cumplir es formar un volumen o hueco el cual se llenara de plástico en estado líquido y será expulsado en estado sólido ya con la forma del producto. Hay cuatro características importantes que debe tener un molde de inyección y son: (1) un sistema de guiado, (2) un sistema de inyección, (3) un sistema de enfriamiento y (4) un sistema de expulsión.

 El proceso de moldeo por inyección es repetitivo y se le considera como un ciclo. Este ciclo comprende: la etapa de cierre del molde, la etapa de inyección del plástico fundido proveniente de la máquina de inyección, la etapa de pospresión, la etapa de enfriamiento del material plastificado, la etapa de apertura del molde y la etapa de expulsión del producto sólido.

 A lo largo de este periodo en contacto con la realidad se puede mencionar que los software CAD y CAM son asistentes para el ingeniero a pesar de sus grandes alcances no podrán sustituir en su totalidad la teoría necesaria para el diseño de herramentales. - 73 -

BIBLIOGRAFÍA

1. How to Make Injection Molds. George Menges, Walter Michaeli and Paul Mohren. Hanser, 3a edición, USA, 2000.

2. Enciclopedia del Plástico. Tomo 3. Centro Empresarial del Plástico S.A de C.V. IMPI, 2a edición, México, 2000.

3. Moldeo por Inyección de Plásticos. Isaura Yañez Flores y Saúl Sánchez Valdés. CIQA, México, 2001.

4. Dibujo y Diseño en Ingeniería. Cecil Jensen, Jay D. Helsen and Denis R. Short. Mc Graw Hill, 6a edición, México, 2004.

5. Ciencia e Ingeniería de los Materiales. Donald R. Askeland and Pradeep P. Phule. Cengage, 4a edición, México 2004.

6. Diseño de Herramental. Felipe Díaz del Castillo Rodríguez. FES-Cuautitlán, México, 2004.

7. DME Mold Components (Catálogo de componentes normalizados). http://www.dme.net

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