Control del proceso de moldeo por inyección y selección de la velocidad de inyección.

El control del proceso de moldeo por inyección tiene un impacto directo en la calidad final de la pieza y la eficiencia económica de la producción. Es fundamental estudiar minuciosamente los parámetros del proceso para obtener los máximos beneficios y una calidad óptima del producto. Con la constante modernización de los electrodomésticos, los diseños de los productos se han vuelto cada vez más complejos, y los requisitos de calidad, tanto interna como externa, de las piezas moldeadas por inyección han aumentado continuamente. Esto impone mayores exigencias a la fabricación de moldes, así como al ajuste y control del proceso para las empresas de moldeo por inyección.

Gracias a las continuas mejoras en las técnicas de moldeo y la precisión, ahora es posible diseñar productos complejos. Asimismo, el perfeccionamiento constante de los sistemas de control eléctrico en las máquinas de moldeo por inyección garantiza la producción estable de piezas de alta calidad mediante moldes complejos. Sin embargo, los equipos avanzados y los moldes de alta calidad por sí solos no son suficientes: un control de procesos eficaz es esencial para lograr la integración perfecta entre la máquina, el molde y el producto.

Las condiciones de procesamiento más críticas en el moldeo por inyección son la temperatura, la presión, la velocidad y los factores de tiempo correspondientes que influyen en la plastificación, el flujo y el enfriamiento. Estos parámetros están interrelacionados y se restringen mutuamente. Por ejemplo, aumentar la temperatura del material fundido y del molde puede reducir los requisitos de presión y velocidad de inyección, y viceversa. Entre todas las condiciones del proceso, el factor clave es la variación de la viscosidad del material, que desempeña un papel crucial en la selección de parámetros y sus interacciones durante la inyección.

Tras una investigación más profunda sobre el comportamiento de flujo y deformación de los polímeros fundidos durante la inyección, se ha hecho cada vez más evidente que la selección de la velocidad de inyección es esencial para mejorar la calidad del producto.

Características de las velocidades de inyección altas y bajas

Ventajas de una alta velocidad de inyección:

1. Reduce el tiempo de inyección y acorta el ciclo de moldeo.
2. Mejora la longitud del flujo, lo cual es beneficioso para piezas de pared delgada.
3. Mejora el brillo de la superficie del producto.
4. Mejora la resistencia de las líneas de soldadura y reduce su visibilidad.
5. Evita la deformación por enfriamiento

Ventajas de una baja velocidad de inyección:

1. Evita la formación de destellos
2. Reduce el chorro y las marcas de flujo.
3. Evita las marcas de quemaduras
4. Minimiza la acumulación de aire.
5. Evita la deformación de la orientación molecular

Las ventajas de la alta velocidad corresponden a las desventajas de la baja velocidad, y viceversa. Por lo tanto, combinar velocidades altas y bajas durante la inyección permite utilizar las ventajas de ambas evitando sus inconvenientes. Esto se conoce comúnmente como tecnología de inyección multietapa , que se utiliza ampliamente en las modernas máquinas de moldeo por inyección.

Actualmente, la mayoría de las máquinas de moldeo por inyección medianas y grandes están equipadas con 5 o 6 etapas de control de presión y velocidad de inyección, así como con 3 o 4 etapas de control de presión de mantenimiento. (Durante la etapa de mantenimiento, la cavidad ya está llena y la influencia de la velocidad de mantenimiento es mínima).

Principios para seleccionar la velocidad de inyección

Debido a la compleja geometría de los productos plásticos, el flujo y la deformación del material fundido a través del bebedero, el canal de alimentación, la compuerta y la cavidad son sumamente complejos. A partir de estudios reológicos y análisis CAE, se ha concluido que, para obtener piezas de alta calidad con baja tensión interna, la condición más importante es mantener un flujo de material fundido uniforme y estable.

En otras palabras, la velocidad del frente de fusión debe permanecer constante a medida que fluye a través de diferentes secciones transversales en diferentes momentos durante la inyección, es decir, La velocidad lineal debe permanecer constante (V = constante) .

Esto garantiza:

• Alta calidad del producto
• Menor riesgo de marcas de hundimiento y disparos incompletos.
• Campo de flujo uniforme en la cavidad
• Orientación molecular adecuada
• Acabado superficial mejorado

Sin embargo, debido a las diferentes áreas de sección transversal y la resistencia al flujo en el molde, la velocidad de flujo $Q = V × S$ (donde S es el área de la sección transversal) se convierte en una variable. Como resultado, tanto el caudal como la presión de inyección se convierten en funciones dependientes del tiempo.

Para equilibrar la calidad del producto y la eficiencia económica (tiempo de ciclo más corto), inyección en varias etapas es necesario.

Distribución racional de la velocidad de inyección

La velocidad de inyección se divide normalmente en cinco etapas:

1. Etapa de bebederos y canales
   Se recomienda alta velocidad para acortar el tiempo de ciclo, siempre que se eviten defectos superficiales.
2. Puerta y área de la puerta
   Generalmente se utiliza baja velocidad, especialmente para resinas de alta viscosidad como PC, PMMA y ABS, para evitar la formación de chorros y el enrojecimiento de la compuerta.
   Para materiales de baja viscosidad (PP, PA, PBT) y áreas superficiales menos críticas, se puede utilizar alta velocidad.
3. Etapa principal de llenado (≈70–80%)
   La alta velocidad se utiliza para:
   • Reducir el tiempo de ciclo
   • Minimizar la variación de la viscosidad
   • Mejora el brillo de la superficie
   • Reduzca la deformación y mejore la resistencia de la línea de soldadura.
4. Etapa de transición (≈85–90%)
   Se aplica una velocidad media para lograr una transición suave al llenado final y evitar rebabas o espesores irregulares.
5. Etapa final de llenado
   La velocidad baja se utiliza para:
   • Evita marcas de destellos y quemaduras.
   • Mejora la estabilidad dimensional y de peso.
   • Reducir los requisitos de fuerza de sujeción

Configuración y ajuste de las curvas de velocidad de inyección

Ajuste de la velocidad de inyección:
Dos factores clave:

1. Magnitud de la velocidad de inyección
2. Posición de inyección

Un método común es el “método de inyección cero” :

• Ajuste la velocidad y la presión de la segunda etapa a cero.
• Ajuste la posición del tornillo y observe la forma de la pieza.
• Comparar con la posición objetivo
• Defina gradualmente cada etapa.

La velocidad se suele aumentar gradualmente, de baja a alta, garantizando así que la calidad de la superficie no se vea comprometida.

Ajuste de la velocidad de inyección:
Los ajustes se realizan en orden inverso:

• Primero ajusta la velocidad.
• Luego verifique las posiciones de transición

Porque cambiar la velocidad afecta al comportamiento de llenado en la misma posición.

Relación entre la presión de inyección y la velocidad

La presión y la velocidad de inyección están interrelacionadas:

• Tiempo de llenado corto + recorrido de flujo largo → mayor velocidad → mayor presión requerida
• Menor velocidad → mayor tiempo de enfriamiento → capa congelada más gruesa → mayor viscosidad → mayor presión requerida

Por lo tanto, la presión de inyección suele ajustarse a un nivel ligeramente superior, y los defectos del producto se controlan ajustando la velocidad de inyección en cada etapa.

Causas y soluciones de los defectos

Marcas de flujo en la puerta:

• Causado por chorro
• Solución: ajustar el ángulo de la compuerta, reducir la velocidad inicial y luego aumentar la velocidad de la segunda etapa.

Defectos en la línea de soldadura:

• Causado por diferencias de temperatura y cizallamiento entre frentes de fusión.
• Soluciones:
  • Modificar el diseño de la compuerta (por ejemplo, la compuerta del ventilador).
  • Optimizar el perfil de velocidad (lento → rápido → lento)
  • Reducir las diferencias de cizallamiento y temperatura

Conclusión

1. Ajustar la velocidad de inyección puede reducir eficazmente los defectos y mejorar la calidad del producto y la eficiencia económica.
2. Las curvas de velocidad de inyección deben adaptarse al diseño del producto, al tipo de material y al sistema de alimentación.
3. El método de “inyección cero” es eficaz para establecer perfiles de velocidad.
4. La velocidad de inyección está influenciada por muchos factores y debe ajustarse en función de un conocimiento exhaustivo del proceso.