Sistemas de Alimentación en Moldes de Inyección: Componentes y Diseño

Sistema de Alimentación

El sistema de alimentación o llenado tiene como función recibir el material de moldeo fundido, que procede del cilindro de plastificación de la máquina, y conducirlo hasta la cavidad del molde. Este sistema consta fundamentalmente de las siguientes partes: bebedero, canales de alimentación y distribución, entradas y cavidad de moldeo.

1.- Bebedero, Mazarote y Pozo Frío

El bebedero de inyección es un orificio troncocónico que, generalmente, está realizado en la placa fija del molde y que permite el paso del flujo del material procedente de la boquilla de la máquina de inyección hacia los canales y cavidades del molde, al cerrar la máquina. El taladro del bebedero es de forma cónica, quedando el diámetro mayor hacia el lado de la cavidad del molde. El diámetro menor del bebedero debe ser algo mayor que el diámetro de la tobera.

• La longitud del bebedero ha de ser tan corta como sea posible, pero tiene que llegar a la línea de partición del molde. En la mayor parte de los casos, con una relación longitud/diámetro entre 5 y 9 es correcto.

El mazarote es el material solidificado que queda dentro del bebedero. La rotura y extracción del mismo debe realizarse automáticamente en el momento de la apertura del molde. La espiga extractora, que sirve de enganche del mazarote, puede tener formas muy diversas, pero en todos los casos es necesario que la sección sea lo suficientemente robusta para que no se produzca la rotura de la cola, que impediría la extracción del mazarote.

El pozo frío es la cavidad o depresión realizada en el extremo mayor del bebedero. Está situado en la parte móvil del molde, sirve para recoger el material frío e impedir que entre en la cavidad. Su tamaño debe ser mayor que el del diámetro mayor del bebedero, ya que de lo contrario el material seguiría el camino de menor resistencia y fluiría a través de los canales de alimentación, en lugar de ser atrapado en el pozo.

2.- Canales de Alimentación

Los canales de alimentación, o de distribución, constituyen la parte del sistema de alimentación que une el bebedero con las cavidades del molde. Deberán tener una sección transversal que permita al material plástico circular libremente y una longitud lo más pequeña posible, para disminuir la resistencia al flujo, las caídas de presión y las pérdidas de calor. La resistencia al flujo a lo largo de los canales se puede controlar por el tamaño de los mismos. De esta forma disponemos de un medio adecuado para equilibrar el flujo que se dirige a las distintas cavidades, ya que es necesario que todas ellas se llenen simultáneamente y de un modo uniforme.

Hay que evitar las curvas demasiado bruscas y los ángulos agudos, que constituyen un obstáculo para el deslizamiento del material y pueden crear turbulencias. El diseño de los canales de alimentación exige un riguroso cuidado en los tres puntos siguientes:

• Forma de la sección del canal: Teniendo en cuenta las razones de ahorro de material, y en virtud de las condiciones de refrigeración, la relación entre el área de la sección transversal y su perímetro nos dará una indicación directa de la eficiencia del canal, y el único requisito que deberá cumplirse para elegir la forma del mismo es que dicha sección sea lo mayor posible respecto a su propio perímetro. Generalmente se emplean cuatro tipos de secciones: circular, semicircular o de media caña, trapezoidal, trapezoidal modificado, rectangulares y cuadrados.
• Tamaño de la sección
• Distribución y disposición de los canales

2.- Canales de Alimentación (continuación)

• Disposición de los canales

La disposición de los canales depende de:

• El número de cavidades
• La forma de las piezas
• El tipo de molde (de dos platos, platos múltiples)
• Del tipo de entrada a la cavidad
• De la longitud de los canales para que la pérdida de presión sea mínima.
• Del llenado uniforme, sin interrupción y a la vez en todas las cavidades.

Para conseguir esto son posibles dos soluciones:

1. Distribución del flujo en forma equilibrada
2. Distribución del flujo en forma compensada

En el primer caso, el material recorre el mismo camino para todas y cada una de las cavidades. En el segundo caso, se modifica el tamaño de la sección del canal en función de la distancia entre el punto de inyección y la entrada a la cavidad. Los diámetros de los canales secundarios se pueden calcular con la siguiente fórmula empírica (basada en la experiencia)

Canales calientes

Es un procedimiento de inyección que también se denomina “moldeo sin canales”. Los moldes de canales calientes se emplean para mantener el material en estado fundido hasta la misma entrada de la cavidad. Con este procedimiento, la entrada, una vez que ha solidificado, queda libre del sistema de canales de alimentación (todavía calientes) durante la apertura del molde.

Esta separación de las piezas del resto de los bebederos y canales por medio de la entrada, permite la obtención de piezas libres de todo tipo de material del sistema de alimentación, facilitando el moldeo automático y eliminando la aparición de residuos.

3.- Entradas

La entrada es la porción terminal de un canal de alimentación que da acceso al interior de la cavidad. Siempre se buscará facilitar la separación de la pieza moldeada de su unión con los canales de alimentación y la propia entrada, sin dañar el acabado final de la pieza. Las entradas se diseñan con las dimensiones mínimas que permitan un correcto moldeo.

Tamaño de la entrada

Consideraremos la sección y la longitud de la entrada. El diámetro de la entrada se aconseja que sea menor que el del canal de alimentación. Aproximadamente, ¾ partes. La longitud del canal será 0,4 a 0,6 veces el espesor de la pieza en el punto donde se encuentre la entrada. También existe una fórmula empírica que relaciona la sección de la entrada con la masa de la pieza en gramos:

Tipos de entradas

Al diseñar las entradas hay que tener en cuenta el tamaño del bebedero y de los canales de alimentación a fin de conseguir el llenado rápido del molde. Los diferentes tipos de entradas pueden clasificarse:

1. Entrada normal, lateral o estándar.
2. Entrada lateral múltiple
3. Entrada directa
4. Entrada superpuesta
5. Entrada en abanico
6. Entrada de lengüeta
7. Entrada de túnel o de espita.
8. Entrada de disco o de diafragma.
9. Entrada radial o en estrella.
10. Entrada de anillo
11. Entrada de membrana

4.- Cavidades

La cavidad del molde es la que proporciona al plástico la forma deseada. Normalmente es la primera pieza que se diseña del molde. Factores a tener en cuenta al diseñar las cavidades de un molde:

• Tipo de material que se va a inyectar: Los polímeros cristalinos tienen márgenes de contracción muy altos, ya que al cristalizar disminuyen su volumen.
• Agarre o sujeción de la pieza: Piezas cilíndricas delgadas de nylon o polietileno pueden contraer sólo 0,005 cm por cm, ya que el núcleo interior del molde evita la contracción del material plástico en la proporción que lo haría si no estuviera presente dicho núcleo.
• Buen acabado superficial de la cavidad: El brillo de la pieza está directamente relacionado con el acabado de la superficie de la cavidad de moldeo. Para conseguir esto y evitar la oxidación de la superficie de la cavidad, se suele dar una delgada capa de cromo después de haber pulido el acero perfectamente.
• Determinación del número de cavidades

Para determinar el número máximo de cavidades para un molde de inyección, es necesario conocer las características técnicas de la máquina inyectora en la que vaya a ir colocado el molde:

1. Capacidad de inyección [cm³]
2. Diámetro del tornillo de inyección [mm]
3. Presión de inyección máxima [MPa]
4. Caudal de inyección [cm³/s]
5. Fuerza de cierre [kN] o [tf] (toneladas fuerza)
6. Máxima longitud de apertura [mm]
7. Dimensiones de los platos portamoldes y separación entre columnas [mm]

5.- Respiraderos

Para evitar que el aire que haya podido quedar atrapado en el interior del molde perjudique el proceso de moldeado, se mecanizan en el molde unos pequeños surcos trazados en las superficies de unión de las placas del molde o sobre las espigas extractoras. También pueden ser pequeños orificios situados en aquellas zonas de la cavidad que lo requieran.

• Situación y diseño de los respiraderos: Los respiraderos se deben colocar en los puntos más alejados de la entrada del material a la cavidad. Dependiendo de la forma de la pieza y del diseño del molde, se elegirá la solución de respiradero más adecuada.

Tipos de Expulsores

1. Espigas o vástagos extractores: Durante la carrera de apertura, y al final de la misma, el eje choca contra un tope, de forma que los extractores detienen su recorrido mientras que la parte móvil del molde continúa su retroceso (parte en amarillo). La pieza adherida a la parte móvil es expulsada al ser empujada por las espigas extractoras.
2. Manguitos extractores
3. Placas expulsoras: Permite la extracción uniforme de objetos moldeados profundos, con fondo cerrado y paredes delgadas (por ejemplo, cajas). La placa se acopla sobre el macho del molde y es movida por medio de vástagos fuertes fijos a la placa del dispositivo extractor.
4. Sistemas combinados
5. Espiga extractora de válvula
6. Sistemas neumáticos