La Relación Entre las Dimensiones del Molde de Plástico y la Tasa de Contracción

Al diseñar un molde de plástico, una vez que se ha determinado la estructura del molde, se pueden llevar a cabo diseños detallados de varias partes del molde. Esto incluye determinar las dimensiones de cada plantilla y componente, así como las dimensiones de la cavidad y el núcleo. En esta etapa, se trata de importantes parámetros de diseño relacionados con las tasas de contracción del material.

Por lo tanto, es esencial tener una comprensión precisa de la tasa de contracción del plástico que se va a moldear para determinar las dimensiones de las diversas partes de la cavidad. Incluso si la estructura del molde seleccionada es correcta, las elecciones de parámetros inadecuadas pueden resultar en la producción de piezas de plástico de calidad inferior.

Los materiales termoplásticos tienden a expandirse cuando se calientan y contraerse cuando se enfrían, y su volumen también puede disminuir bajo presión.

Durante el proceso de moldeo por inyección, primero se inyecta plástico fundido en la cavidad del molde, y después de llenar, el material se enfría y solidifica. Cuando se retira la pieza del molde, experimenta una contracción, conocida como contracción de formación. Durante el tiempo que lleva que la pieza se estabilice después de ser retirada del molde, todavía pueden producirse cambios dimensionales menores, uno de los cuales es la contracción posterior.

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¿Cómo Determinar la Tasa de Contracción?

Otro cambio es la expansión de ciertos plásticos que absorben la humedad debido a la absorción de esta. Por ejemplo, cuando el nylon 610 tiene un contenido de humedad del 3%, su aumento dimensional es del 2%, y para el nylon 66 reforzado con fibra de vidrio con un contenido de humedad del 40%, el aumento dimensional es del 0.3%. Sin embargo, el factor principal que influye sigue siendo la contracción de formación.

Actualmente, el método para determinar las tasas de contracción (contracción de formación + contracción posterior) de varios plásticos generalmente se recomienda de acuerdo con la norma nacional alemana DIN16901. Esto implica medir la diferencia en dimensiones de la cavidad del molde a 23°C ± 0.1°C y la pieza de plástico correspondiente colocada durante 24 horas después de la formación, en condiciones de una temperatura de 23°C y una humedad relativa del 50 ± 5%.

La tasa de contracción S se representa mediante la siguiente ecuación: S = ((D – M) / D) × 100% (1)

Donde: S – tasa de contracción; D – tamaño del molde; M – tamaño de la pieza.

Para calcular el tamaño de la cavidad del molde basado en el tamaño conocido de la pieza y la tasa de contracción del material, se puede expresar como D = M / (1 – S). En el diseño del molde, con el fin de simplificar los cálculos, comúnmente se utiliza la siguiente fórmula:

D = M + MS (2)

Si se requiere un cálculo más preciso, se puede aplicar la siguiente fórmula:

D = M + MS + MS2 (3)

Sin embargo, al determinar la tasa de contracción, debido a la influencia de numerosos factores en la tasa de contracción real, solo se pueden utilizar valores aproximados. Por lo tanto, el uso de la fórmula (2) para calcular el tamaño de la cavidad del molde generalmente cumple con los requisitos. Al fabricar moldes, la cavidad del molde se procesa con una desviación inferior, mientras que el núcleo se procesa con una desviación superior, lo que permite realizar ajustes necesarios cuando sea necesario.

Las principales razones de la dificultad para determinar con precisión la tasa de contracción son:

  • En primer lugar, que la tasa de contracción de varios plásticos no es un valor fijo, sino más bien un rango. Diferentes fábricas producen el mismo material con tasas de contracción diferentes. Incluso para el mismo material producido por una sola fábrica, diferentes lotes pueden tener tasas de contracción variables.

Por lo tanto, cada fábrica solo puede proporcionar a los usuarios un rango de tasas de contracción para los plásticos que producen.

  • En segundo lugar, la tasa de contracción real durante el proceso de moldeo también está influenciada por factores como la forma de la pieza de plástico, la estructura del molde y las condiciones de moldeo. A continuación, se proporciona una introducción sobre la influencia de estos factores.

Factores que Afectan la Tasa de Contracción Real

1. Forma de la Pieza de Plástico

Para las piezas moldeadas con diferentes grosores de pared, generalmente, las paredes más gruesas tienen tiempos de enfriamiento más largos, lo que resulta en una mayor tasa de contracción.

En el caso de piezas de plástico típicas, cuando existe una diferencia significativa entre las dimensiones en la dirección del flujo del material fundido (L) y las dimensiones perpendiculares a la dirección del flujo del material fundido (W), las diferencias en la tasa de contracción también son significativas.

Desde la distancia del flujo del material fundido, existe una mayor pérdida de presión más lejos de la compuerta, lo que lleva a tasas de contracción más altas en esas áreas. Refuerzos, agujeros, protuberancias y grabados, entre otras formas, exhiben resistencia a la contracción, lo que resulta en tasas de contracción más pequeñas en estas áreas.

La Relación Entre las Dimensiones del Molde de Plástico y la Tasa de Contracción-2

2. Estructura del Molde

El tipo de compuerta también afecta la tasa de contracción. El uso de una compuerta pequeña puede llevar a un aumento en la tasa de contracción porque la compuerta se solidifica antes de que se complete la fase de embalaje.

La estructura del circuito de enfriamiento dentro del molde de inyección también es un aspecto crucial del diseño del molde. Si el circuito de enfriamiento se diseña de manera inadecuada, puede dar como resultado desequilibrios de temperatura en toda la pieza de plástico, lo que lleva a diferencias en la contracción. Esto puede resultar en desviaciones dimensionales o deformaciones en la pieza de plástico.

En secciones de pared delgada, el impacto de la distribución de la temperatura del molde en la tasa de contracción es aún más pronunciado.

3. Dimensiones del Molde y Tolerancias de Fabricación

Además de calcular las dimensiones básicas de las cavidades y núcleos del molde utilizando la fórmula D = M(1 + S), también existe un tema de tolerancias de mecanizado para los moldes. Convencionalmente, la tolerancia de mecanizado para los moldes se establece en un tercio de la tolerancia de la pieza.

Sin embargo, debido a las variaciones en los rangos de tasa de contracción de plástico y a la estabilidad, es esencial racionalizar la determinación de las tolerancias de tamaño para las piezas moldeadas con diferentes plásticos.

En otras palabras, las piezas moldeadas con plásticos que tienen un rango de tasa de contracción más grande o tasas de contracción menos estables deben tener tolerancias de tamaño más grandes. De lo contrario, puede haber una cantidad significativa de piezas sobredimensionadas que se convierten en desechos.

Para abordar este problema, varios países han establecido estándares nacionales o de la industria específicamente para las tolerancias de tamaño de piezas de plástico. China también ha emitido estándares profesionales ministeriales en el pasado. Sin embargo, la mayoría de estos estándares no incluyen tolerancias de tamaño correspondientes para las cavidades del molde. El estándar nacional alemán, DIN16901, especifica tolerancias de tamaño para piezas de plástico, y las tolerancias de tamaño correspondientes para las cavidades del molde están cubiertas por el estándar DIN16749. Este estándar tiene una influencia significativa en todo el mundo y puede servir como referencia para la industria de moldes de plástico.

Respecto a las Tolerancias de Tamaño y Desviaciones Permitidas para Piezas de Plástico

Con el fin de determinar razonablemente las tolerancias de tamaño para piezas moldeadas a partir de materiales con diferentes características de contracción, las normas han introducido el concepto de diferencia de contracción de moldeo

△VS. △VS = VSR – VST (4)

Donde:

  • VS – diferencia de contracción de moldeo
  • VSR – tasa de contracción de moldeo en la dirección del flujo fundido
  • VST – tasa de contracción de moldeo perpendicular a la dirección del flujo fundido.

Según el valor △VS de los plásticos, las características de contracción de varios plásticos se dividen en cuatro grupos. El grupo con el valor △VS más pequeño es el grupo de alta precisión, y así sucesivamente, siendo el grupo con el valor △VS más grande el grupo de baja precisión. Se han compilado grupos de tecnología de precisión, tolerancia 110, 120, 130, 140, 150 y 160 basados en las dimensiones básicas. Se estipula que para piezas moldeadas a partir de plásticos con características de contracción más estables, las tolerancias de tamaño se pueden seleccionar de los grupos 110, 120 y 130.

Cuando se moldean piezas utilizando plásticos con características de contracción moderadamente estables, las tolerancias de tamaño deben seleccionarse de los grupos 120, 130 y 140. Si se utilizan tolerancias de tamaño del grupo 110 para piezas moldeadas con estos plásticos, puede haber un gran número de piezas con desviaciones de tamaño.

Para piezas moldeadas con plásticos de peores características de contracción, las tolerancias de tamaño deben seleccionarse de los grupos 130, 140 y 150.

Para piezas moldeadas con plásticos de las peores características de contracción, las tolerancias de tamaño deben seleccionarse de los grupos 140, 150 y 160. Al utilizar esta tabla de tolerancias, también se deben tener en cuenta los siguientes puntos: Las tolerancias generales en la tabla se utilizan para dimensiones sin tolerancias especificadas.

La anotación directa de la tolerancia para desviaciones se utiliza para especificar la banda de tolerancia de dimensiones en las piezas de plástico. Las desviaciones superior e inferior pueden ser determinadas por el personal de diseño. Por ejemplo, con una banda de tolerancia de 0.8 mm, se pueden elegir varias desviaciones superiores e inferiores, como 0.0; -0.8; ±0.4; -0.2; -0.5, etc. En cada grupo de tolerancia, hay dos conjuntos de valores de tolerancia, A y B. A es la dimensión formada por la combinación de componentes del molde, sumando la desviación causada por la falta de interferencia de los componentes del molde.

Este valor agregado es de 0.2 mm. B es una dimensión determinada directamente por los componentes del molde. La tecnología de precisión es un conjunto de valores de tolerancia establecidos específicamente para piezas de plástico con requisitos de alta precisión. Antes de utilizar las tolerancias de las piezas de plástico, es necesario determinar qué grupos de tolerancia son aplicables al material de plástico utilizado.

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