Estrategias avanzadas en moldeo de plásticos: el arte de la segunda etapa

Con el moldeo científico, se utilizan dos etapas para formar una pieza: la primera, lleva la mayor parte del plástico a la pieza, normalmente del 90% al 99% por volumen. Y la segunda etapa, llena la pieza y replica la textura y la forma de la cavidad de acero.

La segunda etapa, generalmente mueve relativamente poco plástico en la cavidad pero es crítica para el acabado superficial, la cosmética y las dimensiones de la pieza. Los moldeadores trabajan con dos parámetros para el establecimiento de la segunda etapa, la presión y el tiempo.

Dentro del moldeo científico lo ampliamos a cuatro factores:

1. Método de cambio de la primera a la segunda fase.
2. Ejecución de la pieza con la entrada sellada (bloqueada) o sin sellar
3. Tiempo de espera.
4. Presión para llenar adecuadamente la cavidad

El cambio de la primera a la segunda fase en el moldeo

Controlar el cambio de la primera a la segunda fase es quizás el elemento más crítico de un proceso de moldeo. Puede ser el secreto del éxito o del fracaso de su proceso para producir piezas de alta calidad y es a menudo la razón por la que los procesadores no pueden replicar piezas de una máquina a otra.

Para la mayoría de las aplicaciones, el cambio debe ser tan corto como sea posible, lo que significa un cambio rápido de la presión al final de la primera etapa a la presión necesaria para el llenado y mantenimiento de la segunda etapa. Es preciso conocer cómo el controlador de la máquina maneja este cambio para configurarlo correctamente.

Por desgracia, la manera de lograr este cambio no es estándar en todas las máquinas, así que los moldeadores se enfrentan a cuatro posibilidades: 1) la máquina tiene un cambio de velocidad controlada. 2) el controlador de máquina tiene un punto de referencia de velocidad para el cambio pero sólo puede reducir el pistón durante la transferencia, no controlarlo. 3) la máquina no tiene punto de referencia de velocidad para el cambio. 4) la máquina no funciona correctamente y hay una caída gradual de la velocidad, un descenso o una oscilación cuando cambia de la primera a la segunda fase.

La conclusión es que el paso de la primera a la segunda etapa debe ser rápido y consistente. Así que comprender cómo trabaja su prensa es crucial para lograr el resultado deseado. El tiempo desde el final de la primera etapa al punto de presión de la segunda etapa debe ser inferior a 0,10 segundos para lograr un control adecuado del proceso de la mayoría de las piezas.

Usted no quiere caídas, picos, oscilaciones o desplazamiento gradual en la presión de la segunda etapa. Las caídas pueden hacer que el frente de flujo dude, y puede causar un llenado deficiente o un llenado corto. Los picos o desplazamientos graduales en la presión de la segunda etapa en el momento de cambio sobrellenara la cavidad y puede causar ráfagas en la superficie de la pieza. Las oscilaciones causan a menudo inconsistencia del proceso.

Los gráficos que muestran el monitoreo del proceso de la presión de inyección con respecto al tiempo son generalmente la mejor manera de evaluar la respuesta de la máquina.

Ejecución de la pieza: ¿Entrada sellada o sin sellar?

Es un mito que todas las piezas se deben ejecutar con la entrada sellada. Usted debe determinar lo que es mejor para una pieza en concreto, haciendo un experimento de sellado de la entrada y probando las piezas hechas con y sin sellado de la entrada.

Habrá casos donde el 100% de las piezas falle las pruebas de rendimiento cuando se ejecuta con la entrada bloqueada y 100% de las piezas aprobara cuando la entrada está desbloqueada o viceversa. No es algo que se pueda deducir con simplemente mirar la pieza o el proceso. Haga el experimento de sellar la entrada y compruebe las piezas para encontrar la respuesta.

Ajustando el tiempo y la presión de mantenimiento en el moldeo

Saber si la pieza se debe moldear con la entrada sellada o sin sellar permite fijar la longitud de tiempo para la segunda etapa. Si se requiere el tiempo de cierre de entrada, añada un segundo o dos al tiempo de bloqueo de la entrada por la solidez del proceso y la estabilidad. Esto no se tiene que añadir al ciclo de tiempo, ya que la mayoría de las situaciones le permite tener el tiempo de enfriamiento o tiempo de molde cerrado. Si es mejor para el rendimiento de la pieza no sellar la entrada, luego empiece con la mitad del tiempo que se tarda en llegar con la entrada bloqueada.

Optar por un tiempo exacto de sellado de la entrada no es lo mejor, debido a la temperatura normal y a las variaciones de proceso. Sus piezas se harán a veces con la entrada bloqueada y a veces sin ella. Esto producirá piezas inconsistentes.

Una consecuencia es que si el proceso se ejecuta sin la entrada sellada, la consistencia del tiempo de ciclo es crítica para lograr piezas consistentes. Si la duración del ciclo varía mientras se está ejecutando con la entrada sin sellar, sus piezas variarán porque están cambiando la cantidad de polímero en la cavidad. Usted puede comprobar esto pesando las piezas.

Ajuste la presión de mantenimiento

Encontrar la presión de mantenimiento correcta es fundamental para el llenado de la pieza. La presión correcta de la segunda fase centra el proceso dentro de la gama de especificaciones de la pieza para lograr un buen Cpk para sus piezas. Ya que el tiempo de mantenimiento se configura desde el experimento de sellado de la entrada, usted debe experimentar para encontrar la correcta presión de llenado y mantenimiento de la segunda etapa para centrar la pieza dentro de su rango de especificación.

En primer lugar, compruebe que la primera etapa es estable y que tiene la pieza esperada al final de la primera etapa. Para ello, deje el tiempo en la segunda etapa y lleve la presión de mantenimiento tan baja como la máquina lo permita — pero no lleve el tiempo de mantenimiento o de llenado a cero. ¿Ha resultado la primera etapa como se esperaba? Si no, arréglela. Nada de lo que se haga en la segunda etapa compensará una mala primera etapa.

Si la primera etapa es estable, comience por añadir la presión de mantenimiento. Comience desde abajo, tal vez con sólo 1000 a 2000 psi de presión de plástico.

Compruebe las piezas con cada aumento en la presión de mantenimiento; siga elevando la presión de mantenimiento poco a poco hasta que su buen juicio indique que estas piezas podrían ser aceptables. Haga la cantidad de piezas que necesita el control de calidad para pruebas preliminares. Etiquételas y guárdelas.

Ahora proceda a elevar la presión de mantenimiento hasta llegar a un punto donde vea ráfagas inaceptables, tachuelas, pegotes u otros defectos del molde o la pieza que puedan provocar daños o indicar que el proceso no se puede ejecutar a esta alta presión. Reduzca la presión al máximo que permita el proceso para lograr una producción segura y eficiente.

Una vez más, haga un conjunto de piezas para la inspección preliminar de control de calidad. Etiquételas y guárdelas. Finalmente haga un conjunto de piezas en la mitad del rango de la baja y la alta presión que ha determinado.

Lleve estos tres juegos de piezas para control de calidad y que allí le proporcionen los datos en cuanto a si las partes son aceptables o inaceptables. Sólo son posibles tres respuestas:

1. Todas las piezas son demasiado grandes. Esto significa problemas, porque sugiere que se utilizó una contracción incorrecta para calcular las dimensiones de la cavidad. Casi nunca un cambio de proceso logrará que las dimensiones de la pieza estén en el centro de su rango de especificación si están dentro del rango de baja y alta presión.

2. Todas las piezas son demasiado pequeñas. Esta no son buenas noticias, pero al menos tenemos la “seguridad del acero” y el molde puede ajustarse para que la pieza cumpla la especificación. Una vez más, sería raro que un cambio de proceso pueda llevar la pieza al centro de su especificación. .

3. Algunas piezas son muy pequeñas y algunos son demasiado grandes. Ahora tienes los datos para establecer los límites altos y bajos para la gama mini. Experimentar con las presiones de la segunda etapa dentro de la gama «aceptable» de la pieza para enfocar el proceso en el centro del rango de especificación de la pieza. Este es el camino correcto para la buena calidad Cpk y six-sigma.

Las reglas generales sobre el uso del 25%, 50% o 75% de la presión de inyección son mitos sin datos que los sustenten. Este procedimiento mostrará que a veces se necesitan presiones bajas de mantenimiento, mientras que en otras ocasiones se necesitan presiones que excedan la presión de inyección. La única regla que hay que seguir es: ¡tener los datos y dejar que la pieza decida!

Corrigiendo conceptos erróneos sobre el secado de las resinas higroscópicas

En su artículo de enero, "Debe secar las resinas higroscópicas" dijo, "para librarse de ella [la humedad] tiene que secar estos polímeros a temperaturas por encima del punto de ebullición del agua, 212 F" Pero la recomendación de secado [del proveedor de resina] para el ABS (Polylac 747) es de 184-194 F

Ron Krippner, v.p. de ventas, HK Plastics Engineering, Inc., Oceanside, CA

Respuesta del autor:

Debí aconsejar el secado de algunos polímeros a 212 f. Es correcta una temperatura de secado para el ABS a 180 F, aunque es un caso especial, porque la humedad no rompe las cadenas del polímero. La humedad en el ABS sólo causa ráfagas. La mayoría de las otras resinas higroscópicas necesita ser secada sobre el punto de ebullición del agua.