Los tornillos y cilindros de moldeo por inyección son componentes integrales. Los tornillos y cilindros de moldeo por inyección trabajan juntos para plastificar e inyectar plástico fundido en los moldes. El tornillo gira dentro del cilindro, mezclando y calentando el material plástico hasta que alcanza un estado fundido. Una vez que el plástico está suficientemente plastificado, el tornillo avanza, forzando el plástico fundido a través de la boquilla hacia la cavidad del molde.
El cilindro, que alberga el tornillo, proporciona un entorno controlado para el proceso de plastificación, lo que garantiza una temperatura y una presión constantes del material. Este artículo ofrece una descripción detallada de los tornillos y cilindros de moldeo por inyección, incluidos sus consejos de diseño.
El papel de los tornillos y cilindros en el moldeo por inyección
La función principal del tornillo es fundir y transportar el material plástico a través del cilindro mediante la aplicación de calor y presión mecánica. La zona de alimentación, la zona de compresión y la zona de dosificación. Cada zona tiene funciones específicas en el manejo del plástico desde su estado sólido hasta una fusión homogénea antes de la inyección.
El cilindro encierra el tornillo y mantiene el control de la temperatura mediante zonas calentadas. Esto garantiza una fusión uniforme del material a medida que lo transporta el tornillo. Cualquier desgaste o daño en el cilindro puede provocar la degradación del material, un calentamiento desigual y una mala calidad de las piezas.
Consideraciones de diseño para tornillos de moldeo por inyección
El diseño del tornillo debe personalizarse en función del material que se procesa y la aplicación específica. El diseño correcto del tornillo puede mejorar significativamente la uniformidad de la masa fundida, el rendimiento y la eficiencia general del proceso. A continuación, se indican algunas consideraciones clave de diseño:
Tamaño y dimensionamiento de los tornillos
El diámetro del tornillo (D) está estrechamente relacionado con el volumen de inyección. La relación se define como:
Volumen de inyección (V) = 1/4π × D² × (carrera de inyección) × 0.85
En general, el cuadrado del diámetro del tornillo (D²) es inversamente proporcional a la presión máxima de inyección. Un diámetro de tornillo mayor aumenta la velocidad de extrusión, que se puede expresar como:
Tasa de extrusión (Q) = 1.29 × D² × Hm × Nr × 60 / 1000 (kg/h)
Lugar:
- Nr es la velocidad del tornillo.
- D es el diámetro del tornillo,
- Hm es la profundidad del vuelo,
Relación L/D (relación longitud-diámetro)
La relación L/D es la relación entre la longitud de trabajo del tornillo y su diámetro. Una relación L/D más alta generalmente mejora la plastificación, ya que permite más tiempo para mezclar y fundir. Para materiales termoestables como PC y POM, se recomienda una relación L/D de 22:1 a 24:1. Para materiales sensibles al calor, una relación L/D más corta (14:1 a 18:1) ayuda a evitar el calentamiento excesivo y la degradación del material.
Índice de compresión
La relación de compresión se refiere a la relación entre la profundidad del canal del tornillo en la zona de alimentación y la de la zona de dosificación. Una relación de compresión más alta aumenta la densidad del material y mejora la calidad de la masa fundida, al tiempo que ayuda a expulsar el aire atrapado.
En el caso de los plásticos no cristalinos, es necesaria una zona de compresión más larga para evitar obstrucciones, ya que el material puede no encogerse en volumen con la suficiente rapidez. En el caso de los plásticos cristalinos, que suelen ocupar alrededor del 25 % de la longitud del tornillo, algunos materiales, como el nailon, requieren una zona de compresión más corta, de alrededor del 15 %. En el caso de los materiales altamente viscosos y resistentes al fuego, esta zona puede extenderse hasta el 40-50 % de la longitud del tornillo.
Optimización de los parámetros operativos
Además del diseño del husillo, los parámetros operativos del proceso de moldeo por inyección influyen significativamente en la calidad de la plastificación y del producto final. A continuación, se indican los parámetros clave que se deben tener en cuenta:
Velocidad del tornillo
La velocidad de rotación del husillo afecta las fuerzas de corte ejercidas sobre el plástico en los canales del husillo, lo que a su vez influye en la plastificación. En el caso de husillos más pequeños, las velocidades más altas pueden aumentar la eficiencia de la plastificación, mientras que en el caso de husillos más grandes, las velocidades excesivas pueden provocar una fusión desigual y un calor por fricción excesivo. Normalmente, las velocidades del husillo se mantienen entre 100 y 150 rpm. En el caso de materiales sensibles al calor, como el PVC, las velocidades de superficie deben mantenerse por debajo de 0.5 m/s para evitar la degradación.
Contrapresión
La contrapresión durante la dosificación aumenta la densidad y la uniformidad del plástico fundido, al tiempo que ayuda a eliminar las partículas no fundidas. Sin embargo, una contrapresión excesiva puede provocar la degradación de los plásticos sensibles al calor, mientras que una contrapresión insuficiente puede generar burbujas de aire en el producto final. La contrapresión debe ajustarse según el material para optimizar la calidad de la masa fundida y garantizar una inyección uniforme.
Temperatura de calefacción
La temperatura de calentamiento del tornillo y del cañón afecta directamente a la El plástico se está derritiendo Estado. Los ajustes de temperatura generalmente deben ser ligeramente inferiores al punto de fusión del plástico para evitar el sobrecalentamiento. Para materiales cristalinos como el PE y el PP, el control de temperatura segmentado garantiza que las diferentes zonas del tornillo se calienten adecuadamente, mientras que los materiales sensibles al calor como el PVC requieren un control más preciso para evitar la descomposición.
Control de temperatura de plásticos cristalinos:
| Tipo de plástico | Temperatura del barril (°C) | Temperatura de la boquilla (°C) | Presión de inyección (Kg/cm²) |
|---|---|---|---|
| PP | 200 – 270 | 210 – 280 | 400 – 1,000 |
| HDPE | 210 (enfriamiento a 180) | 200 – 220 | 500 – 1,500 |
| acetal | 220 – 270 | 230 – 280 | 400 – 1,000 |
| PA6 / 66 | 260 – 280 | 270 – 310 | 600 – 1,500 |
| Delrín | 180 – 200 | 190 – 220 | 800 – 1,100 |
| PA6 | 225 – 280 | 240 – 280 | 700 – 1,000 |
Control de temperatura de plásticos no cristalinos:
| Tipo de plástico | Temperatura del barril (°C) | Temperatura de la boquilla (°C) | Presión de inyección (Kg/cm²) |
|---|---|---|---|
| ABS | 200 – 230 | 200 – 240 | 800 – 1,500 |
| PC | 260 – 310 | 280 – 320 | 800 – 1,500 |
| PPO modificada | 240 – 280 | 250 – 300 | 850 – 1,400 |
| PMMA. | 180 – 220 | 200 – 230 | 700 – 1,500 |
| PS | 180 – 240 | 190 – 260 | 400 – 1,300 |
| PVC rígido | 165 – 185 | 175 – 195 | 1,000 – 1,500 |
Efectos de la relación L/D
Una relación L/D más alta facilita una alimentación más uniforme del material, pero también puede provocar un sobrecalentamiento del plástico. Para plásticos con buena estabilidad térmica, se puede utilizar un tornillo más largo para mejorar la mezcla sin riesgo de quemaduras. Por el contrario, para plásticos sensibles al calor, es recomendable un tornillo más corto o un diseño de tornillo sin roscas en el extremo.
| Tipo De Material | Relación L / D | Características/Efecto |
|---|---|---|
| Plásticos termoendurecibles | 14-16 | Adecuado para procesar materiales sensibles al calor con un riesgo mínimo de degradación. |
| PVC rígido, PU de alta viscosidad | 17-18 | Recomendado para materiales sensibles al calor, asegurando una correcta plastificación sin sobrecalentamiento. |
| Plásticos en general | 18-22 | Ideal para una amplia gama de plásticos, equilibrando la eficiencia de mezcla y fusión. |
| Plásticos estables a altas temperaturas (PC, POM) | 22-24 | Adecuado para plásticos con buena estabilidad térmica, mejorando la mezcla sin riesgo de degradación del material. |
| Pellets precoloreados (mezcla de colores) | 12-16 | Asegura una variación mínima de color durante el moldeo de pellets precoloreados. |
| Mezcla de masterbatch de color | 16-18 | Adecuado para mezclar masterbatches de color dentro de la zona de alimentación, proporcionando una calidad constante y una variación de color reducida. |
| Alta dispersión y mezcla (color) | 20-24 | Asegura la dispersión uniforme de colorantes en la zona de alimentación, manteniendo las propiedades físicas del producto final. |
Consideraciones sobre el diseño del cañón y los materiales
El cañón debe estar fabricado con materiales duraderos capaces de soportar altas temperaturas y presiones, resistiendo al desgaste y a la corrosión.
Composición del material
Los tornillos y cilindros para moldeo por inyección suelen estar fabricados con materiales de alto rendimiento que pueden soportar las altas temperaturas y presiones involucradas en el proceso de moldeo. Los materiales comunes incluyen 38CrMoAlA, 42CrMo, SKD61 y composiciones bimetálicas como las basadas en Fe, Ni y carburo de tungsteno. Estos materiales ofrecen resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión y alta dureza, lo que garantiza una larga vida útil y un rendimiento constante.
El diámetro interno del cañón debe coincidir exactamente con el diámetro externo del tornillo para garantizar un ajuste perfecto y evitar fugas de material. El cañón también está dividido en diferentes zonas, cada una con su propio elemento calefactor para controlar la temperatura del material a medida que se mueve a través del cañón.
Nitruración y cromado
Para mejorar aún más la durabilidad de los tornillos y cañones, tratamientos superficiales Se suelen aplicar tratamientos como la nitruración y el cromado. La nitruración aumenta la dureza de la capa superficial, alcanzando normalmente una profundidad de 0.45-0.7 mm, mientras que el cromado proporciona una capa protectora con una profundidad de 0.025-0.10 mm. Estos tratamientos mejoran significativamente la resistencia al desgaste y a la corrosión, lo que prolonga la vida útil de los componentes.
Mantenimiento e inspección de tornillos y cilindros de moldeo por inyección
El mantenimiento y la inspección periódicos de los tornillos y cilindros de moldeo por inyección son esenciales para evitar el desgaste prematuro y garantizar un rendimiento constante. Las tareas de mantenimiento clave incluyen:
- Limpieza:Limpie periódicamente el tornillo y el cañón para eliminar cualquier residuo de plástico o contaminantes que puedan afectar la calidad de la fusión.
- Inspección: Inspeccione el tornillo y el cilindro para detectar signos de desgaste, grietas o corrosión. Reemplace los componentes desgastados de inmediato para evitar tiempos de inactividad y problemas de calidad del producto.
- Lubricación:Asegúrese de que el tornillo y el cañón estén adecuadamente lubricados para reducir la fricción y el desgaste.
Conclusión
Los tornillos y cilindros de moldeo por inyección son componentes esenciales del moldeo por inyección El proceso de fabricación, su diseño y mantenimiento son fundamentales para lograr una calidad constante del producto y reducir el tiempo de inactividad. Al comprender la composición del material, los tratamientos de superficie, el diseño del tornillo y el diseño del cilindro, así como al seguir consejos prácticos para el mantenimiento, el control de la temperatura y la manipulación del material, los fabricantes pueden optimizar el rendimiento de sus máquinas de moldeo por inyección y producir productos plásticos de alta calidad.
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Este artículo fue escrito por ingenieros del equipo de BOYI TECHNOLOGY. Fuquan Chen es ingeniero y técnico con 20 años de experiencia en prototipado rápido y fabricación de piezas metálicas y plásticas.
