Diseño de enfriamiento de moldes de inyección de cajas de plástico

En el moldeo por inyección de termoplásticos, la calidad de la pieza y el tiempo del ciclo dependen en gran medida de la etapa de enfriamiento. En este caso se estudian algunos dispositivos de enfriamiento alternativos para el diseño de enfriamiento de núcleos de moldes de inyección, el resultado esperado es una mejora de la calidad de la pieza en términos de contracción y alabeo.

Deflectores

Un deflector es en realidad un canal de enfriamiento perforado perpendicularmente a una línea de enfriamiento principal, con una hoja que separa un pasaje de enfriamiento en dos canales semicirculares. El refrigerante fluye en un lado de la hoja desde la línea de enfriamiento principal, gira alrededor de la punta hacia el otro lado del deflector y luego regresa a la línea de enfriamiento principal.

Este método proporciona secciones transversales máximas para el refrigerante, pero es difícil montar el divisor exactamente en el centro. El efecto de enfriamiento y con él la distribución de temperatura en un lado del núcleo puede diferir del otro lado. Este inconveniente de una solución por lo demás económica en lo que a fabricación se refiere, se puede eliminar retorciendo la chapa metálica que forma el deflector. Por ejemplo, el deflector de hélice, como se muestra arriba, transporta el refrigerante a la punta y viceversa en forma de hélice. Es útil para diámetros de 12 a 50 mm y permite una distribución de temperatura muy homogénea. Otro desarrollo lógico de los deflectores son los núcleos en espiral de uno o dos tramos, como se muestra arriba.

Burbujeadores

Un burbujeador es similar a un deflector excepto que la cuchilla se reemplaza por un tubo pequeño. El refrigerante fluye hacia el fondo del tubo y sale “burbujeando” por la parte superior, al igual que una fuente. Luego, el refrigerante fluye hacia abajo alrededor del exterior del tubo para continuar su flujo a través de los canales de enfriamiento.

El enfriamiento más eficaz de núcleos delgados se logra con burbujeadores. El diámetro de ambos debe ajustarse de tal forma que la resistencia al flujo en ambas secciones sea igual. La condición para esto es:

Diámetro interior/Diámetro exterior = 0,707

Los burbujeadores están disponibles comercialmente y generalmente se atornillan al núcleo, como se muestra arriba. Hasta un diámetro de 4 mm, el extremo del tubo debe estar biselado para aumentar la sección transversal de la salida; esta técnica se ilustra en la Figura 3. Los burbujeadores se pueden usar no solo para enfriar el núcleo sino también para enfriar secciones de moldes planos, que no pueden equiparse con canales perforados o fresados.

NOTA: Debido a que tanto los deflectores como los burbujeadores tienen áreas de flujo más estrechas, la resistencia al flujo aumenta. Por lo tanto, se debe tener cuidado al diseñar el tamaño de estos dispositivos. El comportamiento del flujo y la transferencia de calor tanto para los deflectores como para los burbujeadores se puede modelar y analizar fácilmente mediante el análisis de Upmold Cooling.

Pasadores térmicos

Un pin térmico es una alternativa a los deflectores y burbujeadores. Es un cilindro sellado lleno de líquido. El fluido se vaporiza a medida que extrae calor del acero para herramientas y se condensa a medida que libera calor al refrigerante, como se muestra arriba. La eficiencia de transferencia de calor de un pin térmico es casi diez veces mayor que la de un tubo de cobre. Para una buena conducción del calor, evite que quede espacio de aire entre el pasador térmico y el molde, o llénelo con un sellador altamente conductor.

Refrigeración para núcleos delgados

Si el diámetro o el ancho es muy pequeño (menos de 3 mm), sólo es factible la refrigeración por aire. El aire se sopla a los núcleos desde el exterior durante la apertura del molde o fluye a través de un orificio central desde el interior, como se muestra arriba. Por supuesto, este procedimiento no permite mantener una temperatura exacta del molde.

Se logra una mejor refrigeración de los núcleos delgados (aquellos que miden menos de 5 mm) utilizando inserciones hechas de materiales con alta conductividad térmica, como cobre o materiales de berilio-cobre. Esta técnica se ilustra arriba. Tales piezas insertadas se encajan a presión en el núcleo y se extienden con su base, que tiene una sección transversal lo más grande posible, hasta un canal de refrigeración.

Refrigeración para núcleos grandes

Para diámetros de núcleo grandes (a partir de 40 mm) se debe garantizar un transporte positivo del refrigerante. Esto se puede hacer con insertos en los que el refrigerante llega a la punta del núcleo a través de un orificio central y es conducido a través de una espiral hasta su circunferencia, y entre un núcleo y un inserto helicoidalmente hasta la salida, como se muestra arriba. Este diseño debilita significativamente el núcleo.

Refrigeración para núcleos de cilindros.

El enfriamiento de los núcleos de los cilindros y otras piezas redondas debe realizarse con una doble hélice, como se muestra arriba. El refrigerante fluye hacia la punta del núcleo en una hélice y regresa en otra hélice. Por motivos de diseño, el espesor de pared del núcleo debería ser en este caso de al menos 3 mm.