Fabricación de soportes de fusibles mediante moldeo por inserción

Un soporte de fusibles, también llamado portafusibles o bloque de fusibles, es un alojamiento seguro para un fusible dentro de un circuito eléctrico. La principal consideración para la fabricación de soportes de fusibles es sujetar firmemente el fusible en su lugar. Esto proporciona el aislamiento eléctrico necesario para proteger tanto al personal como a los equipos de fallos eléctricos como cortocircuitos, sobrecalentamiento o sobrecorriente.

Existen diferentes tipos de soportes para fusibles, como los montados en panel, los montados en placa de circuito impreso (PCB), los soportes para fusibles con plomo, los soportes para fusibles de carril y los soportes para fusibles de automoción. El tipo de soporte suele venir determinado por la aplicación prevista. Entre las principales funciones de un soporte para fusibles de plástico se incluyen:

• Proporciona un montaje y una conexión seguros: Proporciona una base estable que mantiene el fusible firmemente unido a la vía eléctrica y evita que se suelte por factores externos o vibraciones.
• Sirve como aislante eléctrico para mayor seguridad: La fabricación de piezas de fusibles (producción en serie) suele realizarse con plástico no conductor y resistente al calor que aísla los componentes eléctricos bajo tensión para evitar cortocircuitos y descargas eléctricas accidentales.
• Facilita el mantenimiento y la sustitución: Los técnicos pueden acceder fácilmente a un fusible fundido a través del soporte para sustituirlo. Esto minimiza el tiempo de inactividad por reparación del circuito.
• Protección frente a elementos ambientales: La fabricación de soportes de fusibles está diseñada principalmente para sellar el fusible de la humedad, el polvo y la corrosión. Esto permite utilizarlos en condiciones duras.
• Mejor organización para fusibles múltiples: En aplicaciones como la industria del automóvil, donde se necesitan varios fusibles, un soporte de fusibles ayuda a centralizar los diferentes fusibles para una mejor gestión de múltiples circuitos.

Hay muchas aplicaciones que requieren la fabricación de soportes de fusibles, como la automoción, la maquinaria industrial, los electrodomésticos y los sistemas de energías renovables. Proporcionan soluciones rentables y duraderas para cortocircuitos y otros fallos eléctricos.

Requisitos del cliente

Después de visitar las instalaciones de producción y la tecnología de First Mold, un fabricante de soportes de fusibles se convenció de que había encontrado al socio adecuado y se sentó a discutir los detalles de su proyecto. El cliente quería un utillaje de producción en serie para la fabricación de piezas de fusibles. Se espera que el utillaje de acero se utilice para moldear tereftalato de polibutileno (PBT) en soportes de fusibles.

El cliente quería específicamente el moldeo por inserción para el proceso de fabricación. En esta técnica de moldeo, los componentes metálicos, como terminales de acero inoxidable, insertos roscados o barras colectoras, se colocan en una cavidad del molde antes de la inyección del PBT fundido. Tras la inyección, el plástico encapsula los insertos para crear una única pieza doble que combina metal conductor con una carcasa de plástico aislante.

Otros requisitos críticos mencionados por el fabricante de soportes para fusibles son un índice de rendimiento de producción en serie ≥90%, un tratamiento superficial brillante estándar y una tolerancia de las piezas de ±0,05 mm. Cumplir la precisión dimensional era fundamental para un montaje sin juntas, un reto constante que tenían con su anterior socio.

Retos y soluciones

El director de producción de First Mold, Bowen Huang, reunió a un equipo de profesionales del utillaje para hacer una lluvia de ideas sobre los posibles retos del proyecto e idear soluciones adecuadas para cada uno de ellos. Había retos peculiares asociados a la petición del cliente. Por ejemplo, la creación de un molde de soporte fusible para moldeo por inserción requiere más atención que los moldes normales.

Además, aunque el PBT es un termoplástico de ingeniería de alto rendimiento con gran resistencia, rigidez y resistencia al calor, se sabe que tiene una gran capacidad de absorción de agua. Esto puede dar lugar a la fabricación de productos defectuosos si no se optimiza adecuadamente el proceso de producción.

Desplazamiento de insertos durante la fabricación de piezas fusibles (producción en serie)

Uno de los mayores retos de la fabricación de soportes de fusibles mediante moldeo por inserción es la desviación o el desplazamiento de la inserción por el plástico fundido inyectado. El más mínimo desplazamiento puede provocar atascos en el montaje o fallos funcionales. Cuando no hay forma de corregir el desplazamiento, se desecha todo el lote.

A diferencia de otros fabricantes de moldes de piezas fusibles, el equipo de ingenieros de First Mold resolvió el problema del desplazamiento de la plaquita en la fase de diseño del molde. El innovador diseño, facilitado con software de vanguardia, condujo a un desplazamiento cero de la posición del inserto en la producción en masa de piezas fusibles, eliminando el desecho en origen.

Reto del moldeo de material PBT

Aunque el PBT presenta varias ventajas deseables con respecto a los plásticos normales, se enfrenta a diferentes contratiempos en el moldeo, como la rápida cristalización, que puede provocar alabeos y contracciones elevadas y no uniformes, especialmente cuando está reforzado con fibra de vidrio.

El material PBT presenta una elevada absorción de agua y una contracción difícil de controlar. Además, la humedad puede romper la cadena molecular del PBT a altas temperaturas. Esto lo vuelve quebradizo, reduce su resistencia y crea defectos superficiales como manchas o separaciones. El alabeo del producto, las dimensiones fuera de tolerancia y la falta de ajuste al equipo del cliente son algunos de los problemas que pueden derivarse de una humedad excesiva en el PBT.

El equipo de ingenieros de First Mold utilizó una biblioteca de parámetros de moldeo por inyección especializada para PBT. Esto incluye el secado a 110^oC a 130^oC durante 3 - 4 horas para reducir el contenido de humedad por debajo de 0,02%. La temperatura del molde para la fabricación de los estribos fusibles se controló adecuadamente en torno a 70^oC a 90^oC para controlar la cristalización.

Tanto el diseño del molde como el del producto se tuvieron muy en cuenta para evitar secciones gruesas que pudieran provocar marcas de hundimiento. Una combinación de pasos de optimización ayudó a First Mold a eliminar por completo la contracción, la deformación y las burbujas, con unas dimensiones estables 100%.

Reto de utillaje para molde de cavidad única para moldeo por inserción

Muchos fabricantes de moldes no tienen experiencia en la creación de moldes de una sola cavidad para el moldeo por inserción. Aunque el fabricante de soportes de fusibles sugirió inicialmente un molde multicavidad, el equipo de ingenieros de First Mold lo desaconsejó por la mayor probabilidad de defectos.

Sin embargo, la falta de experiencia en la depuración de moldes de cavidad única para la fabricación de soportes de fusibles puede provocar frecuentes paradas de producción, ajustes de moldes y cambios de material durante la producción en serie, lo que provoca retrasos en la entrega y costes incontrolados.

First Mold utilizó moldes de cavidad única para obtener la máxima precisión en lugar de moldes multicavidad. El equipo se centró exclusivamente en componentes de seguridad de control electrónico de gama alta, con una precisión muy superior a la de los moldes multicavidad utilizados por la competencia.

Insuficiente fuerza de adhesión entre el inserto de plástico y el de metal

Unos parámetros de moldeo incorrectos, la contaminación de la superficie y la falta de enclavamiento mecánico son algunos de los factores que pueden provocar una unión insuficiente entre el plástico y el metal en el moldeo por inserción. Cuando los insertos se aflojan, giran o se caen, se crean riesgos para la seguridad. Esto puede dar lugar a devoluciones directas de los clientes.

El equipo de ingenieros de First Mold creó un proceso maduro de producción en serie para la fabricación de piezas fusibles mediante moldeo por inserción que garantizaba 72 horas de producción estable continua, con un índice de rendimiento de 93,2%+, muy superior a la media del sector. Esta hazaña se logró utilizando una combinación de procesos, incluyendo:

• Limpieza o desengrase adecuados del inserto mediante un baño químico.
• Precalentar el inserto a 80^oC a 120^oC para reducir el choque térmico.
• Chorreado con arena de la superficie de la plaquita para hacerla más rugosa y aumentar el enclavamiento.
• Optimización de los parámetros de inyección, incluida la velocidad de inyección, la presión de mantenimiento y el control de la contracción.

Poca coherencia dimensional

Otra preocupación del fabricante de soportes para fusibles era garantizar que el producto tuviera la precisión dimensional adecuada. Una precisión dimensional deficiente crearía una situación en la que las piezas no podrían cumplir los requisitos de las líneas de montaje automatizadas y solo serían adecuadas para el montaje manual de gama baja.

First Mold implementó un control dimensional de todo el proceso para lograr un Índice de Compatibilidad de Procesos (CPK) ≥ 1,325. El producto resultante era perfectamente compatible con líneas de montaje automatizadas para clientes de gama alta.

Lo que el cliente ganó con las soluciones de First Mold

No nos limitamos a enviar al cliente un molde de una sola cavidad. First Mold entregó una herramienta completa con documentación para la optimización del proceso que garantiza una producción de soportes de fusibles de alta calidad constante. Aprovechando las capacidades de hardware y software de nuestras instalaciones, así como un equipo de ingenieros con conocimientos avanzados en utillaje de moldes, First Mold entregó al cliente el molde de producción en serie para la fabricación de piezas fusibles en menos de tres semanas.

De acuerdo con la petición del cliente de un acabado superficial brillante estándar, empezamos con un esmerilado inicial utilizando piedras de aceite más gruesas antes de pasar a pulir la superficie del molde con papel de lija de grano más fino. Conseguir el acabado superficial brillante estándar era importante para el fabricante de piezas fusibles porque le ahorraba costes de posproducción. En otras palabras, los soportes de los fusibles estaban listos para su envío tras el montaje.

Al trabajar con nuestro equipo de expertos fabricantes de moldes, el cliente recibió asesoramiento gratuito para rediseñar el molde de cavidad única para el moldeo por inserción con el fin de evitar el desplazamiento durante la inyección del plástico fundido. Resolver este problema, el más denunciado en el moldeo por inserción, garantiza al cliente un mejor índice de rendimiento y consistencia, mucho más de lo que proponían sus contactos anteriores.

Al igual que todos los demás clientes con los que ha trabajado First Mold, el fabricante de soportes de fusibles disfrutó de asistencia posventa y sustitución rápida de piezas, lo que puede ahorrar más costes a largo plazo gracias a la reducción de los tiempos de inactividad operativa.

PREGUNTAS FRECUENTES