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Discusión Sobre La Vida Útil De Los Moldes Industriales: Cómo Alargar La Vida Útil Del Molde De Inyección Y De Fundición A Presión

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vida útil de los moldes de inyección y fundición a presión

La vida útil del molde siempre ha sido un factor esencial en la rentabilidad de los proyectos industriales. Si podemos utilizar métodos razonables para prolongar la vida útil del molde más allá de los requisitos de diseño, mejorará significativamente la rentabilidad de la empresa. Sabemos que hay muchos factores que afectan a la vida útil del molde. Sea cual sea el tipo de molde, el factor más crítico que afecta a su vida útil es inevitablemente el material.

El material común utilizado para los moldes de inyección y fundición a presión es el acero para moldes. Para comprender la vida útil de un molde, empecemos por el material.

Requisitos del acero para moldes industriales

Los criterios de selección del acero para moldes son los siguientes:

Requisitos del material de inyección: Los distintos plásticos requieren diferentes materiales de acero en función de necesidades específicas como una gran pulibilidad, resistencia a la corrosión, etc.

Consideraciones sobre el precio: El rendimiento del acero no depende únicamente de su coste. Es esencial equilibrar los factores de coste del molde. Elegir el acero para moldes adecuado en función de la vida útil prevista del molde puede evitar desperdicios innecesarios. Por ejemplo:

En general, el acero P20 tiene una vida útil de aproximadamente 300.000 ciclos.

El acero 2738 puede soportar unos 500.000 ciclos sin problemas.

Dependiendo de la situación, el acero H13/2344 suele durar entre 800.000 y 1.000.000 de ciclos o más.

Clasificación de moldes SPI para explicar la vida útil del molde y los requisitos del acero

La clasificación de moldes SPI clasifica los moldes en diferentes clases en función de la complejidad, los requisitos de calidad y el volumen de producción previsto.

Clasificación del molde SPITipo de moldeDescripciónNúmero de usos
Clase 101Alta producciónDiseñada para tiradas de producción prolongadas con elevados requisitos de calidad de las piezasMás de 1000000 ciclos
Clase 102Alta producciónSimilar a la clase 101 pero con requisitos ligeramente inferioresDe 500.000 a 1000000 ciclos
Clase 103Producción moderadaMoldes para series de producción moderadas con una calidad de pieza menos exigenteDe 300.000 a 500.000 ciclos
Clase 104Bajo volumen/PrototiposMoldes para producción de bajo volumen o prototiposDe 100.000 a 300.000 ciclos
Clase 105Prototipo/ExperimentalMoldes para producción a corto plazo, pruebas o fines experimentales500 ciclos
Clase AAcabado superficial críticoMoldes para producir piezas con un alto nivel estético
Clase BAcabado superficial funcionalMoldes para producir piezas en las que el aspecto es menos crítico
Clase CAcabado superficial no específicoMoldes para producir piezas no visibles o piezas sin problemas de superficie

Los moldes de las clases 101 y 102 suelen requerir un tratamiento térmico para alcanzar una dureza de HRC50 o superior. El acero seleccionado debe tener un buen comportamiento en el tratamiento térmico y en el corte a niveles de dureza elevados. Aunque la declaración menciona grados de acero específicos como el sueco 8407, S136, el estadounidense 420, H13, los europeos 2316, 2344, 083, o los japoneses SKD61, DC53, la selección real depende de factores como el tipo de plástico, la corrosividad, los requisitos de aspecto y la transparencia.

Los moldes de la clase 103 suelen utilizar materiales preendurecidos con calidades como S136H, 2316H, 718H, 083H, y durezas que oscilan entre HB270-340.

Los moldes de las clases 104 y 105 suelen utilizar aceros como P20, 718, 738, 618, 2311, 2711. Para moldes de baja demanda pueden utilizarse aceros S50C, 45# o mecanizar directamente las cavidades del molde en el embrión.

Vida útil del molde de inyección

Factores que afectan a la vida útil de los moldes de inyección

Estructura: Una estructura de molde bien diseñada mejora su capacidad de carga y reduce las tensiones térmicas y mecánicas. Unos mecanismos adecuados de guiado del molde evitan la abrasión, y el tratamiento especializado de los componentes de alta resistencia minimiza la concentración de tensiones.

Material: La elección de los materiales del molde es crucial. Los mayores volúmenes de producción imponen mayores cargas al molde, lo que requiere materiales con una capacidad de carga superior y una vida útil prolongada.

Calidad del procesado: Los defectos derivados del procesado y del tratamiento térmico pueden afectar negativamente a la vida útil del molde. Las marcas residuales de cuchillas en la superficie del molde, las grietas microscópicas del mecanizado por descarga eléctrica (EDM) y los defectos superficiales causados por el tratamiento térmico pueden mermar la capacidad portante y la vida útil del molde.

Condiciones de trabajo: Los moldes de inyección se someten a ciclos repetidos de cierre del molde, bloqueo, inyección, mantenimiento de la presión, enfriamiento, apertura del molde y expulsión. Para garantizar un rendimiento óptimo, debemos asegurarnos de que todos los mecanismos de trabajo funcionan de forma fiable, operan sin problemas y reciben un mantenimiento y lubricación regulares.

Condiciones de la pieza: La calidad de la superficie, la dureza, el alargamiento, la precisión dimensional y otras propiedades mecánicas de las piezas procesadas afectan directamente a la vida útil del molde. Problemas como los defectos superficiales o la adherencia del material pueden alterar el funcionamiento normal del molde.

Consejos para alargar la vida útil del molde de inyección

El ajuste razonable de la fuerza de sujeción

El ajuste correcto de la fuerza de cierre es crucial para alargar la vida del molde. El ajuste correcto de la fuerza de cierre de la máquina de moldeo por inyección es importante para mejorar la vida útil del molde. Ajustar la fuerza de cierre demasiado alta o demasiado baja puede afectar negativamente al molde. Una fuerza de cierre baja puede hacer que el molde se abra o se dañe debido a que la presión de inyección excede la fuerza de cierre. Por el contrario, una fuerza de cierre alta puede ejercer una presión excesiva sobre el molde, dañando la línea de apertura, la zona de escape y las piezas del molde.

Para evitar estos problemas, podemos calcular la fuerza de cierre ideal para cada molde utilizando el análisis del flujo del molde o la fórmula:

Fuerza de sujeción = superficie proyectada x factor de fuerza de sujeción del material x factor de seguridad

El área proyectada comprende el producto y la corredera, y podemos obtener la sujeción

factor de fuerza para el material a partir de la tabla de propiedades del material o consultando al proveedor del material. El factor de seguridad, normalmente de 1,5 a 2, se selecciona en función de factores como la estabilidad y la estructura de la máquina de moldeo por inyección.

Ajustes razonables de apertura y sujeción del molde

La velocidad de sujeción influye en el tiempo de ciclo del proceso de moldeo por inyección. Sin embargo, es esencial encontrar un equilibrio y no limitarse a buscar la velocidad de cierre más rápida posible. Una velocidad de cierre excesiva puede provocar un mayor desgaste y posibles daños en los componentes del molde. Asegúrese de que se produce una transición suave de la sujeción rápida a la lenta para evitar movimientos bruscos que puedan causar desalineaciones o daños en el molde, esto es muy importante. El apriete lento debe producirse antes de que el perno y la pieza encajen para garantizar una alineación adecuada y evitar interferencias durante el apriete. Del mismo modo, la transición entre el desmoldeo rápido y el lento debe ser suave. El desmoldeo rápido debe producirse sólo después de que todos los productos y piezas se hayan liberado con éxito del molde para evitar cualquier posible daño o interferencia.

Encontrar la velocidad de cierre adecuada implica tener en cuenta varios factores como el diseño del molde, el material que se utiliza, la complejidad de la pieza y las capacidades de la máquina. Recomendamos consultar las directrices del fabricante de la máquina y las especificaciones del molde y realizar las pruebas adecuadas para determinar la velocidad de cierre óptima para un proceso específico de moldeo por inyección.

Ajuste correcto del eyector

Un ajuste incorrecto del mecanismo eyector puede poner en peligro la vida del molde, ya sea por sobreexpulsión o por expulsión incorrecta del producto, lo que puede dañar el molde. Es importante asegurarse de que la pieza moldeada se expulsa correctamente del molde, teniendo en cuenta la separación necesaria para el producto real.

Un volumen expulsado excesivo puede ejercer una presión extrema sobre el perno eyector. Por lo tanto, es crucial ajustar la presión del eyector a un nivel adecuado que se ajuste a los requisitos reales del producto, además de tener en cuenta el volumen expulsado.

Ajuste correcto del canal caliente

El método de puesta en marcha y cierre de un canal caliente puede tener un impacto real en la vida del molde. Unos procedimientos de arranque inadecuados pueden provocar problemas en el molde, como el levantamiento del mismo, que pueden requerir el desmoldeo y la reparación. Para evitar estos problemas, recomendamos accionar manualmente la compuerta de válvula y verificar que los ajustes son correctos y funcionan adecuadamente antes de iniciar la producción a pleno rendimiento.

Además, es aconsejable exportar el material en el canal caliente a través de la placa de distribución de material y medir su temperatura para verificar que se ajusta a la temperatura deseada. Durante el cierre del canal caliente, es importante reducir rápidamente la temperatura del canal caliente para minimizar el riesgo de degradación del material. Estas prácticas contribuyen al rendimiento óptimo y a prolongar la vida útil del molde.

Ajustes razonables de refrigeración del molde

Las temperaturas excesivas del molde pueden afectar negativamente a su vida útil. Las temperaturas excesivas del molde pueden reducir la vida útil del mismo. Limitar las temperaturas del molde al mínimo necesario para conseguir un aspecto aceptable de la pieza es beneficioso, ya que este enfoque ayuda a mejorar la vida útil del molde. Además, es importante mantener una distribución equilibrada de la temperatura dentro del molde. Lo ideal es mantener la diferencia de temperatura entre los lados móvil y fijo del molde dentro de un rango de 6 ℃. Las variaciones de temperatura más allá de este rango pueden causar diferencias significativas en la deformación térmica entre los dos lados del molde, lo que provocaría una apertura y cierre deficientes y, en última instancia, el desgaste o daño del molde. Podemos mejorar la vida útil general del molde controlando y equilibrando las temperaturas del mismo.

Limpieza y mantenimiento del moho

Inspeccione, limpie y lubrique los moldes con regularidad en el entorno de producción, preferiblemente al menos una vez por turno. Durante el proceso, preste atención a los signos de desgaste del molde, como rozaduras, desgaste de la línea de apertura y rebabas. Establecer un programa de mantenimiento preventivo y llevar un registro del mantenimiento del molde es crucial. Al revisar los eventos de mantenimiento recurrentes, se puede determinar la frecuencia del mantenimiento preventivo, lo que ayuda a reducir los eventos de mantenimiento no programados. Es esencial comprobar la lubricación de las correderas y asegurar su correcto funcionamiento. También es importante vigilar los signos de fallo de los frenos y de ganchos sueltos. Después de cada limpieza e inspección, es necesario verificar que la corredera está en la posición correcta antes de salir del molde. Además, cuando el molde permanece sin utilizar durante más de 6 horas, aplicar un inhibidor de oxidación y recubrir a fondo las zonas texturizadas y pulidas puede ayudar a prevenir los daños por oxidación. Siguiendo estas prácticas, el mantenimiento del molde puede llevarse a cabo eficazmente, mejorando el rendimiento y la vida útil del molde.

Vida útil de los moldes de fundición a presión

Cómo saber cuándo un molde de fundición a presión ha llegado al final de su vida útil

En general, si el molde de fundición a presión se utiliza en el proceso de los siguientes fenómenos, indica que el molde está cerca del "final de la vida".

Envejecimiento del molde y grietas superficiales: A medida que el molde envejece, puede desarrollar grietas en la superficie, que pueden afectar al aspecto de las piezas fundidas. Estas grietas también pueden provocar tensiones o deformaciones en las piezas moldeadas.

Agrietamiento de la cavidad del molde: Si la cavidad del molde presenta grandes grietas, impedirá que la colada se forme correctamente. Esto indica daños importantes en el molde y dificulta el proceso de fundición.

Colapso de la superficie de separación del molde: Cuando la superficie de separación del molde se colapsa, se producen diversos defectos. Esta condición reduce gravemente la eficiencia de la fundición a presión y requiere un extenso postprocesado de las piezas fundidas, lo que conlleva una mayor carga de trabajo.

Formas de prolongar la vida útil del molde de fundición a presión

Existen varias formas de prolongar la vida útil de los moldes de fundición a presión, que deben basarse principalmente en cuatro aspectos: selección del material del molde, diseño del molde, fabricación del molde, uso del molde y mantenimiento.

Ya hemos hablado anteriormente de la selección del material, así que no lo repetiremos aquí.

Diseño del molde de fundición a presión

El diseño del molde de fundición a presión desempeña un papel importante a la hora de determinar su vida útil. Un molde bien diseñado puede aumentar significativamente la longevidad del proceso de fundición a presión. Por lo tanto, es mejor tener en cuenta los aspectos siguientes durante la fase de diseño del molde, teniendo en cuenta las características de la fundición:

Aumentar la resistencia del molde: Debemos asegurarnos de que el molde está diseñado con la suficiente resistencia y rigidez para soportar las tensiones mecánicas y térmicas que experimenta a lo largo del proceso de fundición a presión. Esto puede implicar el uso de materiales de alta calidad, la optimización de la estructura del molde y el refuerzo de las zonas críticas propensas a la concentración de tensiones.

Mejore el diseño del sistema de refrigeración: Preste mucha atención al diseño del sistema de refrigeración del molde para controlar eficazmente la temperatura durante el proceso de fundición. Optimice la disposición y el tamaño de los canales de refrigeración, garantice una refrigeración uniforme en todo el molde y utilice técnicas de refrigeración avanzadas como la refrigeración conformada para mejorar la eficacia de la refrigeración y prolongar la vida útil del molde.

Incorpore materiales resistentes al desgaste: Considere la posibilidad de utilizar materiales o revestimientos resistentes al desgaste para los componentes del molde sometidos a un gran desgaste, como la cavidad, el núcleo y las correderas. Estos materiales pueden mejorar la resistencia del molde al desgaste y prolongar su vida útil.

Optimizar el diseño del sistema de inyección: El diseño del sistema de compuertas desempeña un papel crucial en la calidad de la colada y la vida útil del molde. Diseñe cuidadosamente el bebedero, el canal y la compuerta para garantizar un flujo suave y controlado del metal fundido, minimizar las turbulencias y el atrapamiento de aire y reducir el impacto en la cavidad del molde.

Reduzca la concentración de tensiones: Identifique las zonas del diseño del molde en las que puede producirse una concentración de tensiones, como esquinas afiladas o cambios bruscos en la sección transversal. Modifique el diseño incorporando filetes, radios o transiciones graduales para distribuir las tensiones de forma más uniforme y reducir el riesgo de fallo.

Implemente una ventilación adecuada: Una ventilación adecuada es esencial para liberar el aire y los gases de la cavidad del molde durante la fundición. Una ventilación insuficiente puede provocar porosidad, defectos y daños en el molde. Diseñe y coloque cuidadosamente los respiraderos en los lugares apropiados para garantizar una ventilación adecuada sin comprometer la integridad del molde.

Realice un análisis del flujo del molde: Utilizar software de simulación del flujo del molde para analizar y optimizar el diseño del molde antes de la fabricación. Al llevar a cabo este proceso, podemos identificar problemas potenciales como desequilibrios de flujo, atrapamiento de aire o presión excesiva, lo que nos permite realizar ajustes en el diseño que mejoran la vida útil y el rendimiento del molde.

Mantenimiento e inspección regulares: Establezca un programa de mantenimiento regular para el molde de fundición a presión, que incluya la limpieza, la lubricación y la inspección. Inspeccione regularmente el molde en busca de signos de desgaste, daños o fatiga y solucione cualquier problema con prontitud para evitar un mayor deterioro y prolongar la vida útil del molde.

Fabricación de moldes

El proceso de fabricación del molde y su precisión son factores cruciales que influyen en la vida útil de los moldes. Es esencial priorizar y abordar a fondo los distintos aspectos que influyen en la vida útil de los moldes durante la fase de fabricación. Dedicando atención y esfuerzos a estas áreas, podemos mejorar la durabilidad de los moldes y prolongar su vida útil.

Mejorar el proceso de fabricación de moldes, mejorar la precisión de la fabricación de moldes

Mejorar el proceso de fabricación de moldes y aumentar su precisión puede repercutir positivamente en su vida útil. La generación de tensiones internas durante el procesamiento del molde es una preocupación importante para los moldes de fundición a presión. Para mejorar la vida útil del molde, es necesario minimizar la aparición de tensiones y eliminarlas rápidamente. Es posible lograrlo mediante una planificación cuidadosa de la ruta del proceso, la creación de especificaciones detalladas del proceso y el cumplimiento de procedimientos de procesamiento precisos.

Reforzar las prácticas de gestión de la calidad y elevar el nivel de fabricación de los moldes es esencial para mejorar su vida útil. Reducir la necesidad de soldar parches de molde es especialmente importante, ya que los materiales utilizados para la soldadura de parches, las altas temperaturas implicadas y la tensión interna resultante pueden influir significativamente en la durabilidad del molde. Por lo general, los fabricantes de moldes de fundición a presión intentan evitar la soldadura de parches en la cavidad, pero si es necesario, utilizar métodos de soldadura en caliente y llevar a cabo un templado que alivie la tensión después de la soldadura puede ayudar a mejorar la vida útil del molde.

Reducción de la capa dura de impulsos eléctricos en la superficie del molde

Reducir la capa dura de impulsos eléctricos en la superficie del molde es una consideración importante en la fabricación de moldes. Cuando se utiliza el mecanizado por descarga eléctrica (EDM) para el procesamiento de la cavidad del molde, se puede formar una capa blanca brillante y una capa metamórfica en la superficie del molde. Esto provoca que la superficie del molde esté sometida a una tensión de tracción. Si el proceso de pulido posterior no consigue eliminar la tensión de la superficie, es probable que el molde experimente un agrietamiento o un fallo prematuro una vez que entre en producción.

Las investigaciones han demostrado que, tras la electroerosión, la superficie del molde puede presentar tensiones de tracción que oscilan entre 700 y 1100 MPa. Además, puede haber numerosas microfisuras en la superficie del molde cuando se utilizan altas corrientes de mecanizado por descarga eléctrica. Estos factores contribuyen al riesgo de agrietamiento prematuro o fallo del molde una vez puesto en producción.

La holgura de montaje del molde es razonable

Que la holgura de montaje del molde sea razonable es un aspecto importante de la fabricación de moldes de fundición a presión. El proceso de fundición a presión implica altas temperaturas, altas velocidades y altas presiones. Si el montaje del molde de fundición a presión no se hace correctamente, puede dar lugar a problemas, que pueden causar daños en el molde y afectar a su vida útil.

De hecho, el montaje de un molde de fundición a presión suele considerarse más difícil y crítico que el de un molde de inyección. Debido a las características únicas del proceso de fundición, especialmente con moldes grandes, el campo de temperatura del molde experimenta cambios significativos entre las temperaturas de producción de la fundición a presión y la temperatura ambiente. Por lo tanto, es necesario conocer a fondo las características del molde y las variaciones del campo de temperatura durante el proceso de montaje. Esto permite realizar ajustes específicos en el montaje para garantizar un hueco razonable en el montaje del molde.

La producción de fundición a presión puede llevarse a cabo sin problemas, sin problemas como la "salida de agua" o el atasco de la corredera, consiguiendo una holgura adecuada del conjunto del molde. Esto mejora la fiabilidad del molde y prolonga su vida útil en general.

Uso y mantenimiento del molde

Limpie a tiempo la chatarra en el uso del molde para evitar la extrusión del molde

Debemos limpiar rápidamente los restos en el molde para evitar daños. Si el molde contiene restos o chatarra, sobre todo en la zona de la corredera, puede provocar el colapso o el daño de la corredera cuando la máquina de fundición a presión vuelva a funcionar. Por lo tanto, limpie el molde y solucione el problema con prontitud para evitar daños mayores. Retrasar las reparaciones hasta después de que el molde esté dañado puede afectar significativamente a su vida útil.

Minimice el enfriamiento y el calentamiento del molde e intente producir de forma continua

Minimizar los ciclos de enfriamiento y calentamiento del molde y aspirar a una producción continua es beneficioso para prolongar la vida útil del molde. La expansión y contracción térmicas recíprocas que experimenta el molde de fundición a presión durante el proceso, con fluctuaciones de temperatura que oscilan entre 220°C y 450°C, pueden provocar daños por fatiga. Comenzar la producción con un molde frío provoca un aumento de las diferencias de temperatura, la expansión y contracción del molde y la fatiga correspondiente, lo que acelera el daño del molde y acorta su vida útil. Por lo tanto, es aconsejable esforzarse por lograr una producción continua y minimizar los ciclos de enfriamiento y calentamiento del molde para prolongar su vida útil.

Además, cuando el molde se encuentra en estado frío y no ha alcanzado la temperatura media de producción, es esencial evitar la apertura a alta velocidad de la inyección a presión y la presurización. Abrir estos procesos con un gran hueco en el molde puede provocar la entrada de residuos o desechos en zonas críticas del molde, como los orificios de las correderas y de la barra superior, lo que provocaría daños en el molde e incidiría negativamente en su vida útil.

Mantenimiento regular del moho

El mantenimiento y la revisión regulares de los moldes son cruciales para garantizar la longevidad y el rendimiento de los moldes de fundición a presión. Debido a las exigentes condiciones de alta presión, alta velocidad y alta temperatura durante la producción continua, los moldes de fundición a presión son propensos a sufrir daños, fallos y problemas ocultos. Por lo tanto, es esencial reforzar las prácticas de mantenimiento de los moldes, incluyendo inspecciones regulares, rutinas de mantenimiento y sustitución de piezas dañadas o desgastadas. También es necesario limpiar la corredera, el orificio eyector y otras zonas críticas. Dando prioridad al mantenimiento del molde, las empresas de fundición a presión pueden garantizar la fiabilidad del molde durante la producción y prolongar su vida útil total.

Conclusión

Además, el control de la vida del moho es de suma importancia. Estoy deseando hablar en detalle sobre el control de la vida del moho y agradezco su apoyo y motivación en este asunto.

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