Sistemas de canales calientes (I)

Al desarrollo de esta tecnología con más de 30 años de existencia han contribuído no sólo los fabricantes de moldes, los moldeadores, las asociaciones y los productores de normas para moldes sino también los departamentos de aplicación de los suministradores de materiales.

Los mayores moldeados, tales como tableros de automóvil, parachoques, carcasas de ordenador y similares no podrían prácticamente producirse sin un suministro múltiple del fundido. En tales grandes moldes se aplican boquillas de hasta 800 mm de longitud y canales de hasta 1.800 mm.
Es decisivo el material a procesar para la selección de un determinado sistema de canales calientes. Actualmente pueden moldearse casi todos los materiales en canales calientes, incluso plásticos reforzados y espumas estructurales. Son aplicables algunas limitaciones para materiales sensitivos térmicamente y en particular para materiales resistentes a la llama.

Los canales calientes se utilizan también es tecnologías modernas de inyección, tales como el prceso Inmould (respaldo de películas estampables en caliente) o con moldes para dos componentes. Los sistemas de canales calientes ofrecen un buen número de ventajas en comparación con los sistemas convencionales, que son de naturaleza económica y/o técnica.

Coste de los sistemas de canal caliente

Los sistemas de canales calientes se construyen hoy normalizados. Por lo tanto, el coste básico de los canales calientes y de las boquillas pueden obtenerse de los catálogos de los fabricantes. Se añaden los costes delas placas flotantes, el colector (en forma de I, X o H), el material para el montaje y el sellado, así como el montaje y mecanización.

Debido a la variedad de sistemas y de las necesidades relacionadas con los mismos, no es posible detallar aquí la totalidad de los costes.

Los costes totales de un colector de canales calientes pueden calcularse por la fórmula:

C_HR = [(C_BHR +g_A)+n_N.(C_N+200$+C_NS)].g_G
donde

• C_HR = coste total de los canales calientes y montaje
• C_BHR = coste básico de los canales calientes
• g_A = Coeficiente de área [8.E-03$/mm\'b2]
• n_N = número de boquillas
• C_N = coste de una boquilla
• C_NS = coste del cierre de una boquilla
• g_G =
• 1,1 a 1,2 para moldeo de plásticos reforzados con fibra de vidrio
• 1,0 para moldeo de plásticos no reforzados

Precauciones para la disposición del sistema

El molde y la unidad de cierre resultan cargados de modo desigual si las cavidades están dispuestas excéntricamente al bebedero. El molde puede ser forzado abierto por un lado. Pueden ocurrir como consecuencio rebabas y/o rotura de las barras. Los moldes que hayan experimentado rebabas una vez quedan con la superficie de sellado dañada y producirán siempre de nuevo rebabas.

Por ello, la primera ley de diseño es que la resultante de todas las fuerzas de reacción (presión de inyección) y la resultante de todas las fuerzas de cierre actúen en el centro del bebedero. En los moldes complejos, debe determinarse el centro de gravedad y establecer la posición de las cavidades de acuerdo con ello.

El centro de gravedad puede calcularse para cada eje mediante:

X_m= S(a_i.x_i) / Sa_i
a_i = área parcial proyectada

Por otra parte, un diseño adecuado de moldes y otros remedios pueden hacer también que las fuerzas de cierre actúen sobre el centro. El equilibrado con un tetón compensador aumenta las fuerzas de cierre.

Número de líneas de partición

El moldeado y el canal se liberan en un plano por la línea de partición durante la apertura del molde. De este modo, las piezas de plástico solidificado se expulsan y el molde queda listo para el ciclo siguiente.

Un molde normal tiene una línea de partición. El moldeado y el canal se desmoldean conjuntamente. Si el canal debe separarse automáticamente del moldeado, como es el caso con frecuencia en moldes multi-cavidad o con bebederos múltiples, se precisa una línea de partición adicional para el sistema de canales (molde de tres placas) o se usa un molde con canales calientes (canales fríos para resinas reactivas).

Excepción, el bebedero de túnel.

Conceptos de canales calientes y comparación con sistemas competitivos

Bebedero central en moldes de cavidad única
El molde de canales calientes más simple resulta del reemplazamiento de la boquilla de la mazarota, incluyendo la boquilla de mazarota inversa, con una boquila de mazarota caliente o una boquilla caliente. Alimenta la cavidad directamente o el sistema de canal usual. Esto puede llamarse bebedero directo o inverso, respectivamente. En comparación con el principio de mazarota inversa se dan las ventajas siguientes:

• control de la temperatura;
• independencia sustancial del material y/o el ciclo;
• adecuación para moldes mayores debido a la capacidad de puentear cualquier distancia;
• menor caída de presión y limpia separación del bebedero dependiendo del diseño de la boquilla.

Bebedero lateral en moldes de cavidad única
Si el tamaño del molde permite una única cavidad, para una pieza relativamente grande, frecuentemente se ha de disponer un bebedero lateral porque no sea aceptable la marca del mismo en el centro o porque se desee una determinada orientación. En este caso, un colector caliente puede conducir el fundido desde la posición de la boquilla de la máquina, esto es, el centro del molde, al bebedero lateral. Sólo se dispone de una alternativa igualmente adecuada en las máquinas que permiten la inyección en la línea de partición o el desplazamiento lateral de la unidad de inyección.

Colector caliente para moldes multi-cavidad
Se utiliza a menudo un colector caliente si el material se ha de distribuir fuera de la línea de partición. Esto puede ser preciso en algunos moldes multi-cavidad, especialmente si las piezas tienen bebedero central o el material ha de cruzar por otras cavidades. Los ahorros de material y la eliminación de los costes de recuperación tienen un gran peso si se intenta comparar esta solución con moldes de tres placas con un sistema de canales relativamente voluminoso, que puede causar también problemas de desmoldeo. Otras ventajas son una menor pérdida de presión, mejor transmisión de la presión y ciclos más cortos.

Piezas con bebedero múltiple
Las piezas con una gran relación de longitud respecto a espesor, que frecuentemente son piezas grandes, necesitan bebederos múltiples para ahorrar espesor de pared y obtener un llenado uniforme. Si el fundido no puede distribuirse dentro de las aberturas de la pieza, esto es, en la línea de partición, como es el caso en rejillas de carcasas de equipos, el material debe conducirse a través de la cavidad fuera de la línea de partición.

Bebedero lateral en moldes multi-cavidad
El bebedero lateral de piezas por medio de colectores calientes se ha convertido en el estado actual de la técnica. La razón por la que se utiliza poco esta técnica es la particular dificultad de evitar escapes porque la fuerza de cierre de la máquina no puede utilizarse para este objeto. Además, un borbotón frío en el bebedero uede impedir el desmoldeo y hay métodos menos problemáticos de realizar el bebedero. En muchos casos es posible el bebedero lateral, algunas veces con bebederos de túnel, con un canal normal en el plano de la línea de partición.

Casos especiales
El conducir el fundido en canales calientes permite una libre selección de los senderos de flujo. Es posible, incluso, llevar el fundido a las cavidades desde el lado de desmoldeo o desde el exterior.

Diseño de un sistema de canales calientes y de sus componentes

Los moldes con canales calientes son sistemas ambiciosos en el sentido tecnológico. Son de diseño complejo para cumplir su función principal de conducir el fundido al bebedero sin dañar al material.

Un sistema de canales calientes consiste en un bebedero de mazarota, la conexión con la unidad de inyección, el colector, que distribuye el fundido dentro del molde, y as boquillas, que guían al material al interior de la cavidad.

El sistema debe calentarse por medios adecuados (cartuchos calentadores) y se precisa instalar termopares para controlar la temperatura. Los cables para los cartuchos y termopares deben conducirse al exterior del molde. Debe provfeerse aislamiento para evitar pérdidas de calor.

Lo que antecede resume los elementos necesarios para el funcionamiento de un sistema de canales calientes. Los componentes que se necesitan para la función de un molde de canales calientes se describen en detalle en el próximo número.