Parte 8 Aplicación al moldeo por inyección asistido por gas

Contenido

1. ¿Qué es el moldeo por inyección asistido por gas?

2. Qué muestra la simulación

3. Diseño óptimo mediante simulación

4. Flujo de análisis

5. Resumen

¿Qué es el moldeo por inyección asistido por gas?

El moldeo por inyección asistido por gas es un método de moldeo por inyección en el que se inyecta un gas auxiliar, como nitrógeno, inmediatamente después de inyectar resina en el molde para aumentar la presión interna del producto moldeado.​

La ventaja del moldeo por inyección de gas es que permite el flujo de piezas moldeadas de gran tamaño en las que la resina es difícil de fluir. Como el gas aumenta la presión interna, se evitan deformaciones y marcas de hundimiento, y se mejora la estabilidad dimensional del producto moldeado. Además, como se inyecta gas a baja temperatura, se acorta el tiempo de enfriamiento a menos que el producto tenga paredes extremadamente gruesas, lo que reduce el tiempo del ciclo.

La inyección de gas crea una estructura hueca en el producto moldeado, lo que reduce la cantidad de resina en el producto moldeado, lo que da como resultado una reducción de peso y un recorte de costos. Sin embargo, la cantidad reducida de resina puede reducir la durabilidad y la resistencia. Se deben realizar pruebas de resistencia y durabilidad para confirmar que el producto cumple con los estándares de calidad.

El moldeo por inyección asistido por gas fue inventado por Asahi Kasei en la década de 1970 y experimentó un auge en la década de 1990, cuando los fabricantes extranjeros entraron en el mercado. Se utilizó para producir marcos para televisores de gran tamaño y paneles para aires acondicionados, pero como los productos moldeados de gran tamaño se trasladaron a la producción en el extranjero, la demanda interna de moldeo por inyección de gas disminuyó. Sin embargo, en los últimos años, el uso de este método de moldeo ha vuelto a atraer la atención.

Lo que muestra la simulación

■ Comportamiento del flujo de resina y gas.

En el moldeo por inyección asistido por gas, el proceso de inyección y llenado del molde con resina es el mismo que el del moldeo por inyección normal. Sin embargo, después de eso, el proceso de moldeo implica la inyección y enfriamiento de gas, en lugar de un proceso de mantenimiento de presión. Simulamos las rutas de flujo de la resina y los gases a través del molde para verificar si están correctamente moldeados.

■ Forma hueca

Al inyectar gas en un producto moldeado, el producto se vuelve hueco. Cuando se inyecta gas en piezas de paredes gruesas, como nervaduras, simulamos qué tipo de forma hueca (forma de paredes gruesas) se formará y confirmamos que la forma hueca se forma en la posición diseñada.

■ Deformación

Una característica de la inyección de gas es que cuando se inyecta gas en un producto moldeado, la tensión residual se reduce debido al enfriamiento causado por el paso del gas a través del producto moldeado. Esto mejora la estabilidad dimensional del moldeo y elimina la deformación. Comparamos y verificamos el grado de mejora en la deformación a través del análisis de deformación.

■ Marcas de hundimiento

Al igual que en el caso de la deformación, la reducción de la tensión residual evita las marcas de hundimiento. Realice un análisis de marcas de hundimiento y simule los resultados mejorados. Esto es especialmente eficaz para productos moldeados de gran tamaño.

Diseño óptimo mediante simulación

En el moldeo por inyección asistido por gas, la simulación de los efectos del gas puede ayudar a crear un diseño más eficaz y óptimo. Es importante comprender el mecanismo de inyección de gas y reflejarlo en el diseño.

■ Canales de gas

Un canal de gas es una vía de flujo de gas. La forma hueca formada en el producto moldeado se ve afectada por este canal de gas. ¿Cómo fluye el gas hacia las paredes delgadas del producto moldeado? Cómo fluye el gas hacia las áreas de paredes delgadas, si el espesor del canal de gas y la pared del producto moldeado son apropiados, y si el peso del producto moldeado es apropiado, todo esto se verifica y se refleja en el diseño.

■ Entradas de polímeros y gases

Los gases tienden a fluir desde áreas de alta presión hacia áreas de baja presión. La entrada de gas debe estar ubicada de manera que el gas fluya correctamente hacia el producto moldeado y el final del recorrido de flujo esté en la presión más baja. La entrada de gas puede ser una boquilla o inyectarse directamente en el canal o molde.

■ Sincronización de la entrada de gas

La inyección de gas comienza al final de la inyección de resina, pero el tiempo de residencia también se puede configurar después de que se llena la resina.

■ Ubicaciones de ventilación

Se puede especificar una ubicación de ventilación al final del canal de gas. La ventilación permite que el gas o la resina se liberen de la cavidad. Esto permite que el gas fluya más profundamente hacia el producto moldeado. Es posible que sea necesario recortar la resina que se desborda por la ventilación después del moldeo.

■ Temperatura del molde

El moldeo por inyección asistido por gas inyecta gas enfriado, lo que acorta el tiempo de enfriamiento. Por lo tanto, es necesario controlar la temperatura del molde teniendo en cuenta la cantidad de enfriamiento por gas. Se establecen el tiempo y la temperatura óptimos de enfriamiento del molde.

Flujo de análisis

Se explicará el flujo del análisis de inyección asistida por gas utilizando CAE.

1. Configuración del proceso de moldeo (inyección asistida por gas)

Después de generar una malla para el modelo del producto moldeado (Fig. 1), se selecciona el proceso de moldeo (inyección de gas) (Fig. 2). La selección del proceso de moldeo adecuado es fundamental para la precisión de la simulación.

2. Modelado del canal de gas

El análisis de llenado y retención de presión para inyección de gas requiere modelar el área por donde pasa el gas (canal de gas). Es importante predecir con precisión el flujo de gas en el análisis.

3. Generación de malla para el modelo

Los canales de gas se mallan según sus proporciones de ancho y espesor. Una vez generada y modificada la malla, se realiza una evaluación para determinar si la malla es adecuada para el análisis.

4. Modelado de canales de refrigeración de moldes

En el moldeo por inyección asistido por gas, se inyecta gas enfriado en la resina fundida, lo que aumenta la eficiencia de enfriamiento. El modelado de tubos de enfriamiento debe tener en cuenta los canales de gas.

5. Selección de material y determinación del lugar de inyección

Establezca el tipo de material a utilizar y la posición de la compuerta.

6. Ajuste de las entradas de gas

Seleccione si el gas se inyecta directamente en el producto moldeado o a través de la boquilla o canal del producto moldeado. Si el gas se inyecta directamente en el producto moldeado, seleccione la ubicación de entrada. Se pueden configurar uno o más puntos de entrada de gas.

7. Configuración de las ubicaciones de ventilación

Para configurar el respiradero, colóquelo al final del canal de gas.

8. Configuración del proceso

・ Ajuste de las condiciones de inyección de polímero

Establezca las condiciones teniendo en cuenta los resultados de la simulación de los efectos de la inyección de gas del 1 al 7.

・Configuración de la condición de inyección asistida por gas

El gas se controla mediante un volumen o una presión preestablecidos. En el caso del control de volumen, se inyecta un volumen de gas preestablecido y la presión interna del gas se mantiene durante el proceso de mantenimiento de la presión para compensar la reducción del volumen. Luego, se reduce la presión interna del gas.

En el caso del control de presión, este puede ser controlado por pasos o perfiles durante los procesos de inyección y mantenimiento de presión.

9. Ajuste de enfriamiento del molde

La temperatura y el tiempo de enfriamiento del molde se establecen teniendo en cuenta el efecto de la eficiencia del enfriamiento del gas. Un enfriamiento eficaz contribuye a una reducción significativa del tiempo del ciclo de moldeo.

10. Evaluación de resultados

Con base en los resultados del análisis, evaluamos los resultados, los reflejamos en el diseño y cambiamos las condiciones.

A continuación se muestra un ejemplo de análisis de inyección de gas.
Se realizó un análisis de moldeo por inyección asistido por gas en un producto moldeado con forma de mango.
La forma hueca del producto moldeado real se compara con los resultados de la simulación.

No hay diferencia significativa entre el producto real y los resultados analíticos, lo que indica que la simulación se realizó correctamente.

Resumen

La inyección asistida por gas es una técnica que tiene una amplia gama de aplicaciones, no solo para reducir defectos en productos moldeados, sino también por sus ventajas como la reducción de peso y el ahorro de costos. Sin embargo, es necesario comprender correctamente el efecto de la inyección de gas en el moldeo por inyección y establecer las condiciones de moldeo. Para maximizar el efecto de la inyección asistida por gas, se debe utilizar el análisis CAE; el establecimiento adecuado de las condiciones en el análisis CAE es importante para obtener resultados de simulación correctos.​

 

En la siguiente parte, explicaremos “Orientación en plásticos reforzados con fibras”.