ES2263377B1 - Molde espiral mejorado para pruebas de inyeccion. - Google Patents

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Abstract

Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, del tipo de los utilizados en la industria de fabricación de moldes e inyección de materiales termoplásticos para la realización de pruebas y medidas del flujo del material termoplástico para la validación del diseño de piezas inyectadas, caracterizado porque utiliza un recorrido espiral de forma mayormente cuadrangular optimizado para el estudio del flujo de material, unido a una pluralidad de elementos postizos intercambiables que representan una gran cantidad de situaciones problemáticas típicas de las piezas inyectadas, como por ejemplo rechupes, texturas, inyección de plástico sobre otros materiales, etc... La invención que se presenta aporta la principal ventaja de permitir la realización de pruebas y medidas del flujo de material termoplástico en entorno real de inyección, permitiendo la validación del diseño de piezas o las oportunas correcciones previas tanto de diseño como de parámetros de inyección antes de la propia realización del molde.

Description

Molde espiral mejorado para pruebas de inyección.
La presente memoria descriptiva se refiere, como su título indica, a un molde espiral mejorado para pruebas de inyección, del tipo de los utilizados en la industria de fabricación de moldes e inyección de materiales termoplásticos para la realización de pruebas y medidas del flujo del material termoplástico para la validación del diseño de piezas inyectadas, caracterizado porque utiliza un recorrido espiral de forma mayormente cuadrangular optimizado para el estudio del flujo de material, unido a una pluralidad de elementos postizos intercambiables que representan una gran cantidad de situaciones problemáticas típicas de las piezas inyectadas, como por ejemplo rechupes, texturas, inyección de plástico sobre otros materiales, etc...
En la actualidad y atendiendo a las demandas actuales de diseño del mercado de la fabricación de moldes para la inyección de piezas plásticas, resulta útil disponer de ensayos que permitieran analizar factores determinantes en el diseño como son la influencia de los texturizados o la geometría de los nervios en la aparición de rechupes, bisagras, o poder analizar líneas de soldadura en función de la distancia a la entrada, así como análisis de flujo, de contracción, o la obtención de modelos viscosos para los materiales a utilizar.
Son comúnmente conocidos y utilizados una gran variedad de programas informáticos de simulación de moldes, de gran complejidad, que sirve de ayuda en el desarrollo previo general del molde, pero presentan el problema de que no son capaces de simular eficientemente todos estos factores determinantes en el diseño, con lo cual deben de ser previstos mediante la experiencia y mediante pruebas realizadas a posteriori, después del diseño y fabricación del molde específico para la pieza en concreto, presentando el problema añadido de que todo tipo de acciones correctoras que deban ser realizadas implican costosas modificaciones en el molde ya realizado, llegando en algunos casos a invalidar el propio diseño de ese molde.
Asimismo son comúnmente utilizados los moldes en espiral, consistentes en un molde con un recorrido espiral grabado que permiten evaluar la viscosidad del material termoplástico después de un recorrido con una longitud determinada a través del molde. Estos moldes en espiral son una buena ayuda para analizar algunas situaciones reales de inyección, pero tiene el gran inconveniente de que sigue sin permitir analizar otros factores determinantes en el diseño como la influencia de los texturizados, la geometría de los nervios, la aparición de rechupes, o las líneas de soldadura en función de la distancia a la entrada, con lo cual únicamente es útil de una manera parcial.
Se ha intentado buscar otras soluciones. Por ejemplo la patente 89120743 "Aparato para establecer las condiciones de moldeo en una máquina de moldeo por inyección" intenta presentar una metodología de localización y solución de problemas durante el moldeo, pero presenta el inconveniente de que no permite validar el diseño de una pieza a priori, ya que no permite realizar pruebas anticipativas pues necesita del molde definitivo de la pieza ya realizado, aparte del problema añadido de que únicamente da una metodología de trabajo y unas bases teóricas de para un aparato, sin presentar su realización práctica, por lo cual su utilidad es muy reducida.
Para solventar la problemática existente en la actualidad en cuanto al problema de la validación del diseño de moldes y piezas de inyección se ha ideado el molde espiral mejorado para pruebas de inyección objeto de la presente invención, el cual se ha desarrollado sobre geometría "espiral" pero con tramos rectos que permite plantear, mediante la combinación de postizos insertables, la posibilidad de realizar ensayos con los elementos más significativos que caracterizan y podemos encontrar en piezas de plástico reales y reproducir las condiciones de inyección que aparecerían en las piezas reales.
Mediante este molde se pueden variar los espesores de la espiral para adaptarse al espesor de la pieza real que se quiere validar, así como el tipo de entrada que se tiene previsto realizar en el molde.
El molde se realiza preferentemente utilizando placas normalizadas y refrigerado por canales rectos que discurren por los tramos en los que no hay figura para permitir introducir postizos de la profundidad adecuada. La longitud de la espiral vendrá determinada por el tamaño del molde, y se elegirá de tal forma que pueda validar cualquier diseño de cualquier tamaño de pieza.
Este molde va dotado con unos postizos de figura que, al ser intercambiables, permiten variar el espesor general de la pieza, y a su vez, combinar geometrías especificas (como por ejemplo nervios o bisagras) con texturas u otros elementos.
Un ejemplo de realización práctica preferencial se realiza con placas normalizadas SP tipo 346 x 446 mm. con una altura del conjunto cerrado de 336 mm, obteniendo una longitud de la espiral de 1865 mm., apta para la validación de cualquier tamaño de pieza de los comúnmente inyectados. Este tamaño de placa permite alojar postizos de figura de 220 x 410 mm, que albergan la espiral de tramos restos de 180 x 400 mm. de dimensiones generales y 1865 mm de recorrido total.
En los siguientes apartados se van a mostrar de forma más detallada los diferentes ensayos que se pueden realizar con el molde, así como los distintos componentes del molde necesarios para practicar cada uno de ellos:
1 - Análisis de flujo
El diseño de la espiral esta planteado como una herramienta que permita analizar y caracterizar el camino de flujo para cada material en función tanto de los parámetros de proceso como del espesor deseado.
Así se presenta una espiral de elevada longitud total y sección constante, con indicaciones acerca de la posición en centímetros. Esta longitud total puede ser recortada insertando postizos de barrera en la placa móvil, permitiendo adecuar el recorrido del material termoplástico a las condiciones de la pieza o molde a validar.
2 - Espesor variable
Para poder modificar el espesor de la espiral se ha realizado la figura dentro de postizos insertables, asignándole al de la placa móvil un espesor fijo y siendo el postizo intercambiable de la placa fija el que aporta la variación de espesor, pudiendo colocar postizos de distintos espesores que nos permitan obtener figuras con distintos espesores.
En el ejemplo de realización práctica preferencial la placa móvil adopta un espesor fijo de 1 mm y el postizo de la placa fija es inicialmente de 1 mm, pero intercambiable por otro idéntico pero de 2, 3, 4 ó más. Así podríamos obtener figuras de 2, 3, 4, 5 o más mm de espesor.
3 - Obtención de modelos viscosos
Para el estudio de viscosidades se han situado varios sensores de presión, preferentemente dos, en el primer tramo recto con los que obtener resultados más fiables que en tramos curvos. Con estos sensores se puede obtener la caída de presión, en unas condiciones de inyección determinadas, y a partir de esta caída de presión calcular la viscosidad para una temperatura y shera rate. Variando la temperatura del material y la velocidad de inyección y repitiendo el proceso se puede obtener la curva completa que caracteriza el comportamiento viscoso del material.
De igual manera se podrían introducir más sensores en zonas significativas de la pieza para obtener medidas de comportamiento variable.
4 - Análisis de la influencia de la geometría de los nervios sobre los rechupes
El postizo de figura de la placa móvil es el que nos servirá para albergar los diferentes insertos de nervios así como de tope de recorrido. Estos postizos van distribuidos a lo largo del recorrido de la espiral, para así analizar la influencia de su distancia a la entrada. Variando el espesor del nervio del postizo y de la espira se podrá reproducir cualquier geometría de diseño de nervio de una pieza de plástico para de forma experimental validar su diseño.
El perfil del inserto es escalonado para permitir introducir nervios profundos. A ambos lados de estos se sitúan expulsores para facilitar su salida del molde. El postizo se puede cambiar desde el lado de la figura sin necesidad de desmontar el molde.
5 - Análisis de la influencia del texturizado sobre los rechupes
El análisis de la influencia, positiva o negativa, de la aplicación de un texturizado sobre zonas donde es previsible la aparición de rechupes se realizará a través de diferentes postizos con texturas insertados en el postizo de figura de la placa móvil y situados enfrentados a los insertos de los nervios, es decir, a los de la placa móvil.
Además se dispone un inserto central de más recorrido, en el que van situados los sensores de presión para así poder analizar como afecta el texturizado a la caída de presión y poder obtener modelos viscosos para un material con una textura de una de las caras del molde determinada. Con estos modelos viscosos así obtenidos se pueden calcular espesores equivalentes en función de las texturas o incluso simular mediante programas de simulación convencionales piezas con texturas especiales.
Utilizando el mismo sistema de postizos en la placa fija se podrían estudiar geometrías de pieza no continuas, tipo rejilla, que suelen plantear numerosos problemas y son muy difíciles de simular convencionalmente. El poder obtener modelos viscosos de este tipo de geometrías, que se pueden posteriormente sustituir por espesores equivalentes, supone disponer de suficiente información poder simular con programas convencionales este tipo de geometrías tan específicas.
De igual manera se puede caracterizar cualquier tipo de acabado superficial no liso, así como formas geométricas que requieran un estudio pormenorizado.
6 - Validación del diseño de bisagras
El estudio del diseño de bisagras se realiza mediante postizos del mismo tipo que los de los nervios, solo que con la figura geométrica adecuada. Esta figura podrá tener la forma que se estime oportuna para la correcta caracterización del modelo real de la bisagra o estrechamiento que se quiera analizar, pudiendo regularse de esta forma la orientación de la bisagra respecto al flujo. Esto nos permitirá analizar la influencia de la distancia entre la entrada y la propia bisagra, y realizar diferentes ensayos de resistencia con ellas, pudiendo aproximarnos a las condiciones reales del futuro diseño de dichas bisagras.
7 - Análisis de la contracción en función de la longitud de flujo
Para realizar este análisis se han distribuido a lo largo de todos los tramos rectos de la espiral marcadores a una distancia fija en el molde, para posteriormente, midiendo esta distancia en la pieza inyectada calcular la contracción. En el ejemplo práctico de realización preferencial esta distancia es de 100 mm.
De esta manera, no solo podemos estudiar la contracción en función de la longitud de flujo, sino que además podemos calcular una contracción media con todos los valores obtenidos a lo largo del recorrido.
Para diferenciar estas muescas y sus indicadores numéricos, estos realizan en relieve de la pieza, siendo todos los indicadores de posición realizados en bajorrelieve, siendo preferentemente puntuales cada centímetro y numéricos cada diez.
8 - Análisis de las líneas de soldadura en función de la distancia a la entrada
Para poder analizar líneas de soldadura a cualquier distancia de la entrada se ha dispuesto en la parte de la placa de figura próxima a la entrada, y que no tiene figura, un inserto que une los diferentes canales de la espiral con la entrada del material. De esta manera, en la distancia media entre la entrada normal y esta segunda que hemos añadido se nos producirá una línea de soldadura que podremos desplazar a la distancia que nos interese para poderla analizar.
9 - Análisis de la influencia del tipo de entrada sobre el aspecto y sobre los rechupes
Para poder analizar la influencia del tipo de entrada en la pieza, en la zona de entrada del material, se pueden insertar, en el punzón y en la cavidad si fuera necesario, postizos que simulan las diferentes formas de entrada del material, y así poder estudiar su influencia sobre el aspecto general de la pieza y sobre los rechupes.
10 - Análisis de la influencia del tipo de entrada sobre las marcas superficiales
Con los diferentes tipos de entrada podemos analizar también como afectan a las marcas superficiales del flujo en las entradas. Para ello, con idéntico sistema al apartado anterior, se insertan las diferentes formas de entrada para analizar las marcas así obtenidas.
11 - Obtención de probetas de impacto y de tracción para caracterizar cada material
Del molde se pueden obtener probetas para ensayos de impacto y de tracción para poder caracterizar también mecánicamente las propiedades de los materiales a inyectar. Para ello se aprovecha la zona que no tiene figura debajo del primer tramo de la espiral, y con postizos insertables obtenemos los dos tipos de probetas (de impacto y de tracción).
Además para las probetas de tracción se ha desarrollado un canal que permite el llenado normal de la probeta por un punto, o si se desea, poder llenarla por dos puntos para que se genere una línea de soldadura y poder analizarla.
Este molde espiral mejorado para pruebas de inyección que se presenta aporta múltiples ventajas sobre los sistemas disponibles en la actualidad siendo la más importante que permite la realización de pruebas y medidas del flujo de material termoplástico en entorno real de inyección, permitiendo la validación del diseño de piezas o las oportunas correcciones previas tanto de diseño como de parámetros de inyección antes de la propia realización del molde.
Otra importante ventaja es que gracias a sus postizos intercambiables, permite las pruebas y análisis de flujo con espesor variable de la pieza, lo cual es imposible con un molde espiral convencional.
Otra ventaja de la presente invención es que gracias asimismo a sus postizos intercambiables permite obtener los modelos viscosos y analizar la influencia de la geometría de los nervios, el tipo de entrada y la influencia del texturizado sobre los rechupes, lo cual es imposible de realizar con un molde espiral convencional o con programas informáticos de simulación.
Otra de las más importantes ventajas a destacar es que permite el estudio del diseño de bisagras y la obtención de probetas de impacto y de tracción para caracterizar cada material, lo cual es imposible con un molde espiral convencional.
Asimismo otra ventaja añadida es que se puede analizar y medir fácilmente la contracción en función de la distancia y la longitud de flujo, y estudiar asimismo las líneas de soldadura en función de la distancia a la entrada, lo cual es imposible con un molde espiral convencional.
Por último destacar la enorme ventaja que supone, tanto económica como operativamente, que con un único molde se pueda realizar el análisis de flujo, el estudio de piezas con espesor variable, la obtención de modelos viscosos, el análisis de la geometría de los nervios y del texturizado sobre los rechupes, la validación del diseño de bisagras, el análisis de la contracción en función de la longitud de flujo, el análisis de las líneas de soldadura en función de la distancia a la entrada, el análisis de la influencia del tipo de entrada sobre el aspecto, sobre los rechupes y sobre las marcas superficiales y la obtención de probetas de impacto y de tracción para caracterizar cada
material.
Para comprender mejor el objeto de la presente invención, en el plano anexo se ha representado una realización práctica preferencial de un molde espiral mejorado para pruebas de inyección.
En dicho plano la figura -1- muestra unas vistas laterales del conjunto del molde.
La figura -2- muestra una vista superior de la placa de cavidad o placa fija, formada por una placa base y un postizo intercambiable de la cavidad.
La figura -3- muestra la placa base, destinada a alojar los distintos postizos de texturas y figuras.
La figura -4- muestra el conjunto de la placa fija con su postizo intercambiable de la cavidad, de espesor variable.
La figura -5- muestra el conjunto de la placa móvil con su postizo intercambiable de punzón, con los alojamientos para los postizos de cierre y de paso.
La figura -6- muestra el recorrido de la espiral, con indicadores de posición realizados en bajorrelieve, con un detalle ampliado permitiendo apreciar mejor estos.
La figura -7- muestra una vista de un postizo para la realización de un nervio (postizo de paso).
La figura -8- muestra un postizo de cierre o de bisagra.
La figura -9- muestra un ejemplo de inserto para probetas de tracción.
La figura -10- muestra un ejemplo de inserto para probetas de impacto.
El molde espiral mejorado para pruebas de inyección objeto de la presente invención, esta formado básicamente, como puede apreciarse en el plano anexo, por un molde (1) que se realiza preferentemente utilizando placas base normalizadas (2,5) y refrigerado por canales rectos (3) que discurren por los tramos en los que no hay figura para permitir introducir postizos de figura (4,6) de la profundidad adecuada, que conforman la figura de una espiral (7) basada en una forma rectangular, cuya longitud vendrá determinada por el tamaño del molde (1), y se elegirá de tal forma que pueda validar cualquier diseño de cualquier tamaño de pieza.
Este molde (1) esta dotado con unos postizos de figura (4,6) que, al ser intercambiables, permiten variar el espesor general de la pieza inyectada, y a su vez, combinar geometrías especificas (como por ejemplo nervios o bisagras) con texturas u otros elementos.
El diseño de la espiral (7) esta planteado como una herramienta que permita analizar y caracterizar el camino de flujo para cada material en función tanto de los parámetros de proceso como del espesor deseado. Así se presenta una espiral (7) de elevada longitud total y sección constante, con marcadores a una distancia fija en el molde consistentes en muescas (8) e indicadores numéricos (9), realizados en bajorrelieve.
Esta longitud total puede ser recortada insertando postizos de barrera o cierre (10) en la placa base (5) móvil, permitiendo adecuar el recorrido del material termoplástico a las condiciones de la pieza o molde a validar.
Para poder modificar el espesor de la espiral (7) se ha realizado la figura dentro de postizos insertables (4,6), asignándole al de la placa móvil (5) un espesor fijo y siendo el postizo intercambiable (6) de la placa fija (2) el que aporta la variación de espesor, pudiendo colocar postizos intercambiables (6) de distintos espesores que nos permitan obtener figuras con distintos espesores.
Para el estudio de viscosidades se han situado varios sensores de presión (11), preferentemente dos, en el primer tramo recto de la espiral (7) con los que obtener resultados más fiables que en tramos curvos. De igual manera se podrían introducir más sensores (11) en zonas significativas de la pieza para obtener medidas de comportamiento variable.
El postizo de figura (4) de la placa móvil (5) es el que nos servirá para albergar los diferentes insertos postizos (10) que pueden ser de nervios (12) o de tope de recorrido (13). Estos postizos (10) van distribuidos a lo largo del recorrido de la espiral (7), para así analizar la influencia de su distancia a la entrada (14). Variando el espesor del nervio (15) del postizo de nervios (12) y de la espiral (7) se podrá reproducir cualquier geometría de diseño de nervio de una pieza de plástico para de forma experimental validar su diseño.
El perfil del inserto postizo (10) es escalonado para permitir introducir nervios profundos. El postizo (12,13) se puede cambiar desde el lado de la figura sin necesidad de desmontar el molde (1).
El análisis de la influencia, positiva o negativa, de la aplicación de un texturizado sobre zonas donde es previsible la aparición de rechupes se realizará a través de diferentes postizos (16) con texturas insertados en el postizo de figura (6) de la placa fija (2) y situados enfrentados a los insertos de los nervios (10), es decir, a los de la placa móvil (5).
Utilizando el mismo sistema de postizos (16) en la placa fija (2) se podrían estudiar geometrías de pieza no continuas, tipo rejilla, o con cualquier tipo de acabado superficial no liso, así como formas geométricas.
El estudio del diseño de bisagras se realiza mediante postizos del mismo tipo que los de los nervios (7), solo que con la figura geométrica adecuada.
Para poder analizar la influencia del tipo de entrada en la pieza, en la zona de entrada del material (14), se pueden insertar, en el punzón y en la cavidad si fuera necesario, postizos que simulen las diferentes formas de entrada del material, y así poder estudiar su influencia sobre el aspecto general de la pieza y sobre los rechupes.
Del molde se pueden asimismo obtener probetas para ensayos de impacto y de tracción para poder caracterizar también mecánicamente las propiedades de los materiales a inyectar. Para ello se aprovecha la zona que no tiene figura (17) debajo del primer tramo de la espiral, y con postizos insertables obtenemos los dos tipos de probetas (de impacto (18) y de tracción (19)).
Se omite voluntariamente hacer una descripción detallada del resto de particularidades del sistema que se presenta o de los elementos componentes que lo integran, pues estimamos por nuestra parte que el resto de dichas particularidades no son objeto de reivindicación alguna.
Una vez descrita suficientemente la naturaleza del presente invento, así como una forma de llevarlo a la práctica, solo nos queda por añadir que su descripción no es limitativa, pudiéndose efectuar algunas variaciones, tanto en materiales como en formas o tamaños, siempre y cuando dichas variaciones no alteren la esencialidad de las características que se reivindican a continuación.

Claims (6)

1. Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, del tipo de los utilizados en la industria de fabricación de moldes e inyección de materiales termoplásticos para la realización de pruebas y medidas del flujo del material termoplástico para la validación del diseño de piezas inyectadas, caracterizado porque esta realizado utilizando placas base normalizadas (2,5) y refrigerado por canales rectos (3) que discurren por los tramos en los que no hay figura para permitir introducir postizos de figura (4, 6) de la profundidad adecuada, que conforman la figura de una espiral (7) basada en una forma rectangular, cuya longitud vendrá determinada por el tamaño del molde (1), y sección constante, con marcadores a una distancia fija en el molde consistentes en muescas (8) e indicadores numéricos (9), realizados en bajorrelieve.
2. Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, según la anterior reivindicación, caracterizado porque esta dotado con unos postizos de figura (4,6), asignándole al de la placa móvil (5) un espesor fijo y siendo el postizo intercambiable (6) de la placa fija (2) el que aporta la variación de espesor, pudiendo colocar postizos intercambiables (6) de distintos espesores que nos permitan obtener figuras con distintos espesores de la pieza inyectada en la espiral (7).
3. Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, según las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque esta dotado con unos postizos de barrera o cierre (13) insertables en la placa base (5) móvil, que permiten limitar a voluntad la longitud total de la espiral (7), permitiendo adecuar el recorrido del material termoplástico a las condiciones de la pieza o
molde a validar.
4. Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, según las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque se han situado varios sensores de presión (11), preferentemente dos, en el primer tramo recto de la espiral (7), pudiéndose opcionalmente introducirse más sensores (11) en zonas significativas de la pieza para obtener medidas de viscosidad.
5. Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, según las anteriores reivindicaciones, caracterizado porque el postizo de figura (4) de la placa móvil (5) alberga los diferentes insertos postizos (10) que pueden ser de nervios (12) o de tope de recorrido (13), estando estos postizos (10) distribuidos a lo largo del recorrido de la espiral (7) y pudiéndose cambiar desde el lado de la figura sin necesidad de desmontar el molde (1), para así analizar la influencia de su distancia a la entrada (14), pudiendo variarse el espesor del nervio (15) del postizo de nervios (12) y de la espiral (7) con lo cual se permite reproducir cualquier geometría de diseño de nervio de una pieza de plástico para de forma experimental para validar su diseño.
6. Molde espiral mejorado para pruebas de inyección, según las anteriores reivindicaciones, caracterizado por unos postizos (16) intercambiables con diferentes texturas, formas geométricas o rejillas, y que pueden insertarse en el postizo de figura (6) de la placa fija (2) y situado enfrentados a los insertos de los nervios (10), es decir, a los de la placa móvil (5), permitiendo realizar un análisis de la influencia, positiva o negativa, de la aplicación de un texturizado o de geometrías de pieza no continuas sobre zonas donde es previsible la aparición de rechupes.
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