En la industria de moldeado por soplado, el molde no solo es una herramienta de formación de núcleos, sino también un factor clave que determina directamente la calidad del producto, la eficiencia de producción y los costos de operación a largo plazo. Un molde seleccionado adecuadamente puede ajustarse perfectamente al rendimiento de la máquina de moldeado por soplado, producir productos de alta calidad con dimensiones estables y un excelente aspecto, y reducir considerablemente el costo de producción por unidad a través de una operación de alta eficacia. Por el contrario, un molde inapropiado puede dar lugar a una serie de problemas, como una alta tasa de productos defectuosos, fallas frecuentes de los equipos, poca eficiencia de producción e incluso no cumplir con los requisitos básicos del producto, lo que genera pérdidas de inversión innecesarias.
Para los fabricantes que utilizan máquinas de moldeo por soplado por extrusión, seleccionar el molde adecuado es un proyecto sistemático que requiere una consideración exhaustiva del diseño del producto, las características del material, los parámetros del equipo, la escala de producción, el presupuesto de costos y otros factores. Muchas empresas solo se centran en el precio de los moldes al momento de realizar las compras, ignorando la compatibilidad con el equipo y la demanda real de producción, lo que finalmente lleva a la situación en que el molde no puede utilizarse normalmente o el beneficio de la producción está muy por debajo de las expectativas. Como fabricante profesional de máquinas de moldeo por soplado por extrusión con años de experiencia, Apollo cuenta con una acumulación técnica profunda en la compatibilización de moldes y la optimización del proceso. Toda la gama de equipos de moldeo por soplado por extrusión puede adaptarse a diversos tipos de moldes de soplado, y su equipo de ingeniería profesional puede ofrecer orientación específica sobre la selección de moldes a los clientes para garantizar la mejor cooperación entre los equipos y los moldes.
En este artículo se explicarán sistemáticamente las funciones principales y la clasificación de los moldes de moldeo por soplado por extrusión, se identificarán los factores clave que deben tenerse en cuenta a la hora de seleccionar el molde, se analizarán las características y los escenarios aplicables de los diferentes materiales de los moldes y los diseños estructurales, se explicarán detalladamente los principios de adaptación entre los moldes y las máquinas de moldeo por soplado por extrusión Apollo, se brindará un análisis detallado del precio de los moldes y la rentabilidad de la inversión, y se resumirán los errores comunes y los métodos de mantenimiento en la adquisición de moldes. A través de una interpretación completa y profunda, este documento tiene por objetivo ayudar a las empresas de moldeo por soplado por extrusión a dominar métodos científicos de selección de moldes, evitar riesgos de adquisición y maximizar la eficiencia de producción y el retorno de la inversión.
1. El papel crítico de los moldes en la producción de moldeo por soplado
1.1 Funciones básicas de los moldes de soplado por extrusión
El moldeo por soplado por extrusión es un proceso que extrude plástico fundido en un párison tubular a través de un extrusor, luego coloca el párison en una cavidad de molde y sopla aire comprimido en el párison para que se expanda y se ajuste a la pared interna de la cavidad del molde, obteniendo finalmente un producto de plástico hueco después del enfriamiento y el modelado. En todo este proceso, el molde realiza múltiples funciones fundamentales y constituye el vehículo directo de la formación del producto.
En primer lugar, el molde define la forma y el tamaño del producto. La forma de la cavidad del molde determina por completo el contorno externo del producto final, y la precisión del procesamiento de la cavidad afecta directamente a la tolerancia dimensional del producto. En el caso de productos que requieren ensamblaje, como las botellas de plástico y los barriles, la precisión dimensional de la abertura y el hilo es particularmente importante, y depende totalmente de la precisión de la mecanización de las correspondientes partes del molde.
En segundo lugar, el molde afecta a la distribución del espesor de la pared del producto. A través del diseño de la forma de la cavidad, la cooperación con la cabeza de carpeta y el proceso de soplado, el molde puede controlar el grado de estiramiento del paráson en diferentes posiciones, para lograr una distribución razonable del espesor de la pared. Para los productos que necesitan soportar presión o impacto, se puede aumentar el espesor de la pared en la posición de tensión a través del diseño del molde para mejorar la resistencia estructural del producto.
En tercer lugar, el molde determina la calidad de la superficie del producto. El acabado de la superficie, la textura, el logotipo, el diseño y otros efectos del producto se forman directamente por la superficie de la cavidad del molde. El pulido de alta precisión o el grabado de textura en la superficie del molde pueden transferirse a la superficie del producto para obtener el efecto de apariencia deseado.
6.1 Configuración de equipos auxiliares para la línea de producción de botellas químicas
1.2 Categorías principales de moldes de moldeo por soplado
Los moldes de soplado de extrusión pueden dividirse en diferentes categorías según distintos estándares de clasificación, y diferentes tipos de moldes son adecuados para diferentes escenarios de producción.
Según la categoría de aplicación del producto, los moldes se pueden dividir en moldes de botellas de envasado, moldes de barriles industriales, moldes de piezas para automóviles, moldes de artículos de uso diario y moldes de componentes industriales de gran tamaño. Los moldes de botellas de envasado se utilizan principalmente para producir botellas de bebidas, botellas de detergentes, botellas farmacéuticas y otros productos huecos de tamaño pequeño y medio, que suelen tener un volumen pequeño y elevados requisitos de precisión dimensional de la boca de la botella. Los moldes de barriles industriales se usan para producir barriles de plástico de 20L, 50L, 200L y otras especificaciones, con un volumen grande y elevados requisitos de resistencia estructural. Los moldes de piezas para automóviles se utilizan para producir tanques de combustible para automóviles, conductos de aire, parachoques y otras piezas huecas, con formas complejas y a menudo con estructuras especiales como inserciones y extracción de núcleos.
Según el número de cavidades, los moldes se pueden dividir en moldes de una sola cavidad y moldes multicavidades. Un molde de una sola cavidad solo tiene una cavidad de formación en un molde, que se usa principalmente para productos de gran tamaño o producción en lotes pequeños de varias variedades. Un molde multicavidades tiene dos o más cavidades al mismo tiempo, lo que permite formar múltiples productos en un ciclo de moldeado, lo que mejora considerablemente la eficiencia de producción y se usa principalmente para la producción en masa de productos de tamaño pequeño y mediano.
Según la forma estructural, los moldes se pueden dividir en moldes integrales, moldes combinados y moldes con mecanismos especiales. Los moldes integrales tienen una estructura sencilla, buena rigidez y bajo costo, y son adecuados para productos de formas simples. Los moldes combinados se asamblan mediante varias piezas, lo que resulta conveniente para el procesamiento y la sustitución de piezas vulnerables locales, y son adecuados para moldes medianos y grandes. Los moldes con mecanismos especiales, como el arrastre del núcleo lateral y el desmoldado del hilo, se usan para productos con estructuras cóncavas laterales, hilaturas y otras estructuras que no se pueden desmoldar directamente.
1.3 Diferencias clave con los moldes de inyección
Muchas personas confunden fácil los moldes de moldeo por soplado con los moldes de moldeo por inyección, pero hay diferencias esenciales entre los dos debido a principios de formación diferentes. En primer lugar, la presión de la cavidad durante el moldeo por soplado es muchísimo menor que la del moldeo por inyección, por lo general solo algunas décimas hasta unos pocos megapascales, por lo que el requisito de rigidez del molde de soplado es relativamente menor que el del molde de inyección, y el espesor de la pared del molde es más fino bajo el mismo tamaño del producto.
En segundo lugar, los moldes de moldeo por soplado solo necesitan formar la superficie externa del producto, y la superficie interna del producto se forma mediante soplado de aire, por lo que no hay una estructura central similar a los moldes de inyección, y la estructura es relativamente más simple. Los moldes de inyección necesitan diseñar tanto la cavidad como el núcleo para formar al mismo tiempo las superficies interna y externa del producto, lo que supone una estructura más compleja.
En tercer lugar, el diseño del sistema de enfriamiento es diferente. Los moldes de moldeo por soplado se enfriarán principalmente en ambos lados de la cavidad, mientras que los moldes de inyección necesitan disear canales de agua de enfriamiento tanto en la cavidad como en el núcleo. Además, el sistema de evacuación de los moldes de moldeo por soplado es más importante, ya que el aire en la cavidad debe expulsarse rápidamente durante el proceso de soplado, de lo contrario causará defectos como la formación incompleta del producto y la carbonización superficial.
Comprender estas diferencias ayuda a evitar aplicar la experiencia de selección de moldes de inyección a la adquisición de moldes soplados, y a tomar decisiones de selección más orientadas.
2. Factores fundamentales a tener en cuenta al seleccionar un molde innervelador
2.1 Diseño del producto y requisitos de aplicación
La base principal para la selección del molde es el diseño y los requisitos específicos de aplicación del producto. Todos los diseños y configuraciones del molde deben servir al rendimiento final del producto. En primer lugar, el tamaño general y la complejidad estructural del producto determinan el tamaño básico y la forma estructural del molde. Los productos de gran tamaño necesitan moldes de gran tamaño, y los productos con estructuras complejas, como depresiones laterales, asas y rosca, necesitan estar equipados con mecanismos de extracción de núcleos, inserciones y otros.
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En tercer lugar, los requisitos de calidad de la superficie del producto determinan el método de tratamiento de la cavidad del molde. Los productos que requieren una transparencia alta y un elevado brillo necesitan cavidades con acabado en espejo; los productos con efecto mate o frostado necesitan tratamiento de arenado o grabado en la superficie del molde; los productos con logotipos de marca y líneas de escala necesitan tallar patrones correspondientes en la superficie del molde. Los diferentes procesos de tratamiento de superficies tienen costos y ciclos de procesamiento diferentes.
Por cuarto lugar, los requisitos de propiedades mecánicas del producto afectan al diseño estructural de la matriz. Los productos que deben soportar una presión interna o un impacto necesitan optimizar la distribución del grosor de la pared a través del diseño de la matriz, y mejorar la resistencia estructural a través de transiciones redondeadas razonables y un gradiente del grosor de la pared. Estos requisitos se volverán a enviar al esquema de diseño de la matriz, lo que afecta el diseño de la forma de la cámara y la distribución del grosor de la pared.
2.2 Compatibilidad del material y características de contracción
Las diferentes materias primas plásticas tienen propiedades físicas y químicas diferentes, lo que tiene un impacto importante en la selección del material de moldeo y el diseño del tamaño de la cámara. En primer lugar, la tasa de contracción de los diferentes materiales varía considerablemente. Después de que el producto plástico se refrigera desde la temperatura de moldeado a alta temperatura hasta la temperatura ambiente, el tamaño se contrae en cierta medida. Al diseñar el molde, es necesario reservar un margen de contracción correspondiente en el tamaño de la cámara según la tasa de contracción del material, de modo que se garantice que el tamaño del producto después del enfriamiento cumpla con los requisitos de diseño.
Por ejemplo, la tasa de contracción del HDPE suele estar entre el 1,5% y el 3%, la tasa de contracción del PP es de aproximadamente el 1,2% al 2,5%, y la tasa de contracción del PETG es solo de aproximadamente el 0,2% al 0,8%. Si la tasa de contracción no se calcula con precisión en el diseño de moldes, el tamaño final del producto estará fuera de tolerancia y no se podrá utilizar normalmente. En el caso de materiales con una gran tasa de contracción y un amplio margen de fluctuación, también es necesario considerar la posibilidad de dejar un cierto espacio de ajuste en el diseño del molde para facilitar la depuración del proceso posterior.
En segundo lugar, la corrosión y el abrasión de los diferentes materiales en la pieza moldeada son diferentes. Por ejemplo, los materiales de PVC liberan gases corrosivos durante el procesamiento, lo que corroe la cavidad de la pieza moldeada durante mucho tiempo. Es necesario elegir acero para moldes resistentes a la corrosión o realizar un tratamiento de superficie anticorrosivo. En el caso de materiales rellenos de fibra de vidrio o rellenos minerales, estos tienen una fuerte abrasión sobre la pieza moldeada, por lo que es necesario elegir materiales para la pieza moldeada con alta dureza y resistencia al desgaste, o realizar un tratamiento de fortalecimiento de la superficie.
Además, la temperatura de procesamiento y la viscosidad de diferentes materiales son diferentes, y los requisitos para la estructura de los moldes y el sistema de evacuación también son distintos. Los materiales de alta viscosidad necesitan ranuras de evacuación más grandes, y los materiales con alta temperatura de procesamiento exigen una mayor estabilidad térmica de los moldes.
2.3 Compatibilidad con los parámetros de la máquina de moldeo por soplado por extrusión
El molde debe coincidir perfectamente con la máquina de moldeo por soplado por extrusión para aprovechar al máximo el rendimiento de ambas. Si el molde no coincide con el equipo, es posible que no sea instalado en absoluto, o que no se obtenga el efecto de producción esperado después de la instalación. Los parámetros principales que deben coincidir incluyen la fuerza de sujección, el tamaño de la placa, el acoplamiento de la barra de unión, la salida de extrusión, el sistema de soplado, etc.
La fuerza de sujeción es la fuerza máxima de sujeción que puede proporcionar el equipo. Durante el moldeo por soplado, la presión de aire interna generará una fuerza para abrir las dos mitades del molde. La fuerza de sujeción proporcionada por el equipo debe ser mayor que esta fuerza, de lo contrario el molde no se cerrará bien, lo que dará como resultado salpicadura y otros defectos. La fuerza de sujeción necesaria está relacionada con el área proyectada del producto en la superficie de separación del molde y la presión de soplado. Cuanto mayor sea el tamaño del producto y la presión de soplado, mayor será la fuerza de sujeción necesaria. Al seleccionar un molde, es necesario calcular la fuerza de sujeción necesaria y asegurarse de que esté dentro del intervalo de fuerza de sujeción nominal del equipo.
El tamaño de la placa y la posición del orificio de montaje determinan si el molde puede montarse firmemente en el equipo. La zona inferior del molde debe adaptarse al tamaño de la placa. No debe ser demasiado pequeña para causar una instalación inestable, ni demasiado grande para exceder el rango de la placa. Los orificios de tornillo de montaje en el molde deben corresponder a las posiciones de ranura T o de agujero de tornillo en la placa del equipo para facilitar una instalación fija.
El espacio libre de la barra de amarre se refiere a la distancia entre las cuatro barras de amarre de la unidad de fijación, que determina la dimensión externa máxima del molde que puede instalarse. El ancho y la altura del molde deben ser más pequeños que el espacio libre de la barra de amarre, de lo contrario el molde no podrá colocarse entre las barras de amarre para su instalación. Muchas empresasignoran este parámetro al comprar moldes, lo que resulta en que el molde sea demasiado grande para ser instalado en el equipo existente, lo que causa pérdidas económicas.
Además, la salida de extrusión del equipo debe coincidir con el peso total de los productos producidos por cada ciclo de moldado. Si el peso total de los productos por ciclo es demasiado grande y la salida de extrusión del equipo es insuficiente, el tiempo de extrusión del parison será demasiado largo, prolongando el ciclo de moldeado y reduciendo la eficiencia de producción. Si el peso total de los productos es demasiado pequeño, la velocidad de extrusión será demasiado rápida, lo cual no es fácil de controlar la calidad del parison. El sistema de soplado del equipo, incluido la presión de soplado, la velocidad de flujo de soplado y el modo de soplado, también deben estar equipados con el diseño del molde para garantizar el efecto de soplado.
2.4 Volumen de producción y flexibilidad de las tiradas
La escala de producción y las características de los lotes de productos también son factores importantes a considerar al seleccionar moldes. Para la producción en masa de un solo producto, se debe dar prioridad a moldes de múltiples cavidades con alta eficiencia de producción y materiales de molde de larga duración, de modo de maximizar la eficiencia de producción y reducir el costo unitario del producto. Aunque la inversión inicial de estos moldes es relativamente alta, el costo se puede recuperar rápidamente a través de la producción a gran escala, y el beneficio a largo plazo es mayor.
Para el sistema de producción de lotes pequeños y varias variedades, es más recomendable elegir moldes de un solo cavidad con una estructura simple y a bajo costo. El molde de un solo cavidad tiene un bajo costo de fabricación, un ciclo de desarrollo rápido y es conveniente para la sustitución de productos, lo que permite adaptarse mejor a las necesidades de producción flexibles de varias variedades. En cuanto a la selección del material, también se puede optar por una calificación ligeramente inferior para reducir la inversión inicial. Si el producto se actualiza rápidamente y la tasa de eliminación de los moldes es rápida, no es necesario elegir un material de moldeo con una vida útil excesivamente larga, lo que dará lugar a un desperdicio innecesario.
Además, también deberá tenerse en cuenta el plan de producción futuro. Si se espera que la demanda del producto crezca de forma constante en los próximos años, puede dejar un margen determinado al seleccionar el molde, o puede elegir directamente un molde de múltiples cavidades para satisfacer la demanda de capacidad futura, evitando las inversiones repetidas derivadas de la compra de moldes secundarios. Si el producto está todavía en la etapa de verificación en el mercado, primero puede hacer un molde de prueba simple para la producción por ensayos en pequeñas series, y luego abrir un molde de producción en masa formal después de que el esquema del producto sea estable, para reducir los costes de prueba y error.
2.5 Presupuesto y coste total de propiedad
El presupuesto es uno de los límites importantes en la selección de moldes. Muchas empresas tienden a prestar atención solo al costo de la compra única al adquirir moldes y optan por el esquema más barato, pero ignoran el costo de uso a largo plazo, lo que resulta en un mayor costo total de propiedad en todo el ciclo de vida del molde.
El costo total de propiedad del molde no solo incluye el costo inicial de compra, sino también el costo de mantenimiento posterior, el costo de reparación, el costo de reemplazo y el impacto en la eficiencia de producción y la rentabilidad del producto. Un molde barato y de mala calidad puede tener problemas como una vida útil corta, una alta tasa de fallos y una alta tasa de productos defectuosos en el proceso de uso posterior. El costo de mantenimiento y las pérdidas causadas por los productos defectuosos en algunos años pueden superar ampliamente la diferencia de precio al comprarlos. Por el contrario, un molde de alta calidad con un precio ligeramente mayor tiene una larga vida útil, una baja tasa de fallos, una calidad estable de los productos y una alta eficiencia de producción, y su beneficio integral a largo plazo es mucho mayor.
Por lo tanto, al seleccionar moldes, debemos tomar el costo total de propiedad durante toda la vida útil como estándar de evaluación, no solo el precio de compra inicial. Debemos analizar la relación entre la inversión inicial y los beneficios a largo plazo, y elegir el esquema más rentable dentro del rango presupuestario. En el caso de proyectos de producción masiva a largo plazo, debemos aumentar adecuadamente la inversión inicial y elegir moldes de alta calidad, lo que puede generar mayores retornos en una etapa posterior.
3. Elementos clave del diseño estructural de moldes de impacto de alta calidad
3.1 Diseño de la cavidad y la línea de partición
La cavidad es la parte formadora del molde, y su calidad de diseño determina directamente la forma y la calidad del producto. Al diseñar la cavidad, el primer paso es seleccionar razonablemente la posición de la línea de separación. La línea de separación es la línea de unión de las dos mitades del molde, y su posición afectará al aspecto del producto, a la dificultad de desmoldear y al costo de procesamiento del molde.
El principio para la selección de la línea de partición es colocar la misma en la posición con el contorno más grande del producto para garantizar el desmoldeo de forma suave. Al mismo tiempo, trate de ubicar la línea de partición en una posición poco visible del producto para evitar afectar la calidad del aspecto. Para los productos que requieren una elevada calidad del aspecto, la línea de partición se puede diseñar en el borde o la parte inferior del producto para reducir el impacto visual. Además, la línea de partición debe diseñarse de la manera más simple posible para evitar la forma curva demasiado compleja, lo cual aumentaría la dificultad del tratamiento y el emparejamiento del molde, así como el costo.
El ángulo de resaltado es otro parámetro importante del diseño de las cavidades. Debido a la contracción por enfriamiento, el producto se envuelve apretadamente en la cavidad de la moldura después de la conformación. Un ángulo de resaltado adecuado puede garantizar que el producto se pueda desenmoldar fácilmente de la cavidad sin rallar la superficie ni, incluso, quedar enganchado. El tamaño del ángulo de resaltado debe determinarse en función de las características del material, la altura del producto y la roughness de la superficie. En general, el ángulo de resaltado de los productos de moldeo por soplado está entre 0,5 grados y 2 grados. Para materiales con una gran tasa de contracción y una cavidad profunda, el ángulo de resaltado debe aumentarse adecuadamente.
Todos los ángulos de la cavidad deben adoptar remates de transición continuos en la medida de lo posible, evitando los ángulos agudos. Los ángulos agudos no solo son fáciles de causar concentración de tensiones en los productos, lo que reduce la resistencia mecánica, sino que también son fáciles de causar concentración de tensiones en la propia matriz, lo que afecta a la vida útil de la matriz. Un diseño razonable de los remates también puede mejorar el estado de flujo del parison durante la sopladura, hacer que la distribución del espesor de la pared sea más uniforme y reducir el fenómeno de un adelgazamiento excesivo en lugares específicos.
La precisión dimensional de la cavidad debe controlarse estrictamente de acuerdo con los requisitos de tolerancia del producto. El nivel de precisión de procesamiento debe seleccionarse razonablemente en función de las especificaciones de tamaño del producto y los requisitos de tolerancia. Para las piezas compatibles, como la boca de la botella y el hilo, se requiere una mayor precisión de procesamiento para garantizar la intercambiabilidad y el rendimiento de sellado del producto. Al mismo tiempo, el tratamiento de superficie de la cavidad debe determinarse de acuerdo con los requisitos de apariencia del producto. Los métodos de tratamiento de superficie comunes incluyen pulido mecánico, pulido al espejo, chorro de arena, grabado textural, grabado láser, etc. Diversos procesos de tratamiento tienen costos y vidas útiles diferentes, y deben seleccionarse en combinación con los requisitos del producto y el presupuesto.
3.2 Diseño del sistema de refrigeración.
El sistema de refrigeración es una de las partes más importantes del molde de soplado, lo que determina directamente la duración del ciclo de moldeo y la estabilidad dimensional del producto. El proceso de refrigeración representa más del 60% del ciclo de moldeo completo. Optimizar el sistema de refrigeración puede acortar considerablemente el tiempo de ciclo y mejorar la eficiencia de la producción.
El principio de diseño del canal de agua de refrigeración es hacer que el agua de refrigeración fluyan de manera uniforme a través de todas las partes de la cavidad, garantizando un refrigeramiento uniforme de todas las partes del producto, evitando el sobrecalentamiento local que puede conducir a la deformación del producto y a una contracción desigual. El diámetro, el espaciado y la distancia respecto a la superficie de la cavidad del canal de agua son parámetros clave. Cuanto mayor sea el diámetro del canal de agua, mejor será el efecto de refrigeración, pero está limitado por la estructura de la moldeo. El espaciado entre los canales de agua debe ser uniforme para evitar un refrigeramiento desigual. La distancia entre el canal de agua y la superficie de la cavidad debe ser adecuada. Un espacio muy corto conducirá a una temperatura desigual en la superficie de la cavidad, y uno demasiado grande reducirá la eficiencia de refrigeración.
Para moldes grandes y complejos, se puede adoptar un diseño de refrigeración por particiones para dividir el molde en múltiples zonas de refrigeración independientes, cada una con una entrada y salida de agua independientes. Al ajustar el flujo y la temperatura del agua de las diferentes zonas, se puede lograr un control preciso de la temperatura de cada parte y mejorar aún más la uniformidad del refrigeramiento. Para las partes con pared gruesa y disipación térmica lenta, se puede aumentar apropiadamente la densidad de los canales de agua para reforzar el refrigeramiento y equilibrar la velocidad de refrigeración de cada parte.
El diseño del sistema de enfriamiento también debe considerar el estado del flujo de agua. El flujo turbulento tiene un mejor efecto de intercambio de calor que el flujo laminar. Un diseño razonable del diámetro del canal de agua y la velocidad de flujo debe garantizar que el agua de enfriamiento esté en estado de flujo turbulento en el conducto para mejorar la eficiencia de intercambio de calor. La interfaz del canal de agua debe diseñarse en un estándar unificado para facilitar la conexión con el sistema de enfriamiento externo. Al mismo tiempo, se debe garantizar el rendimiento de sellado del canal de agua para evitar fugas de agua.
5.2 Gama de precios de los moldes con diferentes especificaciones
Diseño del sistema de escape
La cavidad es la parte formadora del núcleo del molde, y su calidad de diseño determina directamente la forma y calidad del producto. Al diseñar la cavidad, el primer paso es seleccionar razonablemente la posición de la línea de separación. La línea de separación es la línea de unión de las dos mitades del molde, y su posición afectará el aspecto del producto, la dificultad de desmoldeo y el costo de procesamiento del molde.
La estructura de escape más común es la acanaladura de escape dispuesta a lo largo de la superficie de partición. La acanaladura de escape suele procesarse en un lado de la superficie de partición, con una profundidad inferior a 0,05 mm a 0,2 mm y un ancho de 5 mm a 20 mm. El tamaño específico depende de la viscosidad del material plástico. Los materiales con baja viscosidad necesitan acanaladuras más finas para evitar el brillado. Además de la superficie de partición, puertos de escape o insertos de escape pueden instalarse también en el punto más alto de la cavidad y en la posición donde es fácil que el aire se quede atrapado para reforzar el efecto de escape.
Para moldes grandes o productos con formas complejas, se pueden utilizar placas de escape porosas en las posiciones apropiadas, o utilizar acero transpirable como elementos insertables locales para lograr un mejor efecto de escape. El acero transpirable tiene innumerables poros diminutos en su interior, que permiten que el aire fluya pero no la plástico fundido, y tiene un efecto de escape muy bueno. Sin embargo, el costo del acero transpirable es elevado y es fácil que se bloquee después de un uso prolongado, por lo que necesita un mantenimiento regular.
Al diseñar el sistema de evacuación, se deben determinar de manera razonable la posición y el tamaño de la misma según la forma del producto y las características del material, para garantizar que todo el aire en la cavidad se pueda descargar sin problemas durante el proceso de soplado. Al mismo tiempo, se debe asegurar que la ranura de evacuación no deje marcas evidentes en la superficie del producto, lo que afecte la calidad de apariencia.
3.4 Diseño y moldeado de estructuras de escandolas de flecha
En el proceso de moldeo por soplado mediante extrusión, en la línea de separación se forma una cierta cantidad de material sobrante, denominado flash, que debe eliminarse en el proceso posterior. La estructura del plano de flash en el molde desempeña un papel en el ajuste del parison y el control del espesor del flash, lo que afecta directamente a la calidad de la recortadura y la tasa de utilización del material.
El terreno de doblez se refiere a la superficie de presión en el borde de la cavidad en la superficie de separación, con una cierta anchura. Cuando el molde está cerrado, el material sobrante del parison se comprime entre los terrenos de doblez de las dos mitades del molde para formar una doblez delgada. La anchura y el espacio entre los terrenos de doblez deben diseñarse de manera razonable. Si son demasiado anchos, aumentarán el desperdicio de materiales, y si son demasiado estrechos, provocarán un empuje insuficiente y serrines graves en el producto.
Para los productos que requieren una alta apariencia, la posición del reflejo puede diseñarse con una estructura de borde de transición para cortar el reflejo durante el cierre del molde, de modo que el producto casi no tenga restos de reflejo después del desmoldeo, lo que reduce la carga de trabajo del ajuste posterior. Sin embargo, la estructura de borde de transición tiene requisitos elevados en cuanto a la precisión del procesamiento del molde y la precisión del cierre del molde, y el costo es relativamente alto.
Además, la parte inferior del molde normalmente está diseñada con una estructura de corte de material de cola para cortar el material en exceso en la parte inferior del producto. El borde de corte debe tener una dureza y agudeza suficientes para garantizar una incision de gran pulgura y sin rebabas. El diseño de estas estructuras de recorte afecta directamente la eficiencia de proceso posterior y la calidad del producto final, y es una parte importante del diseño del molde que no puede ignorarse.
4. Selección del material del molde y comparación de su rendimiento
4.1 Grasas comunes de acero y sus características
La selección del material del molde afecta directamente a la vida útil, la precisión de procesamiento, los costos de mantenimiento y el precio. Los principales materiales utilizados para la fabricación de moldes de moldeado por soplado incluyen acero estructural de carbono, acero estructural de aleación, acero inoxidable, aleación de aluminio, etc. Los diferentes materiales presentan grandes diferencias en dureza, resistencia al desgaste, resistencia a la corrosión, conductividad térmica y precio.
El acero al carbono común, representado por el acero 45#, es el material de moldes más económico. Posee una resistencia moderada, buena maquinabilidad y un precio bajo, pero su dureza y resistencia al desgaste son generales, y es fácil de oxidar y deformar. Se utiliza principalmente para moldes de prueba con baja demanda, moldes de producción en pequeñas series o piezas de moldes que no soportan ninguna tensión. La vida útil de los moldes de acero 45# suele estar entre 100.000 y 300.000 tomas, lo que es adecuado para productos con un ciclo de vida corto y requisitos de calidad bajos.
El acero plástico P20 pre-aleado es el material más utilizado para los moldes de moldeado por soplado. Tiene un buen rendimiento general, uniformidad en la dureza después del tratamiento de pre-aleación, buena usabilidad y rendimiento de pulido, y cierta resistencia al desgaste y resistencia a la corrosión. La vida útil de los moldes de acero P20 puede alcanzar de
Para requisitos más altos, se pueden seleccionar los aceros de molde S136 y otros resistentes a la corrosión. Este tipo de acero tiene un alto contenido de cromo, excelente resistencia a la corrosión y rendimiento de pulido, puede alcanzar un efecto del espejo muy alto y es adecuado para la producción de productos transparentes de alto brillo y productos con elevados requisitos de apariencia. Al mismo tiempo, puede resistir la corrosión de los gases corrosivos que se liberan de materiales como el PVC, y el molde tiene una vida útil más larga, que puede alcanzar más de 1 millón de disparos. Sin embargo, el precio del acero S136 es mucho más alto que el del P20, lo que es adecuado para la producción de productos de alta gama con exigentes requisitos de calidad y larga vida útil.
Además, existen los aceros para matrices, como el Cr12MoV, con mayor dureza y mejor resistencia al desgaste, que se utilizan para las piezas de los moldes que son fáciles de desgastar, como los bordes de corte, para ampliar la vida útil de las partes vulnerables.
3.2 Moldes de aleación de aluminio: ventajas y limitaciones
La aleación de aluminio es otro material común para moldeos por soplado, que es famosa por su peso ligero y alta conductividad térmica. La conductividad térmica de las aleaciones de aluminio es varias veces superior a la del acero, por lo que el efecto de enfriamiento es muy bueno, lo que puede acortar considerablemente el ciclo de moldeo y mejorar la eficiencia de producción. Al mismo tiempo, los moldes de aleación de aluminio son ligeros, fáciles de instalar y depurar, y tienen requisitos bajos en cuanto a la capacidad de carga de la plantilla de la máquina.
Los moldes de aleación de aluminio son fáciles de procesar y tienen ciclos de fabricación cortos, lo que puede reducir el ciclo de desarrollo del producto. Son muy adecuados para la producción de prueba de nuevos productos y para modos de producción de pequeñas series y variedad múltiple. El precio de los moldes de aleación de aluminio generalmente es más bajo que el de los moldes de acero de aleación con las mismas especificaciones, y la inversión inicial es pequeña.
Sin embargo, los moldes de aleación de aluminio también tienen límites evidentes. En primer lugar, la dureza y la resistencia al desgaste son bajas, y la superficie es susceptible de arañazos y desgaste. El tiempo de servicio suele ser de apenas decenas de miles o 200,000 bombas, lo que no es adecuado para la producción a gran escala a largo plazo. En segundo lugar, la aleación de aluminio tiene baja resistencia y es propensa a colapsar y deformarse bajo una gran fuerza de sujeción, por lo que no es adecuada para moldes de moldeo por soplado a alta presión de gran tamaño. Además, la superficie del molde de aleación de aluminio no es fácil de procesar por gravura texturada u otros tratamientos, y los métodos de tratamiento de la superficie están limitados.
Por lo tanto, los moldes de aleación de aluminio se utilizan principalmente para la producción de pruebas de productos, la producción en lotes pequeños o los productos con bajos requisitos de calidad de la superficie y de duración de vida útil. Para la producción en masa a largo plazo, los moldes de acero siguen siendo la opción más confiable.
Proceso de tratamiento de superficies para mejorar el rendimiento del molde
Los moldes de alta calidad suelen diseñarse con simulación de enfriamiento a través de programas de análisis térmico profesionales en la etapa de diseño para predecir la distribución del campo de temperatura y el efecto de enfriamiento, optimizar la ubicación de los canales de agua y evitar problemas que solo se encuentran después de la producción de prueba, lo que ahorra tiempo y costes en la modificación del molde.
El tratamiento de nitruración forma una capa de nitruración de alta dureza en la superficie de la matriz, lo que puede mejorar de forma significativa la dureza superficial y la resistencia al desgaste de la matriz, además de mejorar la resistencia a la fatiga. La capa de nitruración tiene una buena fuerza de unión con el material de base y no es fácil de desprenderse. Es un método de fortalecimiento de la superficie muy rentable. Después del tratamiento de nitruración, la vida útil de la matriz de acero P20 se puede aumentar en más del 50%.
500 a
El recubrimiento por deposición física de vapor PVD es una tecnología de tratamiento de superficies más avanzada, que puede formar una capa de recubrimiento superduro como TiN y TiCN en la superficie de la matriz. El recubrimiento tiene una dureza extremadamente alta y una excelente resistencia al desgaste, y el coeficiente de fricción es bajo, lo que tiene un buen efecto desmoldador. El recubrimiento PVD es delgado y no afecta a la precisión dimensional de la matriz. Es adecuado para moldes de alta precisión, pero el costo del tratamiento es relativamente alto.
Al seleccionar métodos de tratamiento de superficies, se debe considerar detenidamente el material del producto, los requisitos de calidad y la tanda de producción para lograr el mejor equilibrio entre rendimiento y costo.
5. Guía de combinación entre las máquinas de moldeo por soplado Apollo y los moldes
5.1 Principios de compatibilidad para diferentes series de máquinas
Apollo produce una amplia gama de máquinas de moldeo de inyección por soplado, desde máquinas de una sola estación de pequeño tamaño hasta máquinas de alta velocidad de múltiples estaciones de gran tamaño, que abarcan una amplia gama de aplicaciones. Las diferentes series de máquinas tienen parámetros diferentes y requieren requisitos diferentes para el ajuste del molde.
En el caso de las máquinas de moldeo por soplado de pequeño y mediano tamaño, que se utilizan principalmente para producir envases de 10 ml a 20 l y artículos de uso diario, la fuerza de apriete suele estar entre 5 toneladas y 50 toneladas. Este tipo de máquina es adecuado para moldes de una sola cavidad o de múltiples cavidades. Al seleccionar moldes de múltiples cavidades, es necesario asegurarse de que el área proyectada total de todas las cavidades no supere el rango permitido de la fuerza de apriete, y el tamaño general del molde cumpla con los requisitos de la separación de las barras de enganche. En el caso de las máquinas de dos estaciones de alta velocidad, la velocidad de apertura y cierre del molde es rápida, por lo que el peso del molde debe controlarse dentro de un rango razonable para evitar la excesiva inercia que afecte la estabilidad de funcionamiento.
Para las máquinas de moldeo por soplado de gran tamaño, que se utilizan para producir barriles industriales de 50L a 200L, barriles IBC de toneladas, partes de automóviles, etc., la fuerza de fijación puede llegar a centenas de toneladas. Este tipo de máquina suele estar equipado con moldes grandes con una sola cavidad. Al diseñar el molde, se debe considerar plenamente la capacidad de carga del molde, y el peso del molde debe distribuirse uniformemente. Al mismo tiempo, el molde debe tener suficiente rigidez para evitar deformaciones bajo una alta fuerza de fijación, lo que podría ocasionar salpicadura y otros problemas. Los moldes grandes tienen altos requisitos para el sistema de enfriamiento y deben ir emparejados con la interfaz del circuito de agua de enfriamiento del equipo para garantizar un adecuado flujo de agua de enfriamiento.
En el caso de las máquinas de moldeo por soplado rotatorio a múltiples estaciones completamente automáticas, el molde debe rotar con la plataforma giratoria, por lo que el tamaño y el peso del molde deben coincidir estrictamente con la posición de instalación y la capacidad de soporte de la plataforma giratoria. La precisión de posicionamiento de la instalación del molde debe garantizarse para asegurar el cierre preciso del molde en cada estación. Al mismo tiempo, los modos de conexión del circuito de aire y del circuito de agua deben ser unificados para lograr un emparejamiento automático.
El equipo técnico de Apollo puede proporcionar orientación profesional sobre la combinación de moldes para los clientes. Antes de que los clientes fabriquen moldes, pueden proporcionar las dimensiones detalladas de la instalación de los equipos y las especificaciones de parámetros para orientar el diseño de los moldes y garantizar una combinación perfecta entre moldes y equipos.
4.1 Grasas de acero comunes y sus características
El precio de las matrices de moldeo por soplado varía considerablemente según el tamaño, la complejidad, el material, el número de cavidades y los requisitos de precisión del producto. A continuación se muestra un rango de precios de los tipos comunes de matrices de moldeo por soplado para fines de referencia.
Para moldes de envasado de pequeño tamaño con una capacidad inferior a 1 litro, fabricados en acero de 45 # con una sola cavidad y precisión ordinaria, el precio es de aproximadamente
Para las matrices de productos de tamaño medio con una capacidad de 5 litros a 30 litros, como barriles de detergente y barriles químicos, la matriz de acero P20 de una sola cavidad es de aproximadamente
Para moldes de productos grandes, de 100L a 200L, como los moldes de tambor de doble anillo de 200L, debido a su gran tamaño y a las altas exigencias en cuanto a resistencia estructural, el precio de los moldes de acero de una sola cavidad P20 es de aproximadamente 25.000 a 45.000 dólares estadounidenses por juego. Si están fabricados con materiales de mayor grado y cuentan con un sistema de refrigeración de mayor configuración, el precio puede llegar a 50.000 a 70.000 dólares estadounidenses. Para los moldes grandes con estructuras más complejas, como los tanques de combustible de automóviles, el precio es mayor, usualmente superior a 80.000 dólares estadounidenses, dependiendo de la complejidad estructural específica.
Cabe señalar que los precios anteriores son únicamente los precios básicos del cuerpo de la matriz. Si se agregan tratamiento de superficie especial, sistema de conducto caliente, mecanismo de desmoldeo automático y otras configuraciones, se requieren costos adicionales. Al mismo tiempo, el nivel de precios de diferentes fábricas de matrices varía considerablemente. Se recomienda evaluar de manera general la fortaleza técnica, la precisión de procesamiento y el servicio posventa del proveedor, no solo el precio.
5.3 Análisis del retorno de la inversión de los moldeos de alta calidad
Aunque los moldes de alta calidad tienen una mayor inversión inicial, pueden generar mayores beneficios en la producción a largo plazo. A continuación, se toma la producción de una botella de limpiador de 1L como ejemplo para comparar los beneficios de inversión de los moldes convencionales y los de alta calidad.
Supongamos que una fábrica utiliza una máquina de moldeo por soplado de alta velocidad de 4 estaciones con molde de 4 cavidades, que produce botellas de detergente de HDPE de 1 litro, con un tiempo de producción anual de 7000 horas. El precio del molde de acero 45# habitual es de 5.000 dólares estadounidenses, el ciclo de moldeo es de 12 segundos, la tasa de calificación del producto es del 90% y la vida útil del molde es de 200.000 inyecciones. El precio del molde de nitruración de acero de alta calidad P20 es de 9.000 dólares estadounidenses, el ciclo de moldeo es de 10 segundos debido al mejor diseño de enfriamiento, la tasa de calificación del producto es del 98,5% y la vida útil del molde es de 800.000 inyecciones.
En cuanto a la eficiencia de producción, el molde normal produce 1200 piezas por hora, y el molde de alta calidad produce 1440 piezas por hora. El molde de alta calidad produce 240 piezas más por hora, y la producción anual aumenta en 1.680.000 piezas. Calculando un beneficio bruto de 0,01 dólares estadounidenses por pieza, el beneficio anual aumenta en 16.800 dólares estadounidenses.
En términos de ahorro de materia prima, el molde de alta calidad reduce la tasa de defectos en un 8,5 %, ahorra aproximadamente 119.000 piezas de materia prima cada año y ahorra aproximadamente 5.950 dólares en costos de materia prima, calculados en 0,05 dólares por pieza de costo de materia prima.
En cuanto al costo de reemplazo del molde, el molde común debe reemplazarse cuatro veces al año, con un costo anual de 20,000 dólares estadounidenses. El molde de alta calidad se reemplaza una vez al año, con un costo anual de 9,000 dólares estadounidenses, lo que ahorra 11,000 dólares estadounidenses en costos de molde cada año.
En general, el uso de moldes de alta calidad puede aumentar los beneficios globales anuales en alrededor de 33 750 dólares estadounidenses, mientras que la diferencia de inversión inicial es solo de 4 000 dólares estadounidenses. La inversión incremental se puede recuperar en menos de 1,5 meses, y el rendimiento de la inversión es muy elevado. Por lo tanto, para los proyectos de producción masiva a largo plazo, elegir moldes de alta calidad es una inversión muy rentable.
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Utilice ESTE FORMATO EXACTAMENTE: "1." por línea, no más.
000 dólares estadounidenses por juego. Si está equipada con un mecanismo de tracción central hidráulico y otros dispositivos, el precio aumentará entre un 30% y un 50% sobre la base de la matriz básica. Para las matrices estándar de barriles químicos de 20 litros con una estructura madura, el precio es relativamente transparente, generalmente de aproximadamente
Muchas empresas solo calculan el costo de compra único y no calculan las pérdidas causadas por el apagado, los productos defectuosos y la frecuente sustitución de los moldes. De hecho, las pérdidas causadas por un conjunto de moldes de baja calidad en el proceso de producción a menudo son mucho mayores que el precio ahorrado al hacer la compra. Al seleccionar proveedores de moldes, debemos inspeccionar su capacidad de diseño, los equipos de procesamiento, el sistema de control de calidad y los casos anteriores, y elegir proveedores con buena reputación y tecnología madura, en lugar de simplemente comparar los precios.
6.2 Desatender el emparejamiento con los equipos existentes
Otro error común es ignorar la coincidencia de parámetros con la máquina de moldeo por soplado existente cuando se personalizan los moldes. Muchos clientes solo proporcionan dibujos del producto a la fábrica de moldes y dejan que la fábrica diseñe de forma independiente, sin proporcionar los parámetros específicos del equipo. Como resultado, el molde fabricado no puede instalarse en el equipo existente, o no puede lograr el efecto de producción esperado después de la instalación.
Los desacuerdos comunes incluyen que el tamaño del molde excede el espaciado de la barra de sujeción y no puede instalarse, la posición del orificio de montaje del molde no coincide con el patrón, la fuerza de sujeción requerida supera la fuerza de sujeción nominal del equipo, la interfaz de agua de enfriamiento del molde no coincide con la tubería del equipo, la interfaz de soplado no coincide, etc. Estos problemas llevarán a la imposibilidad de usar normalmente el molde, y el coste y el tiempo de trabajo de reestructuración y modificación son muy elevados.
Por lo tanto, al personalizar moldes, asegúrese de proporcionar el manual de parámetros detallado de la máquina de moldeo por soplado a la fábrica de moldes, incluido el tamaño de la placa, la limpieza de la barra de sujeción, el tamaño y la posición del orificio de montaje, la fuerza de sujeción, la interfaz del circuito de aire de soplado, la interfaz del agua de refrigeración, etc. Si es necesario, puede hacer que el fabricante del equipo participe en la revisión del esquema de moldes para garantizar la compatibilidad entre el molde y el equipo. Apollo puede proporcionar un servicio gratuito de revisión de esquemas de moldes para los clientes que adquieren el equipo de la empresa para ayudarles a evitar riesgos de compatibilidad.
6.3 Olvidar la mantención y el servicio posventa
Muchas empresas solo prestan atención al rendimiento inicial del molde al comprarlo, y ignoran la posterior facilidad de mantenimiento y el servicio postventa. El molde inevitablemente se desgastará y fallará durante su uso y necesita un mantenimiento y una reparación periódicos. Si la estructura del molde es poco razonable y difícil de desmontar y mantener, o si el proveedor no puede suministrar un servicio postventa oportuno ni piezas de repuesto, esto causará paros prolongados y ocasionará grandes pérdidas en la producción.
Al seleccionar moldes, debemos considerar la comodidad de su mantenimiento posterior, si las partes vulnerables son fáciles de reemplazar, si los componentes estándar son modelos de uso general, entre otros aspectos. Al mismo tiempo, debemos elegir proveedores de moldes con un servicio postventa perfecto, que puedan ofrecer servicios de mantenimiento, reparación y modificación a tiempo. Para los clientes extranjeros, es particularmente importante elegir proveedores con capacidades de servicio en el extranjero o sistemas de apoyo técnico maduros.
7. Mantenimiento diario y prolongación de la vida de los moldes de soplado
7.1 Daily Inspection and Regular Maintenance System
1.4 Normas de conformidad y certificación del sector Establecer un sistema científico de mantenimiento de los moldes es la clave para aumentar la vida útil de los mismos y garantizar una calidad estable del producto. El mantenimiento diario de los moldes incluye la inspección antes de su uso, el mantenimiento en uso y el mantenimiento después de la desconexión.
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Al finalizar la producción, limpie la superficie de la cavidad del molde cuidadosamente para eliminar el plástico residual y la suciedad, y luego aplica aceite antipalazo para evitar que el molde se oxide durante el almacenamiento. Cierre la válvula del agua de refrigeración y aspirar secar el agua residual en el canal del agua para evitar la formación de óxido dentro del canal del agua. Para los moldes que están fuera de servicio durante un largo tiempo, deben almacenarse adecuadamente en un ambiente seco y bien ventilado, y verificarse regularmente para detectar la aparición de óxido.
Se deberá realizar un mantenimiento regular según la cantidad de producción. Generalmente, se efectúa un mantenimiento exhaustivo después de cada 100 000 a 200 000 disparos, que incluye el desmontaje y la limpieza del molde, la inspección del desgaste de cada parte, la sustitución de las partes vulnerables, el volvimiento a pulir la cavidad, etc. El mantenimiento regular permite encontrar peligros ocultos a tiempo y evitar fallos repentinos durante la producción.
7.2 Tratamiento de los fallos comunes en los mólos
Algunos fallos comunes ocurren durante el uso prolongado de moldes de soplado. Dominar los métodos de tratamiento correctos puede reducir las pérdidas de tiempo de inactividad. Los fallos más comunes incluyen el desgaste de las cavidades, el aumento del chisporroteo, el deterioro de la superficie del producto, la disminución del efecto de enfriamiento, etc.
El desgaste de las superficies de las cavidades es un fenómeno normal en la producción a largo plazo, lo que puede llevar al deterioro del brillo de las superficies de los productos e incluso a la aparición de daños evidentes. En el caso de un desgaste leve, se puede pulir nuevamente la superficie para restaurar el acabado. En el caso de un desgaste grave o de daños locales, se puede emplear la soldadura de reparación y, a continuación, el pulido para la reparación. Si el tamaño ha salido de tolerancia debido a un desgaste grave, será necesario considerar la puesta a disposición para el reciclaje y la fabricación de nuevo.
El aumento del rebelde suele ser causado por el desgaste de la superficie de separación o por la disminución de la fuerza de ajuste. En primer lugar, comprueba si la fuerza de ajuste del equipo es suficiente. Si el equipo está en condiciones normales, afila la superficie de separación del molde para asegurarte de que se ajusta perfectamente. Si la zona rebelde está muy desgastada, se pueden llevar a cabo reparaciones soldaduras o un tratamiento de incrustación en la zona rebelde.
El declive del efecto de enfriamiento se debe principalmente a la formación de cal y el obstrucción de los canales de agua de enfriamiento. Utilice regularmente un eliminador de cal para limpiar los canales de agua de enfriamiento para mantenerlos desobstructos, lo que puede restablecer el efecto de enfriamiento. Si el canal de agua tiene fugas, determine el punto de fuga a tiempo y repárelos por soldadura o reemplace el anillo de sellado.
