Material Hub Cloud en el moldeo por inyección de plástico
En la práctica, para replicar completamente los resultados del moldeo por inyección de plástico, recomendamos utilizar el software Moldex3D para realizar un análisis de moldeo y capturar todos los detalles. Sin embargo, antes de invertir tiempo en el moldeo y el análisis, pensemos que los ingenieros solían usar valores teóricos para condiciones específicas y los transformaban en fórmulas de cálculo estándar. Por ejemplo, calcular la velocidad de corte (shear rate) para fluidos no newtonianos bajo tamaños de compuerta específicos y rugosidad de la superficie a diferentes velocidades de flujo, o calcular el tiempo de enfriamiento y la distribución de temperatura de la placa con un espesor especificado. MHC (Material Hub Cloud) de Moldex3D integra estas fórmulas teóricas en una interfaz interactiva para realizar cálculos teóricos. Aquí lo ilustramos esto con dos ejemplos.
Al utilizar el MHC Design Estimator se obtienen los valores teóricos de parámetros basados en la teoría clásica
Cálculo teórico del tiempo de enfriamiento de las piezas de plástico
En el moldeo por inyección, el tiempo de enfriamiento es un factor crucial en la calidad y la capacidad del producto. En los parámetros de moldeo, la apertura y extracción del molde ocuparán la mayor parte del tiempo del ciclo. Si el tiempo de enfriamiento se puede evaluar con precisión, aumentará efectivamente la capacidad del producto y reducirá el costo del tiempo. Los plásticos son malos conductores del calor y el espesor de la pieza afectará la eficiencia del enfriamiento. Para evaluar correctamente el tiempo de enfriamiento de piezas de plástico con diferentes espesores, los ingenieros realizaron un análisis completo del comportamiento de enfriamiento de las piezas de placa en el molde, incluido el tiempo requerido para que la temperatura promedio en las piezas de plástico caiga a la temperatura de expulsión, y así sucesivamente. La fórmula derivada para el tiempo de enfriamiento de la placa se muestra en la Figura 2.
Fig 2 - Fórmula teórica para la temperatura promedio de la placa que alcanza la temperatura de expulsión
La función de tiempo de enfriamiento de piezas de plástico en el MHC Design Estimator es una herramienta para calcular en teoría el tiempo de enfriamiento de las piezas de plástico. Los diseñadores pueden importar directamente los parámetros del material desde la base de datos de materiales, como las propiedades térmicas del material y las condiciones de procesamiento. El cálculo también se puede personalizar para rangos específicos de espesor de pieza. El estimador calculará el tiempo que tardan las piezas en alcanzar el tiempo de expulsión a diferentes espesores y trazará la curva de distribución de temperatura mostrando la temperatura a diferentes distancias del centro en ese instante de tiempo.
Fig 3 - En la función Tiempo de enfriamiento de piezas de plástico del MHC Design Estimator de Moldex3D, los datos de material se pueden importar directamente.
Fig 4 - El MHC Design Estimator puede trazar: (1) La estimación del tiempo de enfriamiento para piezas de plástico de diferentes espesores (2) distribución de la temperatura cuando se alcanza el tiempo de enfriamiento
Calculo teórico del Velocidad de corte de la compuerta (gate shear rate)
Durante el proceso de llenado de plásticos, se generará calor de corte. Una velocidad de corte excesiva hará que los plásticos tengan una temperatura anormalmente alta o incluso puede causar degradación del polímero y / o amarilleo. La sección transversal de la compuerta suele ser la sección transversal más pequeña de toda la pieza, por lo que la velocidad máxima de corte a menudo ocurre allí. Por lo tanto, en la optimización del tamaño de la compuerta, una de las consideraciones cruciales es la tasa máxima de corte.
Al seleccionar el tamaño de la compuerta, si este es demasiado grande, provocará un aumento en el tiempo de enfriamiento, lo que afectará la productividad. Por el contrario, si la compuerta es demasiado pequeña, disminuirá el efecto de empaque y aumentará la probabilidad de una tasa de corte excesiva durante el flujo a través de la compuerta. Por lo tanto, la evaluación de la velocidad máxima de corte es crucial al diseñar el tamaño de la compuerta. En la función "Tasa de corte de la compuerta" en MHC Design Estimator, los diseñadores pueden ajustar el tamaño de la compuerta para calcular el tipo bajo diferentes caudales utilizando fórmulas. Las fórmulas de cálculo para la puerta redonda se muestran en la Fig. 5.
Fig 5 Fórmula teórica para la velocidad de corte de la compuerta redonda y de hendidura
Fig 6 - Resultados del cálculo de la velocidad de corte bajo diferentes caudales y superficies/tamaños de compuerta
Conclusión
A través del estimador MHC Design Estimator de Moldex3D, los ingenieros pueden utilizar la teoría clásica para evaluar preliminarmente los valores teóricos de problemas como el tamaño de la compuerta y el tiempo de enfriamiento antes de crear un modelo y realizar una simulación de moldeo completa. MHC Design Estimator presenta visualmente los resultados calculados por varias fórmulas de la teoría clásica y tiene una entrada simple de datos de superficies. Es conveniente para los usuarios calcular rápidamente los valores teóricos sin la necesidad de comprender profundamente la base teórica, a fin de facilitar la evaluación preliminar de varios parámetros de moldeo antes de la simulación CAE.
Por: Andy Tsai, Ingeniero de Material Science Research Center en Moldex3D
