Tipos de moldeo

PULVIMETALURGIA (METALURGIA DE POLVOS)

Es un proceso de fabricación que, partiendo de polvos finos y tras su compactación para darles una forma determinada (compactado), se calientan en atmósfera controlada (sinterizado) para la obtención de la pieza. La PM es una realidad industrial que permite el desarrollo de materiales avanzados, para la obtención de piezas metálicas, de difícil manufactura. En este proceso se preparan aleaciones mezclando los polvos metálicos secos, en ocasiones, combinados con otros elementos, prensándolos a alta presión y calentándolos después a temperaturas justo por debajo del punto de fusión del metal principal durante el tiempo suficiente para que se enlacen las partículas de los diferentes polvos dando como resultado una aleación sólida y homogénea.

Ventajas de la pulvimetalurgia:

Ø  Proceso eficiente de alta productividad

Ø  Permite ahorrar energía y materias prima

Ø  Permite la combinación de diferentes elementos

Ø  Se producen piezas más fuertes, resistente y homogéneas

Rango de aplicación:

Ø  Restauraciones dentales e implantes ortopédicos

Ø  Rodamientos auto-lubricante

Ø  Engranes de transmisión para automóviles

Ø  Componentes eléctricos

Ø  Refuerzos para tecnología nuclear

Ø  Pilas recargables

Proceso general de la pulvimetalurgia

1.- Fabricación de polvos:

a)    Pulverización liquida: el metal fundido es separado en pequeñas gotas que luego son congeladas rápidamente antes de que se vuelvan a fusionar entre ellas Después se desintegran al someterlas al impacto de fuertes flujos de gas o líquido.

b)    Reducción en estado sólido o reducción de óxido: la materia prima seleccionada es macerada o triturada, mezclada con carbón y pasada por un horno continuo; este método crea una especie de esponja de hierro que después se tritura nuevamente, se separan los materiales no metálicos y se tamiza para producir el polvo.

c)    Electrolisis: El metal a pulverizar, que actúa como ánodo, se sumerge en tinas con un electrolito  el hierro o metal se mueve de los ánodos hacia los cátodos depositándose como un polvo fino que puede posteriormente utilizarse con facilidad.

2.- Elaboración de componentes:

a)    Dosificación y mezcla: Los polvos metálicos se deben mezclar con sus respectivas adiciones, se pueden añadir aditivos que actúen como lubricantes durante el compactado. El tiempo de mezclado puede variar desde unos pocos minutos hasta varios días, dependiendo del material y de los resultados deseados.

b)    Compactado: Esta es la operación más importante dentro de la metalurgia de polvos, en ella se introduce la mezcla en un molde de acero o carburo rígido y se compacta bajo presión hasta obtener una pieza con la forma y el tamaño deseado. El compactado puede ser en frio o en caliente (produce mayor exactitud). En teoría, si un polvo se comprime lo suficiente, alcanzará el 100 por ciento de la densidad y la resistencia del metal original al ser sinterizado.

c)    Sinterizado: En esta etapa la mezcla comprimida adquiere la resistencia y fuerza definitiva Las piezas se introducen en un horno con temperatura controlada con esto se logra la difusión atómica del material y la unión entre los diferentes polvos, lograda durante el proceso de compactación, y se fortalecen los enlaces metalúrgicos para formar una pieza uniforme con propiedades especiales.

MOLDEO POR INYECCION

El moldeo por inyección es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o un metal en estado fundido (o ahulado) en un molde cerrado a presión y frío, a través de un orificio pequeño llamado compuerta. En ese molde el material se solidifica, comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.

En el proceso de moldeo por inyección se funde el plástico en un extrusor y se utiliza el tornillo del extrusor para inyectar el plástico en un molde donde se enfría. La velocidad y consistencia son elementos claves para que la operación de moldeo por inyección sea exitosa, ya que los márgenes de ganancia generalmente están por debajo del 10 por ciento.

El moldeo por inyección se utiliza para fabricar pallets, juguetes, cajones, y baldes, contenedores para alimentos de paredes delgadas, tazas de promoción para bebidas, y tapas de botellas de leche.

Procedimiento

Un émbolo o pistón de inyección se mueve rápidamente hacia adelante y hacia atrás para empujar el plástico ablandado por el calor a través del espacio existente entre las paredes del cilindro y una pieza recalentada y situada en el centro de aquél. Esta pieza central se emplea, dada la pequeña conductividad térmica de los plásticos, de forma que la superficie de calefacción del cilindro es grande y el espesor de la capa plástica calentada es pequeño. Bajo la acción combinada del calor y la presión ejercida por el pistón de inyección, el polímero es lo bastante fluido como para llegar al molde frío donde toma forma la pieza en cuestión. El polímero estará lo suficiente fluido como para llenar el molde frío. Pasado un tiempo breve dentro del molde cerrado, el plástico solidifica, el molde se abre y la pieza es removida. El ritmo de producción es muy rápido, de escasos segundos.

MOLDEO POR SOPLADO

El moldeo por soplado es un proceso utilizado para fabricar piezas de plástico huecas gracias a la expansión del material. Esto se consigue por medio de la presión que ejerce el aire en las paredes de la preforma.

Este proceso se compone de varias fases, la primera es la obtención del material a soplar, después viene la fase de soplado que se realiza en el molde que tiene la geometría final, puede haber una fase intermedia entre las dos anteriores para calentar el material si fuera necesario, seguidamente se enfría la pieza y por último se expulsa. Para facilitar el enfriamiento de la pieza los moldes están provistos de un sistema de refrigeración así se incrementa el nivel productivo.

Moldeo por inyección-soplo

El moldeo por inyección-soplado consiste en la obtención de una preforma del polímero a procesar, similar a un tubo de ensayo, (figura a) la cual posteriormente se calienta y se introduce en el molde que alberga la geometría deseada, en ocasiones se hace un estiramiento de la preforma inyectada, después se inyecta aire, con lo que se consigue la expansión del material y la forma final de la pieza (figura b) y por último se procede a su extracción (figura C). En muchas ocasiones es necesario modificar el espesor de la preforma, ya sea para conseguir una pieza con diferentes espesores o para lograr un espesor uniforme en toda la pieza, pues en la fase de soplado no se deforman por igual todas las zonas del material. La ventaja de usar preformas consiste en que estas se pueden inyectar y almacenar, producir diferentes colores y tamaños, los cuales pueden hacerse en lugares distintos a donde se realizará el soplado. Las preformas son estables y pueden ser sopladas a velocidad alta según la demanda requerida.

Moldeo por extrusión-soplo

El moldeo por extrusión soplado es un proceso de soplado en el que la preforma es una manga tubular, conformada por extrusión, llamada párison, el cual se cierra por la parte inferior de forma hermética debido al pinzamiento que ejercen las partes del molde al cerrarse, posteriormente se sopla, se deja enfriar y se expulsa la pieza. Con este proceso se pueden obtener contenedores de hasta 10.000 litros de capacidad sin embargo no se consiguen tolerancias demasiado estrechas. Se puede controlar el espesor del tubo extruido si se requiere con un equipo auxiliar de boquilla variable. También se puede realizar la extrusión de forma discontinua para determinadas formas de trabajo, para ello se utiliza un equipo auxiliar denominado acumulador que dosifica la carga de polímero en una cámara.

Moldeo por coextrusión-soplo

Mediante esta técnica de soplado se consigue productos multicapa. Esto puede interesar por diversas cuestiones como son; incluir diferentes características de permeabilidad, disminuir el costo de los materiales, al poder utilizarse materiales reciclados o de menor calidad, combinar características ópticas de los polímeros o crear efectos de colores iridiscentes. El párison extruido incluye todas las capas necesarias que en forma de tubo ingresan al molde, en la misma forma que el párison de monocapa. Además el control de espesor del párison se puede llevar a cabo al igual que en el proceso de extrusión-soplado.

MOLDEO POR COMPRESION

El moldeo por compresión es uno del proceso de transformación de plásticos más antiguo que existe. aparece descripto en bibliografía de principio del siglo XIX, aunque no comenzó a desarrollarse a escala industrial hasta 1908, cuando Leo Baeckeland desarrollo las resinas fenol-formaldehido, que siguen empleándose aún hoy en día.

El moldeo por compresión es un método de moldeo en el que el material de moldeo, en general precalentado, es colocado en la cavidad del molde abierto. El molde se cierra, se aplica calor y presión para forzar al material a entrar en contacto con todas las áreas del molde, mientras que el calor y la presión se mantiene hasta que el material de moldeo se ha curado.

 El proceso se emplea en resinas termoestables en un estado parcialmente curado, ya sea en forma de pellets, masilla, o preformas. El moldeo por compresión es un método de alta presión, adecuado para el moldeo de piezas complejas, de alta resistencia con refuerzos de fibra de vidrio. Los compuestos termoplásticos, aunque en menor medida, también pueden ser moldeados por compresión con refuerzos de cintas unidireccionales, tejidos, fibras orientadas al azar o de hilos cortados. La ventaja de moldeo por compresión es su capacidad para moldear piezas grandes, bastante intrincadas o complejas. Además, es uno de los métodos de más bajo costo en comparación con el moldeo por otros métodos tales como moldeo por transferencia y moldeo por inyección, por otra parte se desperdicia poco material, dándole una ventaja cuando se trabaja con compuestos caros.

Sin embargo, el moldeo por compresión a menudo proporciona productos de pobre consistencia y dificultad en el acabado, y no es adecuado para algunos tipos de piezas. En este proceso se produce una menor degradación de la longitud de la fibra en comparación con el moldeo por inyección. Materiales que normalmente se fabrican mediante moldeo por compresión incluyen: sistemas de resina poliéster con fibra de vidrio, (SMC / BMC), Torlon (Poliamida-imida: PAI), Vespel (Poliamida: PA), Polifenilen sulfuro (PPS), y muchos grados de PEEK.

Moldeo por compresión tiene un alto desarrollo en la fabricación de piezas de materiales compuestos para aplicaciones de reemplazo de metales, se utiliza normalmente para hacer piezas más grandes planas o de forma levemente curvas. Este método de moldeo es muy utilizado en la fabricación de piezas de automóviles, tales como cubiertas, defensas, cucharones, spoilers, así como pequeñas piezas más complejas. El material a ser moldeado se coloca en la cavidad del molde y los platos calientes son cerrados por un pistón hidráulico.

El moldeo de compuestos a granel (BMC) y el moldeo de lámina compuesta (SMC) utilizan este método de moldeo, estos compuestos son conformados a la forma del molde por la presión aplicada y se calienta hasta que se produce la reacción de curado. El material para el SMC por lo general se corta para ajustarse a la superficie del molde. El molde se enfría y se retira la pieza. Los materiales pueden ser cargados en el molde, ya sea en forma de pellets o lámina, o el molde se puede cargar desde una extrusora de plastificación. Los materiales se calientan por encima de su punto de fusión, se forman y se enfrían. El material de alimentación se distribuye en forma uniforme en la superficie del molde, la orientación del flujo se produce durante la fase de compresión.

En el moldeo por compresión que hay seis factores importantes que se debe tener en cuenta

* Determinar la cantidad adecuada de material.

* Determinar la cantidad mínima de energía necesaria para calentar el material.

* Determinar el tiempo mínimo necesario para calentar el material.

* Determinar la técnica de calefacción adecuada.

* Predecir la fuerza necesaria, para asegurar que el material alcance la forma adecuada.

* Diseño de molde para un enfriamiento rápido después de que el material ha sido comprimido en el molde.

MOLDEO POR TERMOFORMADO

El termoformado es un proceso de gran rendimiento para la realización de productos de plástico a partir de láminas semielaboradas, que hallan numerosos campos de aplicación, desde el envase a piezas para electrodomésticos y automoción.

El sistema más simple es el estirado de una lámina en estado semi-plástico sobre un molde. A medida que la lámina topa con la superficie del molde, el estirado se detiene y, como resultado, las partes de la lámina que tocan al molde en primer lugar tienen un espesor mayor que el resto. Si el estirado es pequeño, no queda comprometida la integridad de la pieza y, por tanto, es el procedimiento más usado en el envase de tipo "blíster" y en los embalajes de tipo burbuja.

Maquinaria de termoformado

Desde el punto de vista de la maquinaria y equipo, el proceso de termoformado puede analizarse según:

Ø  La fuente de calentamiento

Ø  La estación de conformado, incluyendo el bastidor de la máquina, la mesa de conformado con el sistema de arrastre y el de expulsión

Ø  El sistema de vacío y presión de aire

Ø  El marco de estirado de la lámina y el mecanismo de transporte

Ø  El sistema eléctrico o electrónico para los automatismos

Ø  El equipo adicional (manejo de la lámina, ajuste, recorte)

Campos de aplicación

En consecuencia, las limitaciones del proceso las establecen las formas de los productos. Pueden fabricarse, en moldes con correderas, piezas con contrasalidas sin problemas tan importantes como en el moldeo por inyección, porque el material no llega al estado fundido. Se tienen más aplicaciones en el campo del envase y embalaje. Las máquinas de termoformado fabrican bandejas para productos alimentarios o se combinan con equipos de llenado para producir artículos envasados, al tiempo que permiten combinar diversos plásticos para obtener propiedades de barrera comparables a la coextrusión pero permitiendo un reciclado selectivo de los materiales constitutivos.

ROTOMOLDEO

El  rotomoldeo, conocido también como moldeo rotacional o rotocasting, es el  método de transformación de plásticos por medio del cual se pueden fabricar cuerpos huecos de gran variedad de tamaños, formas y texturas. El proceso del Rotomoldeo permite moldear la resina sin presión y con la temperatura necesaria para fundirla sin degradarla, conservando sus propiedades al máximo. Una función básica en el Rotomoldeo es hacer que las partículas plásticas se fundan alrededor de las paredes calientes del molde durante el movimiento rotacional y biaxial. El movimiento rotacional es lo que define a este productivo proceso. El rotomoldeo se entiende como un molde moviéndose en 2 ejes o planos simultáneamente, de tal manera que el plástico cubre las paredes del molde tomando su forma.

Aplicaciones

Ø  Tranques (sépticos, de tratamiento de agua, de combustible, de aceite)

Ø  Contenedores

Ø  Juguetes 

Ø  Industria automotriz (tableros de instrumentos, conductos, tanques de combustible)

Ventajas

Ø  Gran flexibilidad en el diseño de piezas

Ø  Permite formas de contorno complicado con diferentes espesores y acabados superficiales.

Ø  Fabricación del producto en una sola pieza, hueca sin necesidad de soldaduras. El espesor de la pared es uniforme y puede ser aumentado o disminuido, sin necesidad de modificar el molde.

Ø  Se pueden fabricar piezas con insertos metálicos y otros tipos de refuerzos.

Ø  Se adapta tanto a pequeñas como a grandes producciones. Pueden fabricarse piezas de distinto color y tamaño en un mismo ciclo.

Ø  Bajo coste en moldes y utillaje.

Ø  Cambio rápido del color.

Pasos:

1.    Materia prima: Esta es vertida dentro del molde.

2.    Calentamiento: Una vez cargado el molde, se procede al movimiento rotacional aplicando calor constante y uniforme para que el plástico se funda en torno a la forma del mismo molde.

3.    Enfriamiento: en esta etapa se enfría el molde para la solidificación del plástico.

4.    Desmolde: Ya fría la pieza, se desmonta abriendo el molde para así obtener un cuerpo hueco de plástico rotomoldeado.