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Código Proyecto: B183 Tipo: Benchmark

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INYECCIÓN DE PLÁSTICOS

Descripción del caso: Este Benchmark corresponde a un análisis de desempeño del sistema de refrigeración propuesto por el cliente para el cobertor del filtro de admisión de un automóvil. En la siguiente imagen se muestra la geometría analizada, junto con el sistema de inyección modelado.

El sistema de alimentación consta de un canal de colada caliente (en rojo) y a continuación el canal de alimentación frío (en verde).

Luego del trabajo de optimización serán verificadas las variaciones en las cotas dimensionales y geométricas de la pieza luego del proceso de inyección para verificar su desempeño dimensional y que la misma quede dentro de las tolerancias especificadas.

Fig. 1 - Geometría de la pieza y el sistema de inyección

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Desarrollo: A continuación se puede observar el modelo de elementos finitos realizado para la propuesta original de refrigeración (provista por el cliente).

Las flechas azules indican las entradas de refrigerante, agua @ 25°C.

Fig. 2 - Modelo de elementos finitos

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Los resultados de los análisis de inyección y térmicos realizados sobre la pieza fueron los siguientes:

85.2°C 58.4°C

76.2°C

58.4°C

49.5°C

58.4°C

85.2°C

89.6°C 85.2°C

81°C

80.7°C

89.6°C

89.6°C

Fig. 3 - Temperatura en la superficie del molde / REFRIGERACIÓN ORIGINAL

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En función de la gran diferencia de temperatura que se pudo apreciar en la Fig. 3 entre las superficies superior e inferior del molde, superior a los 30° C, se decidió conveniente realizar una optimización del sistema de refrigeración original. Las modificaciones fueron realizadas en la parte inferior de la pieza, en el macho de la matriz, donde se modeló un sistema de refrigeración con tabiques para aumentar el rendimiento en esa zona.

Fig. 4 – Nuevo sistema de refrigeración propuesto

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Los resultados obtenidos con el nuevo sistema de refrigeración propuesto fueron los siguientes:

70.6°C

53.2°C

57.6°C

61.9°C

66.3°C

75°C

57.6°C

48.9°C

53.2°C

57.6°C

Fig. 5 - Nueva distribución de temperaturas / REFRIGERACIÓN PROPUESTA

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Puede apreciarse una mejora significativa, llevando la diferencia de temperaturas entre las superficies superior e inferior a menos 7°C en el 96% de la superficie de la pieza, obteniendo menos distorsión y tensiones residuales al culminar el proceso.

Finalmente, las cotas críticas fueron relevadas a los fines de verificar que la pieza se ajuste a las especificaciones establecidas en su diseño. La Fig. 6 muestra el punto de inicio y dirección de la medición de la ovalización de la entrada del cobertor.

La Fig. 7 muestra los resultados obtenidos.

Fig. 6 - Origen y dirección de medición de la ovalización

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Con el nuevo esquema de refrigeración la ovalización de la entrada presentó importantes mejoras. La Fig. 9 muestra que la deformación de la pista de sello inferior de la pieza presenta la misma tendencia a deformar pero en la Fig. 11 puede apreciarse que la magnitud de la deformación es distinta, siendo menor en la propuesta de refrigeración realizada.

Fig. 7 - Ovalización medida, A: refrigeración original y B: refrigeración propuesta.

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El nuevo sistema de refrigeración también permitió mejorar la deformación total de la

pieza. Fue relevado el desplazamiento total del borde inferior, la Fig. 10 muestra el

origen y sentido de la medición realizada y la Fig. 11 los resultados obtenidos.

Fig. 10 - Origen y sentido de la medición de deformación

Fig. 9 - Deformación en el plano de la sección inferior, ampliada 5 veces

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Las mejoras introducidas con el nuevo sistema de refrigeración pueden observarse en la

figura de arriba. La nueva deformación total del borde inferior de la pieza fue mejorada

en hasta 0.2 mm, permitiendo un cierre de mejor calidad con el elemento restante del

conjunto.

Fig. 11 - Desplazamiento total del borde inferior de la pieza

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Conclusiones: Se analizó el sistema de refrigeración original notando una deficiencia en la extracción de calor en el macho del molde, lo que ocasionaba una distorsión excesiva de la pieza debido al enfriamiento desigual de las distintas superficies del molde.

Como medida se procedió a realizar un nuevo diseño del sistema de refrigeración del macho de la matriz, proponiendo un sistema de tabiques para lograr extraer de manera mas eficiente el calor del macho del molde.

Los resultados fueron:

Obtención de diferencia menor a los 7°C entre las superficies superior e inferior de la pieza.

Ovalización controlada y mejorada del diámetro de entrada de aire, lo que permitirá un cierre de superior calidad con el sistema de admisión de aire.

Menor deformación de la pista de sello inferior, también logrando un cierre de calidad superior con la pieza restante del conjunto.

Reducción del tiempo de ciclo de 7 segundos, un 14% del tiempo de ciclo original.

Una vez mas queda demostrado el poder de optimización de los métodos de simulación aplicados permitiendo la mejora de procesos y moldes actuales de nuestros clientes, incrementando la productividad y elevando la calidad de los productos producidos.

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