Programa para estimar la fuerza de cierre
Dise�o de moldes para inyecci�n (III)
1. Introducci�n
El objeto del programa TIIP-Flow que se describe en el presente art�culo es aproximar de una manera r�pida la fuerza de cierre necesaria para el llenado de un molde en base a los par�metros que se simulen previamente para pl�stico inyectado (presi�n en cavidad), m�quina inyectora (velocidad y temperatura de inyecci�n) y molde a inyectar (temperatura de pared de molde). Se trata de un par�metro fundamental para seleccionar la m�quina m�s adecuada y definir el n�mero y ubicaci�n �ptimo de puntos de inyecci�n para minimizarlos.
El programa funciona dentro de un entorno de trabajo gr�fico merced a un tablero de dibujo virtual, el cual se manipula por medio del rat�n. Esta configuraci�n se considera la id�nea para el proyectista no especializado en el trabajo con ordenadores y para una operaci�n �gil y eficiente.
2. Descripci�n f�sica
El programa se desenvuelve dentro del flujo de trabajo expuesto en el art�culo del �ltimo n�mero publicado de esta revista. El m�todo de trabajo a seguir es original ya que no existe ning�n programa de esta �ndole. La descripci�n del programa se va a realizar de acuerdo a un ejemplo de aplicaci�n industrial.
3. Entrada de datos
El punto de partida del trabajo consiste en evaluar la distribuci�n presiones en la tira que corresponde a la simplificaci�n de la geometr�a de la cavidad del molde. De nuevo se hace referencia a la �ltima publicaci�n referente a la primera parte de este programa. En ella se describ�a como se obtiene esta distribuci�n de presiones.En primer lugar, debe elegirse la ubicaci�n y n�mero de puntos de inyecci�n del molde de acuerdo a la geometr�a de la cavidad y al criterio de llenado de molde a seguir.
Para tener un buen control de la geometr�a con el moldeo, exenta de ondulaciones y uniformemente compactada, es necesario un llenado unidireccional. Este llenado con frente de flujo plano se consigue ubicando varios puntos de inyecci�n en l�nea.
Una posibilidad ser�a, tener 7 puntos seg�n el borde de la playa inferior. Conocidos, en una primera aproximaci�n o de una manera definitiva, d�nde se ubicar�an los puntos de inyecci�n, se procede a analizar la geometr�a que atravesar� el pl�stico al llenar el molde, la cual viene descrita a trav�s de la trayectoria diagonal dibujada en color rojo que arranca desde el punto n�mero 4.
Esta geometr�a se divide en diferentes tramos seg�n var�e el espesor o la orientaci�n de la curva se�alada. As�, la imagen de la figura 2 muestra la trayectoria y en azul dimensiones y orientaciones.
Ahora, esta geometr�a se introduce en el ordenador por medio de la ventana de modelizaci�n.
Tras la informaci�n geom�trica, que se puede introducir r�pidamente merced a las simplificaciones introducidas, se caracteriza el material.
Se ha simulado el llenado con PP/EPDM y sus caracter�sticas son las de las tablas siguientes, mostr�ndose los coeficientes correspondientes al modelo viscoso polinomial [constantes A(i)].
Por �ltimo, para realizar las simulaciones deben rese�arse los par�metros de simulaci�n. Son la temperatura de molde (40C) y la temperatura de inyecci�n (240C). Estas condiciones son �ptimas para el proceso de este material. Ahora se realizar�n simulaciones de acuerdo a diferentes velocidades o tiempos de inyecci�n.
El programa realiza la malla de manera autom�tica y tambi�n todos los c�lculos, con lo que corresponde al proyectista s�lo la labor de leer e interpretar los resultados.
4. C�lculo de la fuerza de cierre
Al finalizar la simulaci�n, el programa calcula y almacena, entre otros resultados, la distribuci�n de presiones en la tira a lo largo de su longitud. Esta informaci�n se va a procesar de una manera especial para el c�lculo que ahora concierne.
Figura 1 En la pantalla aparece un modelo simplificado de la pieza. En primer lugar, sobre el tablero virtual de dibujo de la figura 6 y en funci�n del ancho de cuadr�cula, el proyectista dibuja la proyecci�n de la cavidad a inyectar. Esta proyecci�n corresponde al �rea vista desde los platos de m�quina y en la direcci�n de apertura y cierre. El ancho de cuadr�cula lo decide el proyectista.
El dibujo del �rea proyectada se lleva a cabo por medio del rat�n. La especificaci�n de las dimensiones de las placas del molde permiten tener una visi�n de la cavidad en relaci�n al molde.
Por �ltimo, basta indicar la posici�n de los puntos de inyecci�n sobre la vista en proyecci�n. Estos aparecen en la pantalla en color rojo y al estar proyectados aparecen muy pr�ximos los extremos 1 y 2, y 6 y 7. Al pulsar el bot�n "F", la fuerza de cierre ser� calculada por el programa.
Como se ve en la figura 7, un mapa de presiones en cavidad es dibujado en la pantalla. As� se ven las m�ximas presiones en los puntos de inyecci�n y las m�nimas en la �ltima parte de la cavidad que se llena.
Figura 2 Para construir este mapa se ha trasladado la informaci�n correspondiente a la presi�n, en la tira, hasta cada punto de inyecci�n. Dando una revoluci�n completa entorno a cada punto se completa el mapa de presiones.
En la tira se ha tenido en cuenta la orientaci�n. As�, en los puntos de inyecci�n no se registran presiones por encima del 60% de la de inyecci�n, dado que la playa inferior est� orientada perpendicular al plano de cierre.
Figura 3 Arriba a la izquierda pueden observarse los rangos correspondientes a los diferentes colores en el mapa de presiones.
5. An�lisis de resultados
Se ha realizado un estudio comparativo de los resultados que se obtienen con este programa y los an�lisis de llenado del programa Moldflow v.8.0 Fast Analysis y Multilayer, y el programa C-Mold v. 3.2, an�lisis Multicapa tambi�n.
Los gr�ficas que a continuaci�n se presentan son una comparativa de:
- temperatura en cavidad en el extremo final de la cavidad; es deseable que sea similar a la de entrada a cavidad en condiciones �ptimas de proceso,
- presi�n m�xima en cavidad; que es la base para el c�lculo de la fuerza de cierre.
- fuerza de cierre; que est� influenciada por dos par�metros: presiones en la tira simulada y geometr�a de la cavidad.
En las siguientes gr�ficas se puede observar c�mo en el c�lculo de los par�metros de flujo sucede un hecho interesante. El programa TIIP-FLOW calcula unos valores que est�n intermedios entre Moldflow y C-Mold.
6. Conclusiones
En los dos �ltimos art�culos se ha presentado un programa que permite avanzar los par�metros de flujo de un molde. Se ha mostrado c�mo los resultados est�n, con un margen de error m�nimo, dentro de la magnitud de otros prestigiosos programas comerciales.
Debe destacarse que este programa, al desenvolverse en un entorno gr�fico y al poseer una entrada de datos simplificada, es ideal para el proyectista que desee un avance r�pido de esto par�metros y que no est� familiarizado con los ordenadores. Adem�s, los c�lculos se soportan con un rigor t�cnico indiscutible hasta el punto de poder asistirse una prueba de molde con el programa.
