Procesos y procedimientos comunes para el mecanizado de precisión en la fabricación de moldes de inyección

En general, un molde de inyección de plástico se compone de numerosas piezas, y la calidad de las piezas afecta directamente a la calidad del mismo. La calidad final de las piezas de moldeo por inyección se garantiza mediante el acabado. Por lo tanto, es importante controlar el proceso de acabado. La mayoría de las empresas de fabricación de moldes utilizan el rectificado, el mecanizado electroquímico y el trabajo en banco durante la etapa de acabado. Durante esta etapa, es necesario controlar muchos parámetros técnicos como la deformación de la pieza, la tensión interna, la tolerancia de forma y la precisión dimensional. En las prácticas de producción específicas, existen muchas dificultades operativas, pero todavía hay muchos métodos empíricos eficaces de los que merece la pena aprender.

El procesamiento de las piezas de molde puede dividirse a grandes rasgos en tres categorías en función del aspecto y la forma de las piezas: placas, piezas irregulares y ejes. El proceso común es, a grandes rasgos, el siguiente: desbaste - tratamiento térmico (temple, revenido) - rectificado fino - procesamiento eléctrico - ajuste (tratamiento superficial) - procesamiento de montaje.

1. Tratamiento térmico de las piezas

El proceso de tratamiento térmico de las piezas no sólo requiere obtener la dureza requerida, sino que también es necesario controlar la tensión interna para garantizar la estabilidad dimensional durante el procesamiento de la pieza. Diferentes materiales tienen diferentes métodos de tratamiento. Con el desarrollo de la industria de moldes en los últimos años, han aumentado los tipos de materiales utilizados. Además de Cr12, 40Cr, Cr12MoV y aleaciones duras, se pueden seleccionar nuevos materiales como el acero de aleación en polvo, como V10 y ASP23, para algunos moldes de macho y hembra de alta resistencia y fuerza dura. Tales materiales tienen una alta estabilidad térmica y un buen estado de organización.

En el caso de las piezas de Cr12MoV, tras el mecanizado de desbaste, se someten a un tratamiento de temple. Después del temple, la pieza tiene una gran tensión residual, que puede provocar fácilmente grietas durante el acabado o la operación. Las piezas deben templarse en caliente después del temple para eliminar la tensión de temple. La temperatura de temple se controla a 900-1020℃, y luego se enfría a 200-220℃ para el enfriamiento por aire. A continuación, se devuelve rápidamente al horno a 220℃ para el revenido. Este método se llama proceso de endurecimiento de una sola vez, que puede lograr una alta resistencia y resistencia al desgaste. Es eficaz para moldes con desgaste como principal modo de fallo. En la producción, si se encuentran algunas piezas de trabajo con muchas esquinas y formas complejas, el templado no es suficiente para eliminar la tensión de temple. Antes del acabado, es necesario un recocido de alivio de tensiones o múltiples tratamientos de envejecimiento para liberar completamente las tensiones.

Para las piezas de acero de aleación en polvo como V10 y APS23, ya que pueden soportar el templado a alta temperatura, se puede utilizar el proceso de endurecimiento secundario durante el enfriamiento. La temperatura de temple es de 1050-1080℃, y después se realiza el revenido a alta temperatura varias veces a 490-520℃. Este proceso puede obtener una alta tenacidad al impacto y estabilidad, lo que es adecuado para moldes con astillado como principal modo de fallo. Aunque el coste del acero de aleación en polvo es relativamente alto, su rendimiento es bueno, y está formando una tendencia ampliamente utilizada.

2. Rectificado de piezas

Existen tres tipos principales de herramientas de mecanizado utilizadas para el rectificado: rectificadoras de superficies, rectificadoras internas y externas, y rectificadoras de herramientas. Durante el proceso de rectificado fino, es necesario controlar estrictamente la generación de deformaciones y grietas de rectificado, aunque sean muy pequeñas, ya que saldrán a la luz durante el procesamiento posterior. Por lo tanto, el avance para el rectificado fino debe ser pequeño, no grande, el líquido refrigerante debe ser suficiente, y las piezas con tolerancias dimensionales dentro de 0,01 mm deben rectificarse a una temperatura constante en la medida de lo posible. Según los cálculos, para una pieza de acero de 300 mm de longitud con una diferencia de temperatura de 3°C, el material cambiará en aproximadamente 10,8μm, que es 10,8=1,2×3×3 (la deformación por 100 mm es de 1,2μm/°C). Este factor debe tenerse plenamente en cuenta en cada paso del procesamiento fino.

La selección de la muela abrasiva adecuada es de suma importancia para el esmerilado fino, y cuando se aplica al acero para moldes con alto contenido de vanadio y molibdeno, las muelas de corindón monocristalino GD son las más adecuadas. Las muelas de diamante de ligante orgánico se utilizan normalmente cuando se trabaja con materiales de alta dureza de temple. Las muelas de aglomerante orgánico ofrecen una capacidad de autoafilado superior, y la rugosidad de la pieza de trabajo puede alcanzar Ra=0,2 mm con esta opción. Con el tiempo, las muelas CBN (es decir, las muelas de nitruro de boro cúbico) han mostrado un efecto de procesamiento excepcional debido a los nuevos materiales utilizados para su fabricación. Cuando se aplica en operaciones de rectificado de formas CNC, rectificado de coordenadas, rectificado interior y exterior CNC, el CBN es superior en cuanto a su capacidad de procesamiento en comparación con otros tipos de muelas. Como parte del proceso de rectificado, es vital que una muela rectificadora se recorte regularmente para mantener su filo. De lo contrario, su pasivación podría provocar quemaduras en la superficie y reducir considerablemente su resistencia.

La mayor parte del mecanizado de piezas de chapa se realiza con rectificadoras de superficies. Durante el mecanizado, a menudo se encuentra una pieza de chapa larga y fina, difícil de procesar. Durante el mecanizado, la pieza se deforma bajo la acción de la atracción magnética, aferrándose a la superficie del banco de trabajo. Cuando se retira la pieza, ésta vuelve a su forma original. La medición del espesor es coherente, pero el paralelismo no puede cumplir los requisitos. La solución puede lograrse utilizando el método de rectificado por separación magnética. Durante el rectificado, se coloca un bloque de igual altura debajo de la pieza y cuatro bloques laterales contra ella. Durante el mecanizado, se utilizan avances pequeños y pasadas múltiples. Después de procesar un lado, el bloque de igual altura se puede retirar y la pieza de trabajo se puede adsorber directamente para su procesamiento. Esto puede mejorar el efecto de rectificado y cumplir los requisitos de paralelismo.

Las piezas del eje tienen superficies giratorias, y su procesamiento se realiza ampliamente utilizando rectificadoras internas y externas y rectificadoras de herramientas. Durante el proceso de mecanizado, el cabezal y el punto central son equivalentes a la barra colectora. Si hay un problema con la excentricidad, la pieza procesada también tendrá este problema, afectando a la calidad de la pieza. Por lo tanto, es necesario realizar un trabajo de inspección en el cabezal y el punto central antes del procesamiento. Al rectificar el agujero interior, el líquido de refrigeración debe ser vertido completamente en la posición de contacto de rectificado para facilitar la descarga suave del rectificado. Al procesar piezas de eje de pared delgada, es mejor utilizar una mesa de proceso de sujeción, y la fuerza de sujeción no debe ser demasiado grande, de lo contrario es fácil producir la deformación "triángulo interior" en la circunferencia de la pieza de trabajo.

3. Control eléctrico del mecanizado

Las fábricas de moldes modernas no pueden prescindir del mecanizado eléctrico, que puede procesar piezas de diversas formas y gran dureza. Se divide en corte por hilo y chispa eléctrica.

La precisión de mecanizado del corte por hilo puede alcanzar ±0,003mm, con una rugosidad de Ra0,2μm. Al iniciar el proceso de mecanizado, es necesario comprobar el estado de la máquina herramienta, el grado de desionización del agua, la temperatura del agua, la perpendicularidad del hilo, la tensión y otros factores para garantizar un buen estado de mecanizado. El corte con hilo es un proceso de eliminación de material de una pieza entera, que destruye el equilibrio de tensiones original de la pieza y provoca fácilmente una concentración de tensiones, especialmente en las esquinas. Por lo tanto, cuando R<0,2 (especialmente en esquinas agudas), deben hacerse sugerencias de mejora al departamento de diseño. Durante el proceso de mecanizado, el método para tratar la concentración de tensiones puede aplicarse utilizando el principio de traslación vectorial. Antes del acabado, debe dejarse un margen de aproximadamente 1 mm, y la forma en bruto debe preprocesarse. A continuación, se puede llevar a cabo un tratamiento térmico para liberar la tensión de procesamiento antes del acabado, garantizando la estabilidad térmica.

Al procesar el macho de roscar, hay que tener muy en cuenta la selección de la posición de corte y la trayectoria del hilo. El mejor resultado se consigue mediante el punzonado y el roscado. El corte por hilo de alta precisión suele realizarse cuatro veces para garantizar la calidad de la pieza. Cuando se procesa un troquel hembra con cono, en aras de la rapidez y la eficacia, la primera pasada es el mecanizado en bruto de los bordes rectos, la segunda pasada es el mecanizado del cono y, a continuación, se refinan los bordes rectos. Esto elimina la necesidad de acabado vertical de la sección X, y sólo refina los bordes rectos de la sección del filo de corte, ahorrando tiempo y costes.

En la electroerosión, primero es necesario fabricar electrodos, que pueden dividirse en electrodos brutos y electrodos finos. Los electrodos de mecanizado fino requieren una buena consistencia de forma y se procesan mejor con máquinas herramienta CNC. A la hora de seleccionar el material para el electrodo, los electrodos de cobre se utilizan principalmente para el mecanizado de acero en general. Los electrodos de aleación Cu-W tienen un buen rendimiento integral, especialmente en el proceso de mecanizado, con un consumo significativamente inferior al del cobre. Con suficiente líquido de lavado, son adecuados para el mecanizado de materiales difíciles y el acabado de secciones complejas. Cuando se fabrican electrodos, es necesario calcular el tamaño de la separación y el número de electrodos. Al realizar mecanizados de electrodos de gran superficie o pesados, la sujeción de la pieza y del electrodo debe ser segura para garantizar una resistencia suficiente y evitar que se aflojen durante el mecanizado. Al realizar el mecanizado de pasos profundos, se debe prestar atención a la pérdida del electrodo en varios lugares y al arco causado por un drenaje deficiente.

4. Tratamiento de superficies y montaje

La superficie de la pieza que queda con marcas de herramientas y marcas de rectificado durante el procesamiento es el lugar donde se concentran las tensiones y es la fuente de propagación de grietas. Por lo tanto, después del mecanizado, es necesario reforzar la superficie de la pieza y eliminar los peligros del mecanizado mediante un rectificado más ajustado. Algunos bordes, ángulos agudos y orificios de la pieza se despuntan y se tratan con R. Generalmente, la superficie del procesamiento eléctrico producirá una capa endurecida metamórfica de unos 6-10μm, de color blanco grisáceo. La capa endurecida es frágil y tiene tensiones residuales. Antes de su uso, es necesario eliminar completamente la capa endurecida mediante pulido superficial y esmerilado.

Durante el rectificado y el procesamiento electroquímico, la pieza se magnetizará hasta cierto punto, con una fuerza magnética débil, que es muy fácil que atraiga algunas cosas pequeñas. Por lo tanto, antes del montaje, la pieza debe desmagnetizarse y la superficie debe limpiarse con acetato de etilo. Durante el montaje, primero consulte el plano de montaje, encuentre todas las piezas y, a continuación, enumere la secuencia de equipamiento de cada pieza. Enumerar las precauciones a tomar, y luego comenzar a ensamblar el molde. Por lo general, primero se instalan el poste guía y el manguito guía, seguidos del marco del molde y los moldes macho y hembra. A continuación, se ajusta la holgura de cada pieza, especialmente la holgura entre los moldes macho y hembra. Tras el montaje, debe probarse el molde y redactarse un informe sobre la situación general. Para cualquier problema encontrado, se puede utilizar el método de pensamiento inverso, es decir, del post-proceso al pre-proceso, del procesamiento fino al procesamiento grueso, y comprobar uno por uno hasta encontrar el quid y resolver el problema.

La práctica ha demostrado que un buen control del proceso de mecanizado de acabado puede reducir eficazmente las piezas fuera de tolerancia y los desechos, y mejorar eficazmente la tasa de éxito único y la vida útil del molde.