Medición instantánea y precisa de la altura de la rebaba en productos moldeados de plástico

Medición instantánea y precisa de la altura de la rebaba en productos moldeados de plástico

Las rebabas son defectos de forma típicos que se producen en el moldeo por inyección y otros moldes de plástico. Dado que es difícil detener las máquinas de moldeo a intervalos precisos, cuando se forman rebabas en grandes cantidades de productos moldeados, se requieren costos considerables para eliminarlas. Si los productos moldeados con rebabas se descartan como productos defectuosos, la tasa de rendimiento se reducirá considerablemente. Esto ejerce una gran presión sobre el margen de beneficios. Por estas razones, es necesario medir con precisión las formas y dimensiones de las rebabas para identificar las causas lo antes posible y trabajar para evitar que se repitan.
Las rebabas que se forman en los productos moldeados tienen formas tridimensionales, lo que dificulta su medición precisa con los métodos de medición convencionales. En esta sección se explican los conocimientos básicos sobre las rebabas de plástico y el último método de medición que resuelve los problemas de la medición convencional.

Rebabas en productos moldeados de plástico

Las rebabas son un tipo típico de defecto en el moldeo de plásticos. Este defecto de forma se forma cuando el plástico fundido entra y se solidifica en la línea de partición del molde (molde macho y hembra) o en los huecos alrededor de los pasadores de expulsión.

Imagen de rebabas en productos moldeados de plástico

Como las rebabas son proyecciones involuntarias en el producto moldeado, pueden afectar negativamente a la calidad del producto. Pueden deteriorar el aspecto del producto o, si son afilados, pueden causar lesiones. Al moldear componentes de productos, las rebabas en las piezas moldeadas de plástico pueden reducir el rendimiento del ajuste en el proceso de montaje. Por estas razones, las rebabas pueden eliminarse con herramientas cuando el desbarbado es posible y rentable.

Métodos de desbarbado para productos moldeados de plástico

El desbarbado se realiza cuando las rebabas que se forman en los productos moldeados de plástico pueden eliminarse y el número de productos sujetos es razonable. El desbarbado también puede ser necesario cuando hay rebabas en productos moldeados recibidos de fábricas extranjeras, y los productos deben utilizarse para cumplir el plazo de entrega.

Desbarbado manual

Las rebabas se eliminan manualmente cuando el número de piezas sujetas es pequeño o cuando las rebabas están situadas en lugares donde no pueden eliminarse con máquinas automáticas de desbarbado.

  • Las herramientas manuales de desbarbado incluyen limas de desbarbado, cortadores, cuchillas y muelas abrasivas.
  • Las rebabas termoplásticas se eliminan fundiéndolas con el calor de un soldador u otra herramienta (este método puede utilizarse cuando las rebabas son finas y el producto moldeado es grueso).
  • Las rebabas se eliminan tras hacerlas quebradizas congelándolas (este método puede utilizarse cuando las rebabas son finas y el producto moldeado es grueso).

Pueden utilizarse otros métodos, como herramientas de esmerilado y productos químicos, teniendo en cuenta el material de moldeo, las propiedades del producto moldeado y las rebabas, la trabajabilidad y otros factores.

Desbarbado con máquinas

Cuando los productos se moldean con formas complejas, puede ser necesario tolerar en cierta medida la aparición de rebabas en determinados lugares debido a la estructura del molde. Por otro lado, cuando las formas de los productos moldeados son simples, el desbarbado mediante una desbarbadora automática u otra máquina puede incluirse como un paso en el proceso de moldeo de plástico.

  • Granalladora: las rebabas se eliminan dirigiendo el material de granallado para que entre en contacto con los productos moldeados en la máquina. Las rebabas retiradas son recogidas automáticamente por un colector de polvo integrado.
  • Máquina de chorro de agua a ultra alta presión: las rebabas se eliminan dirigiendo chorros de agua a alta presión sobre los productos moldeados. Este proceso también sirve para limpiar los productos moldeados.
  • Cortador ultrasónico: una cuchilla que vibra a frecuencia ultrasónica entra en contacto con las rebabas y las elimina. Dado que la cuchilla microvibratoria entra en contacto con el plástico termoplástico reblandecido por el calor de las moléculas de plástico, es posible eliminar las rebabas sin aplicar una carga significativa a los productos moldeados.

Además de las anteriores, existen otros tipos de desbarbadoras automáticas. El tipo de máquina se selecciona en función de las características del plástico termoplástico, termoendurecible u otro plástico utilizado para los productos moldeados, así como de factores como el tamaño, la forma y la durabilidad de los productos moldeados.

La identificación de las formas y dimensiones es eficaz para un desbarbado adecuado

Para seleccionar el método de desbarbado y decidirse por una desbarbadora adecuada, es importante adquirir toda la información posible sobre las rebabas. Las rebabas tienen formas tridimensionales incluso cuando son finas. En muchos casos, esto dificulta la medición exacta de sus alturas y formas con instrumentos de medición convencionales. Estos problemas en la medición de las rebabas y su solución se explicarán más adelante.

Causas y contramedidas de las rebabas en productos moldeados de plástico

Cuando se producen grandes cantidades de productos moldeados de plástico defectuosos causados por rebabas inesperadas, se requieren grandes cantidades de horas de trabajo y costes para el desbarbado. Por lo tanto, lo mejor es evitar que se produzcan rebabas y mejorar los procesos para evitar que vuelvan a aparecer.
Esta sección explica ejemplos de causas típicas que producen rebabas en el moldeo por inyección y contramedidas para prevenirlas.

Ejemplos de causas que producen rebabas en el moldeo por inyección

  • Baja presión de cierre del molde en comparación con la presión de inyección del plástico fundido
  • Disminución de la precisión de la línea de separación entre los moldes (moldes macho y hembra)
  • Propiedad de flujo excesivamente alto del plástico fundido (potencialmente causada por una temperatura excesivamente alta del molde o del plástico fundido).
  • Huecos entre los moldes causados por la tensión u otros factores.
  • Desequilibrio en la cantidad de plástico fundido inyectado, la fuerza de cierre del molde y la presión de inyección
  • Desequilibrio del área proyectada dentro del molde y la fuerza de cierre del molde (fuerza que mantiene la presión)
  • Placa perforada tensa o inclinada en la máquina de moldeo por inyección

Las rebabas también pueden producirse por muchas otras causas.

Ejemplos de contramedidas para evitar las rebabas en el moldeo por inyección

  • Aumentar la presión de cierre del molde o reducir la presión de inyección de plástico.
  • Ajuste los moldes de modo que haya un ajuste firme en la línea de separación.
  • Mejore los moldes utilizando insertos, soldaduras u otros medios para eliminar los huecos entre el molde macho y el molde hembra.
  • Aplique una presión de sujeción adecuada al área proyectada del molde y ajústela mientras comprueba el equilibrio con la fuerza de cierre del molde.
  • La temperatura del molde puede ser superior a la temperatura ajustada con el controlador. Ajuste la temperatura mientras mide la temperatura real del molde.
  • Cuando el flujo de plástico en la puerta del molde es deficiente, un aumento excesivo de la temperatura y de la propiedad de flujo del plástico hará más probable que el plástico salga por la línea de apertura. Por lo tanto, revise y mejore la puerta del molde basándose en una temperatura plástica adecuada.

Dado que la precisión del molde y de la máquina de moldeo, la presión de cierre del molde, la temperatura y la presión del molde y del plástico, y otros factores están relacionados entre sí, la clave para tomar contramedidas eficaces es comprobar y corregir estos factores desde una perspectiva global.

Consideración de contramedidas basadas en las formas de las rebabas en los productos defectuosos

Las rebabas que aparecen en un producto moldeado pueden dar pistas sobre la causa. Además de indicar las partes problemáticas del molde, la altura y el espesor de la rebaba pueden indicar el tamaño de la separación de la línea de apertura y la propiedad de flujo del plástico fundido, mientras que el ángulo de conicidad de la rebaba puede indicar la tensión del troquel o una disminución localizada de la precisión del molde.
La identificación precisa de las ubicaciones, formas y dimensiones de las rebabas en los productos defectuosos permite adquirir información importante para llevar a cabo mejoras y medidas para evitar que vuelvan a producirse.

Problemas en la medición convencional de la altura y la forma de las rebabas

Como se ha mencionado en la sección anterior, la medición precisa de las formas y dimensiones de las rebabas en productos moldeados de plástico puede ayudar a identificar las ubicaciones y causas de las rebabas, prevenir su reaparición y decidir las condiciones de desbarbado. La medición de la altura de rebabas tridimensionales mediante sistemas convencionales de medición de perfiles o microscopios plantea los siguientes problemas.

Problemas en la medición de la altura y la forma de las rebabas mediante un sistema de medición de perfiles

Problemas en la medición de la altura y la forma de las rebabas mediante un sistema de medición de perfiles
Problemas en la medición de la altura y la forma de las rebabas mediante un sistema de medición de perfiles

La medición de la altura de las rebabas mediante un sistema de medición de perfiles plantea los siguientes problemas:

  • El trabajo de medición requiere mucho tiempo, incluido el tiempo para fijar el blanco a una plantilla y nivelarlo. También se requieren conocimientos y habilidades relacionados con el uso de sistemas de medición de perfiles para nivelar un objetivo con precisión.
  • Al medir rebabas en lugares empotrados, resulta difícil trazar la posición de medición deseada con el lápiz óptico. Incluso un ligero desplazamiento del lápiz óptico provoca variaciones en los valores medidos.
  • Es difícil trazar una línea de perfil que pase por el punto máximo de un blanco cilíndrico.
  • El lápiz óptico se mueve hacia arriba y hacia abajo en un arco centrado en el fulcro del brazo del lápiz óptico, y la punta del lápiz óptico también se mueve en la dirección del eje X. Esto produce error en los datos del eje X.

Problemas en la medición de la altura y la forma de las rebabas mediante microscopio

Problemas en la medición de la altura y la forma de las rebabas mediante microscopio

A diferencia de los sistemas de medición de perfiles, los microscopios pueden captar información "superficial". La anchura de las ranuras puede medirse determinando la cantidad de movimiento de la plataforma y la profundidad también puede medirse determinando la cantidad de ajuste del enfoque. Sin embargo, la medición con microscopio plantea los siguientes problemas.

  • Cuando las rebabas en productos moldeados de plástico se observan a gran aumento, el estrecho campo de visión dificulta la identificación de toda la forma de la rebaba.
  • Debido a que la medición depende del ojo humano, los resultados varían en función del operador.
  • Dado que los microscopios no están concebidos originalmente como instrumentos de medición, es posible que no puedan cuantificar los resultados de las mediciones ni proporcionar valores de medición fiables.

Solución a los problemas de medición de la altura de las rebabas

Los productos moldeados de plástico y las rebabas que se forman en ellos tienen formas tridimensionales, lo que dificulta su medición precisa con los métodos de medición convencionales. El hecho de que la medición requiera destreza, además de mucho tiempo y trabajo, es también un gran problema.

Para resolver estos problemas en la medición de la altura de las rebabas, KEYENCE ha desarrollado el perfilómetro óptico 3D de la Serie VR.
La Serie VR captura con precisión la forma tridimensional de toda la superficie del objetivo sin entrar en contacto con él. El escaneado 3D del objeto en la plataforma puede completarse en tan solo un segundo para obtener una medición de alta precisión de la forma 3D. Es capaz de realizar mediciones instantáneas y cuantitativas sin errores en los resultados de medición. Esta sección presenta algunas ventajas específicas de la Serie VR.

Ventaja 1: medición completa en tan solo un segundo. La forma tridimensional de toda la superficie del objetivo puede captarse con precisión con una sola medición.

La Serie VR adquiere instantáneamente 800,000 puntos de datos de superficie con una sola exploración en tan solo un segundo. También se pueden trazar varias líneas de perfil, como líneas lineales, paralelas y perpendiculares, mediante operaciones sencillas e intuitivas en las ubicaciones deseadas de los datos de precisión. Como también es posible la medición precisa del perfil, los usuarios pueden adquirir al instante datos detallados que son indispensables para identificar las causas de las rebabas.

Incluso después de la medición, se puede realizar la medición del perfil de diferentes piezas utilizando datos de escaneado 3D de área amplia anteriores sin necesidad de ajustar y escanear de nuevo el objetivo.
Las irregularidades máximas y mínimas de la superficie (altura, profundidad) en la forma 3D adquirida se pueden mostrar en un mapa de colores para visualizar claramente las áreas defectuosas en todo el objetivo.

Además, los datos de medición de varios objetivos pueden compararse entre sí, y las condiciones deseadas pueden aplicarse a varios conjuntos de datos a la vez. El resultado es una reducción drástica de las horas de trabajo y una mayor eficacia laboral.

Ventaja 1: medición completa en tan solo un segundo. La forma 3D de toda la superficie del objetivo puede capturarse con precisión con una sola medición.

Ventaja 2: capacidad de inspección y medición de rebabas en un área amplia.

En las inspecciones de rebabas, a menudo es necesario identificar la altura máxima de rebaba. Dado que la ubicación de la rebaba más alta difiere con cada objetivo individual, es necesario adquirir datos para toda el área de medición. La Serie VR puede medir un área amplia (hasta 11.81 × 5.91 pulg.), lo que permite una medición rápida y precisa del pico de rebaba mediante una sencilla operación.

Ventaja 2: capacidad de inspección y medición de rebabas en un área amplia.

La medición de formas 3D puede realizarse fácilmente con solo colocar el objetivo en la plataforma y presionar un botón. Dado que el ajuste automático de la posición es posible a partir de los datos de las características del objetivo, no se requiere una nivelación o posicionamiento estrictos. Esta serie también incluye la primera función de medición inteligente del sector, que configura automáticamente el rango de medición y mueve la plataforma en función del tamaño del objetivo. Esto elimina el trabajo que se requería para establecer la longitud de medición y el rango Z.

La gran variedad de herramientas de ayuda permite una configuración sencilla e intuitiva de las condiciones de medición deseadas.
Además de su fácil configuración, las herramientas de asistencia permiten que el sistema sea manejado fácilmente incluso por principiantes, haciendo posible que incluso los operadores que no estén familiarizados con la medición realicen mediciones precisas en tan solo un segundo. Además de fines como la investigación, el desarrollo y las pruebas de moldes, esto permite aumentar fácilmente el número de muestras o realizar análisis de tendencias para mediciones e inspecciones durante la producción comercial.

Ventaja 2: capacidad de inspección y medición de rebabas en un área amplia.

Resumen

La Serie VR puede medir formas de objetivos 3D de forma precisa e instantánea mediante escaneado 3D de alta velocidad sin entrar en contacto con el objetivo. Además de la medición en 3D de todo el producto moldeado en plástico, la Serie VR puede completar mediciones difíciles, como la altura de las rebabas finas y las formas de irregularidad de la superficie, en tan solo un segundo.

El uso de la Serie VR resuelve todos los problemas de medición que plantea la medición convencional.

  • La altura máxima y las formas de las rebabas en un área amplia (hasta 11.81 × 5.91 pulg.) pueden visualizarse en un mapa de colores.
  • Una vez finalizada la exploración, puede realizarse en cualquier momento la medición del perfil de cualquier pieza y la comparación de varios conjuntos de datos.
  • Sin necesidad de posicionamiento u otro tipo de preparación, la medición puede realizarse simplemente colocando el objetivo en la plataforma y presionando un botón. Esto elimina la necesidad de asignar un operador especializado para los trabajos de medición.
  • Dado que las formas 3D pueden medirse fácilmente a altas velocidades con gran precisión, es posible medir un gran número de muestras en poco tiempo. Esto es útil para mejorar la calidad.
  • De este modo se elimina la variación derivada de factores humanos, lo que hace posible una verdadera medición cuantitativa.

Este sistema permite realizar comparaciones con datos CAD y analizar fácilmente datos como la distribución dentro de las tolerancias. Además de la investigación, el desarrollo y las pruebas de moldes, puede utilizarse eficazmente en una amplia gama de situaciones en los lugares de trabajo de moldeo de plásticos, incluidas las inspecciones de muestreo tras el inicio de la producción comercial y el análisis de causas cuando se producen defectos.