MX2012012178A - Metodo para fabricar un molde con pasajes de enfriamiento de conformacion. - Google Patents

Abstract

Un método para producir un pasaje de enfriamiento de conformación en un molde de producción de partes y un molde proporcionado con dicho pasaje de enfriamiento de conformación; el pasaje de enfriamiento de conformación es producido creando un número de canales abiertos en una superficie de moldeo de un molde de interés, los canales sustancialmente conformándose al contorno de la superficie de moldeo; una soldadura por puenteo formada de una pluralidad de cordones de soldadura conectados es generada en cada canal para abarcar y sellar cada canal mientras se encierra un pasaje abierto en el fondo del mismo; el resto de cada canal por encima de su soldadura por puenteo es rellenado, tal como mediante soldadura, y el área de cada canal es posteriormente dimensionada para conformarse con los contornos de la superficie de moldeo que rodea ese canal; un pasaje de enfriamiento de conformación de sub-superficie entonces es formado en el molde.

Description

METODO PARA FABRICAR UN MOLDE CON PASAJES DE ENFRIAMIENTO DE CONFORMACION CAMPO DE LA INVENCION La presente invención está dirigida a un método de fabricación de moldes. De manera más particular, la presente invención está dirigida a un método para fabricar un molde de producción de partes que tiene pasajes de enfriamiento de conformación que mejoran el enfriamiento del molde.

ANTECEDENTES DE LA INVENCION Se conocen varios tipos de moldeo de partes. Por ejemplo, partes de plástico son comúnmente producidas a través de moldeo por inyección y otras técnicas de moldeo. De particular interés aquí son aquellas técnicas de moldeo en donde la temperatura del molde debe ser controlada, tal como mediante enfriamiento para considerar la acumulación de calor generado por la inyección u otra introducción al mismo de material de moldeo fundido (por ejemplo, plástico fundido) . El método de la presente invención también puede ser utilizado con aplicaciones de moldeo en donde se requiere el calentamiento del molde, no obstante, aquí se analizará solamente el enfriamiento para propósitos de simplicidad.

Comúnmente, el enfriamiento del molde se ha logrado mediante la perforación de una serie de canales de enfriamiento interconectados dentro del molde y haciendo circular un fluido de enfriamiento, tal como agua, a través de los canales de enfriamiento. Dichos canales de enfriamiento con frecuencia son perforados en un molde desde un lado posterior (de montaje) de un molde, pero canales de conexión también pueden emanar desde otras superficies. Además de una entrada (s) y salida (s), normalmente se insertan aberturas al exterior del molde para evitar la fuga no intencionada de fluido de enfriamiento. El fluido de enfriamiento típicamente es pasado a través de un intercambiador térmico u otro dispositivo con la capacidad para remover calor del fluido para reducir su temperatura después de su salida de un molde.

Aunque esta técnica generalmente puede ser efectiva para reducir la temperatura de molde promedio general, esto no sin que ocurran problemas. Un problema de este tipo es el enfriamiento no uniforme que típicamente resulta. De manera más particular, la técnica conocida de circulación del fluido de enfriamiento a través de los canales de enfriamiento perforados frecuentemente tiene como resultado un mayor enfriamiento de ciertas partes del molde que otras. En consecuencia, un molde enfriado de esta manera puede tener disparidades de temperatura que puede afectar negativamente los tiempos del ciclo de partes, calidad de partes, etc.

Otro problema con esta técnica de enfriamiento de molde conocida es su incapacidad para hacer circular el fluido de enfriamiento cerca de la superficie de moldeo real de un molde, al menos no de una manera uniforme. Tal como lo podrán entender aquellos expertos en la técnica, la mayoría de las superficies de moldeo tienen una forma contorneada, frecuentemente, una forma altamente contorneada. Infortunadamente, tal como resultará aparente, es virtualmente imposible crear un conjunto de canales de enfriamiento perforados que pueden imitar los contornos de la superficie de moldeo. Debido a esto, la superficie de moldeo comúnmente es una porción de un molde que es enfriada de manera no uniforme utilizando técnicas de enfriamiento de molde conocidas.

La superficie de moldeo de un molde está también sujeta al mayor grado de calentamiento debido a su contacto directo con el material de moldeo fundido. Por lo tanto, aunque el uso de canales de enfriamiento perforados puede ser razonablemente efectivo para enfriar una porción de un molde a través de la cual pasan los canales de enfriamiento, dicha técnica no es particularmente efectiva para enfriar de manera eficiente la superficie de moldeo de un molde.

En consecuencia, debiera ser aparente que seria conveniente una técnica de enfriamiento que pueda enfriar de manera más uniforme y más eficiente un molde y, particularmente, una superficie de moldeo de un molde. El método de la presente invención permite la fabricación de un molde con dichas características de enfriamiento mejoradas.

SUMARIO DE LA INVENCION La presente invención está dirigida a una técnica para fabricar un molde de producción de partes que tiene pasajes de enfriamiento de conformación. Dicho molde puede incluir, sin limitación, inyección de plástico, compresión, formación por soplado o molde de formación por vacío, o un molde de vaciado de metal (troquel) . De manera más general, la técnica de la presente invención puede ser utilizada con una variedad de procesos que utilizan formas preestablecidas en cooperación para crear un objeto a partir de un suministro provisto de material, en donde dicho proceso requiere control de temperatura.

De acuerdo con la presente invención, un molde es abastecido con pasajes de enfriamiento que se ajustan sustancialmente a la forma de la superficie de moldeo del molde, permitiendo así un enfriamiento más uniforme de la superficie de moldeo de lo que ha sido previamente posible.

El método de la presente invención también puede impartir un molde con pasajes de enfriamiento que están ubicados cerca de la superficie de moldeo de un molde, mejorando asi la eficiencia del enfriamiento con respecto a la superficie de moldeo del molde.

El método de la presente invención es practicado primero produciendo un molde que tenga una superficie de moldeo con sustancialmente el contorno deseado. La superficie de moldeo no necesita estar en la condición final, pero al menos debiera mostrar sustancialmente el contorno deseado de la superficie terminada.

A continuación, uno o más canales abiertos son colocados en la superficie de moldeo del molde utilizando un cortador CNC o una de otras técnicas diversas conocidas por aquellos expertos en la técnica, tal como pero no limitado a, vaciado de acero, forja, ranurado por arco, etc. Los canales de preferencia se ajustan sustancialmente al contorno de la superficie de moldeo en donde son cortados. Los canales pueden ser de diverso número, ancho, profundidad, forma y patrón, tal como habría sido determinado previamente para proporcionar el enfriamiento adecuado a la superficie de moldeo cuando fluido de enfriamiento es circulado sustancialmente a través de la misma.

Una vez que los canales abiertos han sido cortados en la superficie de moldeo, un proceso de soldadura 3-D, tal como un proceso de soldadura TIG, IG, Stick o GAS es utilizado para producir soldaduras por puenteo que sellan cada canal. Una técnica particularmente bien adecuada para crear dicha soldadura por puenteo es un proceso de soldadura TIG robótica 3-D. En cualquier caso, el proceso de soldadura 3-D seleccionado produce una serie de pequeños cordones de soldadura que, juntos, abarcan el ancho de un canal y sirven para formar una tapa de sellado. Esta soldadura por puenteo es producida a cierta distancia del fondo del canal de corte para dejar un área abierta de pasaje de enfriamiento por debajo de la soldadura por puenteo.

Una vez que se completa la operación de soldadura por puenteo, la porción superior de cada canal abierto restante es llenada, tal como mediante soldadura, y el exceso de material de relleno es posteriormente maquinado o de otra manera dimensionado al contorno de la superficie de moldeo circundante. De preferencia, la superficie de moldeo es posteriormente proporcionada con una Clase A o acabado similar que coloca la superficie de moldeo en condición para formar apropiadamente una parte moldeada.

Una vez que se completa la soldadura, lineas de enfriamiento pueden ser conectadas al molde en un punto de entrada y salida a propósito asociado con el pasaje (s) de enfriamiento. El fluido de enfriamiento entonces se puede hacer circular a través de los pasajes de enfriamiento abiertos que permanecen debajo de la superficie de moldeo. Debido a que los pasajes de enfriamiento restantes se ajustan sustancialmente a y residen cerca de la superficie de moldeo, el enfriamiento de la superficie de moldeo se logra de manera más uniforme y eficiente de lo. que ha sido posible con técnicas previamente conocidas.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS Además de las características antes mencionadas, otros aspectos de la presente invención serán fácilmente aparentes a partir de las siguientes descripciones de las figuras y modalidades ejemplares, en donde números de referencia similares a través de las diversas vistas se refieren a características idénticas o equivalentes, y en donde: La figura 1 es una vista transparente que muestra un pasaje de enfriamiento en circuito que corre a través de un medio molde ejemplar de un molde de producción de partes; La figura 2 es una vista en sección transversal tomada a lo largo de la línea 2-2 de la figura 1, mostrando un número de canales abiertos cortados en la superficie de moldeo del medio molde durante un paso de un método de la presente invención, a fin de formar el pasaje de enfriamiento en circuito de la figura 1; La figura 3a es una vista en sección transversal agrandada de uno de los canales abiertos de la figura 2, con una soldadura de puenteo colocada en el mismo en un paso posterior para formar un pasaje de enfriamiento encerrado subyacente; La figura 3b es una vista en sección transversal que muestra el canal previamente abierto de la figura 3a completamente llenado para formar un pasaje de enfriamiento sellado; y La figura 4 muestra el medio molde de la figura 2 con el pasaje de enfriamiento de conformación de la figura 1 completamente formado en el mismo después de la terminación de un método de formación de pasajes de enfriamiento de la presente invención.

DESCRIPCION DETALLADA DE LA INVENCION En la figura 1 se ilustra una vista plana transparente de un medio molde ejemplar 5 que tiene un pasaje de enfriamiento de conformación de sub-superficie 10 formado de acuerdo con la presente invención. Aunque el medio molde 5 y el pasaje de enfriamiento 10 solamente se pueden mostrar aquí en dos dimensiones, se debiera entender, y es más fácilmente aparente en las figuras 2-4, que el medio molde generalmente también tendría una forma contorneada en una tercera dimensión en lugar de la forma plana aquí comunicada. Es decir, aunque la porción del medio molde 5 que recubre el pasaje de enfriamiento 10 puede ser plana, es más probable que tenga al menos cierto contorno.

Tal como se muestra en la figura 1, este pasaje de enfriamiento particular 10 sigue una trayectoria de circuito a través del medio molde 5, desde una entrada de refrigerante 15 a una salida de refrigerante 20. La trayectoria particular seguida por el pasaje de refrigerante 10 en esta modalidad es proporcionada para propósitos de ilustración solamente, y la presente invención no queda limitada a algún despliegue de pasaje de refrigerante particular. De manera similar, el tamaño y separación de las secciones de pasaje de refrigerante y la separación entre las mismas también pueden variar según sea necesario para proporcionar el efecto de enfriamiento deseado. Además, aunque solamente se muestra y describe aquí un pasaje de refrigerante, también se debiera observar que una porción determinada de un molde puede tener una pluralidad de pasajes de refrigerante individuales.

En las figuras 2-4 se ilustra un método para crear el pasaje de refrigerante 10 en el medio molde 5. Tal como se puede entender a partir de una revisión de la figura 2, una serie de canales abiertos interconectados 25 son cortados primero en una superficie de moldeo 30 del medio molde 5. Los canales 25 pueden ser colocados en el medio molde 5 a través de cualquiera de diversas técnicas tales como, por ejemplo, con un aparato de maquinado CNC, o a través de cualquiera de las otras técnicas antes mencionadas o de otra manera conocidas en la técnica.

Los canales 25 son de cierto ancho predeterminado y se extienden a cierta profundidad predeterminada por debajo de la superficie de moldeo, tal como generalmente se calcularía con base en características físicas del molde, el material que será moldeado, el grado de enfriamiento deseado, etc. Dichas técnicas de diseño de enfriamiento son muy conocidas por aquellos expertos en la técnica, y todas esas técnicas, manuales y basadas en computadora, pueden ser utilizadas en conjunto con la presente invención.

Tal como se muestra de manera más clara en las figures 3a-3b, una vez que los canales abiertos 25 han sido cortados en la superficie de moldeo 30 del medio molde 5, se utiliza un proceso de soldadura 3-D, tal como un proceso de soldadura TIG, MIG, Stick o GAS para producir una soldadura por puenteo 35 dentro de cada canal. Por ejemplo, para este propósito se puede emplear un proceso de soldadura TIG robótico 3-D. El proceso de soldadura 3-D produce una serie de pequeños cordones de soldadura conectados 40 que, juntos, abarcan el ancho del canal 25 y sirven para sellar el canal. Aunque solamente se muestran tres cordones de soldadura individuales 40 para puentear el canal 25 para propósitos de claridad, se debiera entender que en este aspecto se pudiera requerir un mayor número de cordones de soldadura individuales. Esta soldadura por puenteo 35 es producida a cierta distancia del fondo del canal 25 para encerrar un pasaje de enfriamiento abierto 45 por debajo de la soldadura por puenteo.

Tal como se ilustra en las figuras 3b y 4, una vez que cada operación de soldadura por puenteo es completada, el área abierta de cada canal 25 por arriba de la soldadura por puenteo 35 es llenada. En esta modalidad particular, el área abierta de cada canal 25 por arriba de la soldadura por puenteo 35 es llenada con material de soldadura 50. El uso de otros rellenadores también puede ser posible, tal como, por ejemplo, epoxias.

De acuerdo con el método de la presente invención, los canales cortados en un molde típicamente serán rellenados con material de soldadura 50 hasta que el material de soldadura se extiende al menos ligeramente por arriba de la superficie de moldeo del medio molde. Después que el resto de los canales 25 están apropiadamente llenados con material de soldadura 50, el exceso de material de soldadura es maquinado o de otra manera dimensionado al contorno de la superficie de moldeo circundante 30, tal como también se muestra en la figura 3b. De preferencia, la superficie de moldeo 30 es posteriormente proporcionada con un acabado Clase A o acabado similar que coloque la superficie de moldeo en condición para formar apropiadamente una parte moldeada. Tal como mejor se puede observar en la figura 4, el uso de la soldadura de puente 35 antes mencionada y posterior relleno de canales 25 cortados en la superficie de moldeo 30 del medio molde 5 permite la producción de una superficie de moldeo sólida con un pasaje de refrigerante abierto subyacente 10.

Un pasaje de refrigerante producido en un molde a través de un método de la presente invención se puede conectar a una fuente de refrigerante en una manera similar a aquélla de otras técnicas de enfriamiento de moldes conocidas. Para ese fin, un pasaje de refrigerante de la presente invención puede ser construido con un extremo de entrada y un extremo de salida que son accesibles desde el exterior de un molde. Dicha construcción ejemplar es representada en la figura 1.

Se puede entender a partir de la descripción anterior y las figuras acompañantes que un método de la presente invención permite la formación de pasajes de enfriamiento de conformación de sub-superficie en moldes de producción de partes. Estos pasajes de enfriamiento pueden conformarse sustancialmente al contorno de la superficie de moldeo de un molde determinado y pueden residir cerca de la superficie de moldeo para proporcionar un enfriamiento efectivo y eficiente del mismo. Debido a que un pasaje de enfriamiento producido sustancialmente se conforma a, y reside cerca de la superficie de moldeo, el enfriamiento de la superficie de moldeo se logra de manera más uniforme y eficiente que con técnicas previamente conocidas.

El método de la presente invención puede ser utilizado en diversos tipos de moldes. Por ejemplo, el método de la presente invención puede ser utilizado para producir pasajes de enfriamiento de conformación en moldes de inyección de plástico a través de los cuales se hace circular el fluido de enfriamiento. Sin embargo, tal como se describió anteriormente, un método de la presente invención también se puede utilizar para producir pasajes de enfriamiento de conformación en un molde de compresión de plástico, formación por soplado o formación en vacio, un troquel de metal fundido, y se puede utilizar con otros procesos de fabricación de temperatura controlada que emplean formas preestablecidas en cooperación para crear un objeto a partir de un suministro de material abastecido.

Además, aunque la presente descripción está dirigida a formar pasajes para hacer circular fluido de enfriamiento, aquí se ha aclarado y debiera ser aparente que el método de la presente invención también se puede emplear para formar pasajes de circulación de fluido de conformación en un molde o troquel, sin considerar si el fluido circulado es utilizado para enfriar o calentar el molde/troquel. Por lo tanto, aunque el método de la presente invención produce buenos resultados cuando se utiliza para producir pasajes de enfriamiento de molde de conformación para el enfriamiento de moldes, la presente invención no queda limitada a aplicaciones de enfriamiento de moldes.

Aunque algunas modalidades de la presente invención se describieron a detalle anteriormente, el alcance de la invención no se considerará limitado por dicha divulgación, y son posibles modificaciones sin apartarse del espíritu de la invención tal como se evidencia a través de las siguientes reivindicaciones .

Claims (11)

NOVEDAD DE LA INVENCION Habiendo descrito el presente invento, se considera como una novedad y, por lo tanto, se reclama como prioridad lo contenido en las siguientes: REIVINDICACIONES

1. - Un método para formar un pasaje de circulación de fluido de conformación en un molde de producción de partes, que comprende: crear una serie de canales abiertos en una superficie de moldeo de un molde de interés, la profundidad de dichos canales conformándose sustancialmente al contorno de dicha superficie de moldeo; colocar una soldadura por puenteo dentro de cada canal, dicha soldadura por puenteo abarcando y sellando cada canal y ubicada a cierta distancia de un fondo de cada canal para formar un pasaje encerrado en el fondo del mismo; llenar un volumen restante de cada canal por encima de dicha soldadura por puenteo para cerrar cada canal; y dimensionar una porción rellenada de cada canal para conformarse a dicha superficie de moldeo que rodea ese canal .

2. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho pasaje de circulación de fluido de conformación es formado en un molde de inyección de plástico .

3. - El método de conformidad con la reivindicación 1, que además comprende proporcionar una entrada y una salida a dicho pasaje de circulación de fluido de conformación, dicha entrada y salida accesibles desde un exterior de un molde para conexión a una fuente de fluido en circulación.

4. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho pasaje de circulación de fluido de conformación es un pasaje de enfriamiento para hacer circular fluido de enfriamiento.

5. - El método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque dicho volumen restante de cada canal por encima de dicha soldadura por puenteo es llenado por soldadura .

6. - Un método para formar un pasaje de enfriamiento de conformación en un molde de producción de partes, dicho pasaje de enfriamiento de conformación tiene una entrada y una salida, dicho método comprende: crear una serie de canales abiertos interconectados en una superficie de moldeo de un molde de interés, dichos canales sustancialmente conformándose al contorno de dicha superficie de moldeo; colocar una soldadura por puenteo dentro de cada canal, dicha soldadura por puenteo comprende una serie de cordones de soldadura conectados, dicha soldadura por puenteo abarcando y sellando cada canal y ubicada a cierta distancia desde un fondo de cada canal para formar un pasaje de enfriamiento encerrado en el fondo del miso; llenar un volumen restante de cada canal por encima de dicha soldadura por puenteo soldando para cerrar cada canal; y dimensionar una porción llenada por soldadura de cada canal para conformarse a dicha superficie de moldeo que rodea ese canal.

7. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicho pasaje de enfriamiento de conformación es formado en un molde de inyección de plástico.

8. - El método de conformidad con la reivindicación 6, caracterizado porque dicha entrada y salida son accesibles desde un exterior de un molde para conexión a una fuente de fluido en circulación.

9. - Un molde de producción de partes que tiene capacidades de enfriamiento mejoradas, que comprende: al menos un pasaje de enfriamiento de conformación ubicado subyacente a una superficie de moldeo que va a ser enfriada, al menos dicho pasaje de enfriamiento de conformación formado de: una serie de canales abiertos interconectados colocados en una superficie de moldeo de dicho molde, dichos canales conformándose sustancialmente al contorno de dicha superficie de moldeo, una soldadura por puenteo ubicada dentro de cada canal, dicha soldadura por puenteo comprende una serie de cordones de soldadura conectados, dicha soldadura por puenteo abarcando y sellando cada canal y ubicado a cierta distancia de un fondo de cada canal para formar un pasaje de enfriamiento encerrado en el fondo del mismo, y una pluralidad de cordones de soldadura que de manera sólida llenan un volumen restante de cada canal por encima de dicha soldadura por puenteo para cerrar cada canal, dichos cordones de soldadura en un extremo abierto de cada canal dimensionados para conformarse a dicha superficie de moldeo de dicho molde que rodea ese canal; una entrada asociada con al menos dicho pasaje de enfriamiento de conformación para recibir fluido de enfriamiento presurizado desde una fuente del mismo; y una salida asociada con al menos dicho pasaje de enfriamiento de conformación para expulsar fluido de enfriamiento a un dispositivo de remoción de calor después que dicho fluido de enfriamiento ha pasado a través de al menos dicho pasaje de enfriamiento de conformación.

10. - El molde de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque dicho molde es un molde de inyección de plástico.

11. - El molde de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque dicha entrada v salida de al menos dicho pasaje de enfriamiento de conformación son accesibles desde un exterior de dicho molde.