Refrigeración desequilibrada

de la pared del molde a su centro puede causar tensiones residuales inducidas térmicamente. Además, puede producirse una tensión residual térmica asimétrica si la velocidad de enfriamiento de las dos superficies no está equilibrada. Este enfriamiento desequilibrado dará lugar a un patrón de tensión-compresión asimétrico en la pieza, provocando un momento de flexión que tiende a causar el alabeo de la pieza. Esto se ilustra en la figura 3. En consecuencia, las piezas con espesores no uniformes o zonas mal enfriadas son propensas a un enfriamiento desequilibrado y, por tanto, a tensiones térmicas residuales. En el caso de piezas moderadamente complejas, la distribución de las tensiones residuales inducidas por el calor se complica aún más por la falta de uniformidad del grosor de la pared, la refrigeración del molde y las limitaciones de éste a la libre contracción.

FIGURA 3. La tensión residual térmica asimétrica causada por un enfriamiento desequilibrado a lo largo del espesor de la pieza moldeada provoca el alabeo de la pieza.

Densidades de congelación variables

La figura siguiente ilustra la variación de las densidades de congelación provocada por el historial de la presión de envasado.

Perfil de temperatura

La figura de la izquierda muestra el perfil de temperatura en un punto de la pieza. A efectos ilustrativos, la pieza se divide en ocho capas iguales a lo largo de su espesor. El perfil muestra la temperatura en el instante de solidificación (congelación) de cada capa (t1 a t8). Obsérvese que el material comienza a solidificarse a partir de las capas exteriores y que la interfaz congelada se desplaza hacia el interior con el tiempo.

Traza de presión

La figura central muestra un historial de presión típico, con los niveles de presión (P1 a P8) a medida que se solidifica cada capa. En general, la presión aumenta gradualmente durante el llenado, alcanzando un máximo en la fase inicial del empaquetado, y después empieza a disminuir debido al enfriamiento y a la congelación de la compuerta. En consecuencia, el material de las capas exteriores y de las capas centrales se solidifica cuando el nivel de presión es bajo, mientras que las capas intermedias se congelan cuando la presión de empaquetamiento es alta.

Volumen específico congelado

La figura de la derecha muestra el trazado del volumen específico de la capa 5 en un gráfico pvT y los volúmenes específicos finales congelados de todas las capas, marcados por los círculos sólidos numerados.

FIGURA 4. Factores que influyen en el desarrollo del volumen específico "congelado
Contracción diferencial

Dados los volúmenes específicos congelados, las distintas capas se contraerán de forma diferente, según las curvas pvT que rigen el comportamiento de contracción del material. Hipotéticamente, si cada capa se desprendiera de las demás (como se muestra en la figura 5), los elementos materiales de la figura de la izquierda se habrían encogido como los de la figura del centro. En este caso, las capas intermedias tienden a encogerse menos que las demás debido a su menor volumen específico congelado (o, lo que es lo mismo, a su mayor densidad congelada). En realidad, todas las capas están unidas. Por lo tanto, el resultado final será una distribución de la contracción comprometida, con las capas intermedias comprimidas y las capas exteriores y centrales estiradas.