Capítulo 25-3, Tensión residual, molde de inyección de porcelana

FIGURA 5. Surgen tensiones residuales variables y la pieza se deforma a medida que capas de diferente volumen específico congelado interactúan entre sí.

Tensión residual inducida por el proceso frente a tensión residual en la cavidad

Los datos de tensiones residuales inducidas por el proceso son mucho más útiles que los datos de tensiones residuales en la cavidad para la simulación de moldeo. A continuación se definen los dos términos, junto con un ejemplo que ilustra la diferencia entre ellos.

Tensión residual inducida por el proceso

Tras la expulsión de la pieza, se liberan las restricciones de la cavidad del molde y la pieza queda libre para encogerse y deformarse. Después de alcanzar un estado de equilibrio, la tensión restante en el interior de la pieza se denomina tensión residual inducida por el proceso o, simplemente, tensión residual. La tensión residual inducida por el proceso puede ser inducida por flujo o térmica, siendo esta última el componente dominante.

Tensión residual en la cavidad

Mientras la pieza está todavía constreñida en la cavidad del molde, la tensión interna que se acumula durante la solidificación se denomina tensión residual en la cavidad. Esta tensión residual en la cavidad es la fuerza que provoca la contracción y el alabeo de la pieza después de la inyección.

Ejemplo

La distribución de la contracción descrita en Alabeo debido a la contracción diferencial conduce a un perfil de tensión residual inducida térmicamente para una pieza expulsada, como se muestra en la figura inferior izquierda. El perfil de tensión de la figura superior izquierda es la tensión residual dentro de la cavidad, en la que la pieza moldeada permanece constreñida dentro del molde antes de la expulsión. Una vez que se expulsa la pieza y se libera la fuerza constreñida del molde, la pieza se encogerá y alabeará para liberar la tensión residual incorporada (generalmente tensión de tracción, como se muestra) y alcanzar un estado de equilibrio. El estado de equilibrio significa que no hay ninguna fuerza externa ejerciendo sobre la pieza y que las tensiones de tracción y compresión sobre la sección transversal de la pieza deben equilibrarse entre sí. Las figuras de la derecha corresponden al caso de un enfriamiento no uniforme a lo largo del grosor de la pieza, lo que provoca una distribución asimétrica de la tensión residual.

FIGURA 6. Perfil de tensiones residuales en la cavidad (arriba) frente a perfil de tensiones residuales inducidas por el proceso y forma de la pieza tras la expulsión (abajo).

Reducción de la tensión residual inducida por el calor

Las condiciones que conducen a un empaquetamiento suficiente y a temperaturas más uniformes de la pared del molde reducirán las tensiones residuales inducidas térmicamente. Entre ellas se incluyen:
- Presión y duración adecuadas
- Enfriamiento uniforme de todas las superficies de la pieza
- Espesor uniforme de la sección de pared