Limpieza de Moldes

Los moldes utilizados en la producción de artefactos de caucho en cualquiera que sea el proceso ocupado, después de un número variable de períodos de operación, terminan con las superficies de moldeo más o menos sucias. Esta suciedad, se no se remueve en tiempo adecuado, da a los artefactos vulcanizados una mala apariencia superficial y puede comprometer el correcto funcionamiento de las partes móviles.

La suciedad que se forma es de varios tipos y posee diferentes niveles de adhesión a la superficie del molde. Las causas de su aparecimiento están relacionadas con varios aspectos como sean:

Si la condición del molde no permite obtener artefactos vulcanizados en conformidad con los requisitos, hay que interrumpir la operación y remover el molde para limpieza. Este principio se debe contemplar en procedimiento, debe estar bien sistematizado y se debe cumplir con rigor. De igual manera deben existir procedimientos de limpieza, también debidamente sistematizados, para los varios tipos de moldes, por forma a que los moldes sean efectivamente limpios. Los procesos de limpieza no pueden ser de forma alguna abreviados; esto puede originar problemas que pueden obligar a operaciones suplementarias de limpieza y/o reparaciones quizás bien más demoradas. La existencia de estos procedimientos va a proporcionar, seguramente, la reducción del número de horas dedicadas a operaciones de limpieza y en eventuales operaciones de reparación.

Los procedimientos deben definir varios tipos de limpieza, tales como:

El proceso y el material o materiales utilizados en la limpieza de los moldes deben ser convenientemente seleccionados. Por regla, cuando se trata de materiales abrasivos, el proceso de limpieza puede ser un proceso de desgaste de las cavidades del molde; apenas hay que remover la incrustación de suciedad. Por eso, se necesita seleccionar rigorosamente los procesos y materiales para que de la operación no resulten alteraciones dimensionales en las cavidades ni siquiera que sean creadas holguras en partes móviles.

 

Procesos de limpieza

Existen actualmente diversas técnicas para la limpieza de los moldes que pasaremos a analizar.

 

Limpieza manual

El proceso de limpieza manual, aunque más tardado y costoso, sigue siendo utilizado. Es sobre todo utilizado en la limpieza de moldes más susceptibles de acciones corrosivas y en los casos en que las incrustaciones son más difíciles de remover. Si no se hace con cuidado, el riesgo de dañar el molde (sobre todo su superficie) es grande. Así, solo se debe ejecutar por personal con mucha experiencia.

En este proceso de limpieza se utilizan materiales abrasivos (varios tipos de lijas, en hoja o en tubo), limas de fibra cerámica, escobas rotativas, pastas abrasivas, (por ejemplo, pastas diamantadas), medios muchas veces coordinados con la acción de líquidos de limpieza, normalmente utilizados en la forma de pulverizados o por inmersión en solvente.

 

Limpieza con chorro de materiales abrasivos

En este proceso se utiliza un chorro de material abrasivo, como, por ejemplo, arena, vidrio molido, trozos de materiales plásticos, cascara de nuez, etc. Se proyectan estos materiales a alta velocidad sobre las superficies a limpiar, por la acción de un fluido (aire comprimido o agua bajo presión) y su impacto en la superficie del molde tiende a remover la incrustación existente.

 

Limpieza con chorro de hielo seco

Proceso patentado en 1947, tan solo en 1988 se empezó a utilizar en la limpieza de moldes. En este proceso de limpieza se utiliza un chorro del llamado hielo seco, que, al final, son pequeños trozos de CO₂ sólido, proyectados contra la superficie a limpiar, en una corriente de aire comprimido.

El proceso de limpieza por chorro de hielo seco es muy similar al proceso de limpieza con chorro de materiales abrasivos. Pero hay una dupla ventaja en ocupar CO₂ sólido o gránulos de hielo seco. En primero puesto, la temperatura muy baja de los gránulos de hielo seco (< -78,5°C) provoca la congelación y la contracción de la incrustación, de eso resulta su fácil desprendimiento de la superficie del molde. En segundo puesto, como los gránulos de hielo seco se subliman rápidamente, esto significa que tan solo se quedan en la superficie del molde los residuos de la incrustación a eliminar. Como en su contra presenta el hecho de que las bajas temperaturas originan procesos de oxidación, por acumulación de humedad. Es también un proceso muy escandaloso (105 dB).

 

Limpieza con ultrasonidos

Este proceso ocupa ultrasonidos de elevada frecuencia (20.000 Hz o superior). El generador de ultrasonidos está conectado a pequeños transductores que están instalados en un tanque, el cual contiene un fluido de limpieza, constituido generalmente por un detergente en una solución acuosa alcalina (por ejemplo, hidróxido de sodio) o una solución acuosa acida (por ejemplo, ácido cítrico). Las vibraciones originadas por los transductores crean burbujas microscópicas, que son impulsadas contra la superficie del molde a limpiar, con una fuerza que se traduce en una presión superior a 500 kg/cm²; la energía libertada en el choque de estas burbujas con la superficie del molde es suficiente para remover la película de suciedad.

 

Limpieza con rayos laser

Este proceso de limpieza de moldes tuvo un grande incremento en la década de 90. La producción de radiación laser (Light Amplification by Stimulated Emission of Radiation) fue iniciada en 1960 (Theodore Harold Maiman). Se trata de una radiación electromagnética, con un largo de onda muy bien definido, que se encuentra en el espectro de la luz visible y con característica monocromática. En la Figura 39 se muestra el principio de funcionamiento de un láser.

Figura 39 – Principio de funcionamiento del laser

 

En la Figura 40 se muestra, de forma esquemática, el principio de funcionamiento de este proceso de limpieza.

Figura 40 – Limpieza de molde con haz láser

 

El tipo de láser que más se utiliza en este tipo de operación es el que posee, como medio activo, un rubí sintético de itrio y aluminio, dopado con iones de neodimio (Nd³⁺) (Nd-YAG – Neodimium Ytrium-Aluminium Granat), en barra cilíndrica, con una potencia máxima de 2kW, pulsada (a 200.000 pulsaciones por segundo) y un largo de onda alrededor de 1 mm.

Como la incrustación absorbe la energía del rayo láser, cuando este impacta la superficie a limpiar se forma plasma y la incrustación se evapora o se fragmenta por una gran subida de su temperatura. Si el sistema es aspirado, las partículas del residuo, los humos y los contaminantes vaporizados son recogidos y la superficie del substrato se queda completamente limpia. Como el metal del substrato reflecte la energía recibida, no se calienta.

Esta moderna técnica láser presenta muchas ventajas relativamente a los otros procesos de limpieza. Algunas de sus ventajas son:

Limpieza con plasma electrolítico

Este proceso emergente de limpieza de moldes combina dos tipos de procesos: una electrólisis y una descarga eléctrica. Se trata de un proceso amigo del medioambiente pero que, por la dificultad en remover las incrustaciones de más espesor, no ha tenido, hasta el momento, grandes posibilidades de ser una opción razonable.

En este proceso (Figura 41), el molde es inmerso en un electrolito (solución acuosa de bicarbonato de sodio a 14%), donde se establece una diferencia de potencial eléctrico entre el molde y otro electrodo. Este electrodo tiene el particular de ser perforado, para permitir una buena circulación del electrolito. En esta fase ocurre la liberación de gases, tales como dióxido de carbono (CO₂) y hidrogeno (H₂).

Figura 41 – Limpieza de moldes con plasma electrolítico

 

En seguida, al lograr la tensión V₁, se provoca una descarga eléctrica, o en el propio molde o en su cercanía. Manteniendo la subida de tensión, se verifica que la intensidad de corriente baja rápidamente, pero la intensidad de plasma así formado sube también rápidamente y acurre la formación de una especia de un sobre de plasma que involucra el molde. La intensidad llega a un valor mínimo (tensión V₂). El ajuste de las condiciones y la descarga eléctrica se efectúan en el intervalo de tensión V₁ – V₂.

Ejemplo de condiciones operacionales en procesos de limpieza de moldes:

El proceso origina un valor de rugosidad, R_a, de aproximadamente 3,5 micrón.

 

Recordatorio:

Rugosidad Media (R_a): media aritmética de todos los valores de ordenadas Z(x), que son los alejamientos de los puntos del perfil de rugosidad con relación a la línea media, dentro del largo de evaluación l_m.