sistema de inyeccion de plasticos

TECNOLOGIA DE LOS

MATERIALES

PLASTICOS

Dosificación de una cantidad de material.

Fusión de este material en el sistema de

plastificación.

Inyección del material termoplástico en el molde.

Enfriamiento del material inyectado.

Desmoldeo de la pieza.

INYECCION Generalidades

Ventajas Ahorro de material.

Máxima exactitud de forma y de las piezas inyectadas.

Posibilidades de formación de orificios, refuerzos, ajustes y marcas, inserción de otros materiales.

Superficie lisa y limpia de las piezas inyectadas.

Buenas propiedades de resistencia a pesar de espesores de pared finos.

Rápida producción de gran cantidad de piezas en moldes duraderos.

Gran aprovechamiento del material empleado.

La pieza inyectada queda determinada por el molde en todas las dimensiones y superficies.

Desventajas

Poca resistencia mecánica.

Limitada resistencia al calor: la mayoría de los plásticos tienen temperatura admisible por debajo de 100 º C, la mayoría son combustibles.

Piezas plásticas no presentan estabilidad dimensional.

Resistencia al envejecimiento.

Las reparaciones en muchos casos son imposibles.

Alto costo de la materia prima.

Fases Generales

Dosificación del material Cantidad exacta

Carga en el cilindro de plastificación. Carga uniforme del material sólido.

Transporte y plastificación del material La meta del proceso de plastificación es llevar la masa

fundida y homogénea a un espacio en la parte delantera del cilindro y antes de la boquilla de inyección, con el propósito de tenerla lista y a disposición para ser inyectada.

Cierre del molde Se efectúa a alta y posteriormente a baja velocidad, como

también a baja presión.

Acercamiento del mecanismo de inyección.

Establecer perfecto contacto entre la boquilla y el bebedero

del molde.

Inyección del material

Curado del material bajo presión.

Retorno del mecanismo de inyección

Separación de la boquilla del bebedero del molde y el

retorno del mecanismo inyector.

Enfriamiento de la pieza en el molde.

Apertura del molde

Expulsión de la pieza.

Fases Generales

MAQUINAS DE INYECCIÓN

Según la disposición de los ejes

Horizontales

Verticales

Por el sistema de accionamiento

Manuales

Semiautomáticas

Automáticas

Por el sistema de plastificación

Máquinas de émbolo

Máquinas de husillo.

Moldeo por inyección asistido por gas:

La técnica se basa en la inyección de un gas inerte a alta presión a través de boquillas de inyección de gas ubicadas al interior del molde. El gas mas utilizado es el N2 y mediante la inyección del gas en el molde, este queda atrapado en el interior de la resina dando de esta manera la forma deseada en el producto.

Ventajas

Dependiendo del diseño del producto, se ahorra entre 3-50% de material

Se disminuye la presión de inyección, ya que el N2 contribuye con el empaquetamiento de la resina

Funciones de la unidad de inyección.

Alimentación.

Transporte.

Plastificación.

Dosificación.

Inyección.

Elementos principales de una unidad de inyección.

Husillo

Boquillas

Boquillas con válvulas

Boquilla tipo B

Boquilla libre o tipo C

El Husillo

El husillo tiene dos usos y tres funciones. Por eso tambien se llama tornillo reciprocante.

Hacia adelante:

Trabaja como el embolo de una jeringa:

Llena y compacta el plástico en la cavidad.

Hacia atras gira:

Transporta el plástico hacia adelante, lo compacta para quitarle el aire y por último lo homogeniza o si usa pigmento dispersará uniformemente el color.

El Husillo

Se distinguen geométricamente tres zonas:

Zona de alimentación o transporte: recibe el plástico en forma sólida, lo compacta y lo transporta.

Zona de fusión: lleva el material a un estado fundido.

Zona de dosificación: esta diseñada para mezclar y dar mayor homogeneidad, al igual que proveer un aumento de temperatura

Boquillas

Las boquillas se encuentran en la parte delantera del cilindro de plastificación.

Ella establece la conexión con el molde para dirigir el material al bebedero

El diámetro del canal de flujo en la boquilla depende del volumen de la cavidad del molde

En piezas de peso reducido (20 a 30 g) el orificio de la boquilla debe estar en un rango de 3 a 5 mm.

Para moldes mayores y piezas con distinto espesor de pared, pueden utilizarse boquillas con orificio de 6mm.

Unidad de Cierre

Las placas portamoldes de la máquina tienen un agujero en el centro con la finalidad de que se centre el molde en la máquina por medio del anillo de centrado. Con esto se garantiza que coincida el anillo de centrado del molde con respecto a la unidad de inyección (específicamente con la boquilla).

Placa Portamolde Fija.

Placa Portamolde Móvil.

Desmoldeo, Accionamiento, Fuerza de Cierre

Funciones de la unidad de cierre

Iniciar el trabajo del molde.

Abrir y cerrar el molde.

Aplicar fuerza de cierre, esta debe ser mayor a la fuerza interna originada en el molde debido a la inyección.

Dirigir el desmoldeo del producto

Tipos de unidades de cierre

Cierre por rodillera. simple o doble

Cierre por pistón hidráulico.

Cierre mixto rodillera - pistón.

Cierre hidromecánico o por pistón bloqueado.

Características técnicas

Unidad de inyección.

Diámetro del émbolo o tornillo inyector (mm).

Capacidad de plastificación de PS (kg./h).

Volumen máximo de inyección.

Presión específica máxima de inyección (Kg/cm2).

Rango de r.p.m. del tornillo o número de carreras del pistón.

Recorrido máximo del émbolo o tornillo.

Energía del sistema de plastificación (KW).

Zonas de regulación.

Características técnicas

Unidad de cierre

Fuerza de cierre máximo (Ton)

Superficie máxima a inyectar (cm).

Altura mínima del molde (mm).

Altura máxima del molde (mm)

Distancia entre columnas (mm)

Espesor máximo y mínimo del molde (mm)

Características técnicas

Unidad motriz

Potencia del motor eléctrico para la bomba hidráulica.

Capacidad del tanque de aceite (lt).

Cantidad de aceite por ciclo de trabajo.

Potencia del moto hidraúlico.

Parámetros del proceso Presión trasera o Contrapresión.

Presión que se opone al movimiento hacia atrás durante la plastificación del material. Esto se hace con el objeto de comprimir el polímero dentro del cilindro en la parte delantera y ayudar a eliminar vacíos y cavidades en el disparo.

Presión de equilibrio o de llenado. Presión que se utiliza en la máquina para empujar el

material dentro del molde.

Alta presión Esta comienza después del llenado volumétrico del molde.

Presión de mantenimiento Sirve para mantener durante el curado de la pieza, el relleno

que fue hecho por la post-presión.

Parámetros del proceso

Descompresión del fluido

Se lleva a cabo cuando el husillo ha llegado a su

posición trasera parada.

Temperaturas de la Unidad de inyección

Velocidad de Inyección

La velocidad lineal máxima del husillo durante la

inyección varia entre 0.72 y 0.83 m/s

Parámetros del proceso

Entre los materiales más utilizados en el proceso de

inyección se encuentran:

Poliestireno (PS)

Polietileno de baja y alta densidad(HDPE LDPE)

Polipropileno (PP)

Nylon poliamida (PA)

Cloruro de polivinilo (PVC)

Policarbonato (PC)

Problemas en el moldeo por Inyección

El diagnóstico de un problema debe

comenzar con cuatro revisiones básicas, las

cuales se deben realizar antes de efectuar

cualquier cambio en las variables del

proceso:

Problemas en el moldeo por Inyección

La Resina: puede ocurrir confusión entre resinas

diferentes

La máquina: la hoja de proceso es individual y

aplicable a una máquina específica.

Las condiciones de operación: los controles e

instrumentos de medición deben estar calibrados.

El molde: realizar disparos cortos.

Problemas en el moldeo por Inyección

Llenado deficiente de la cavidad.

Aparición de rebabas.

Defectos superficiales

Contaminación

Dificultad en la expulsión de la pieza.

Marcas de contracción (rechupes) y vacíos.

Problemas en el moldeo por Inyección

Alabeo o piezas deformadas.

Variaciones en las dimensiones de la pieza.

Variaciones en el peso de la pieza.

Fallas por grietas debido a esfuerzos “stress crack”.

Pobres propiedades mecánicas (impacto, tenacidad).

El Molde de Inyección

Es una herramienta compuesta por un conjunto de

mecanismos, provistos de una cavidad que da la

forma a un fluido plástico, con ayuda de presión y

temperatura, que cumple funciones mecánicas,

termodinámicas y reológicas (flujo del material

plástico) en forma repetitiva.

El Molde de Inyección

Las cavidades contienen la forma y dimensiones

necesarias para la obtención del producto.

Tipos de moldes:

Molde de dos placas. Consiste en dos placas, la

estacionaria que contiene a la cavidad y la móvil

conteniendo al macho. Una sola cavidad puede

tener entrada central, pero múltiples cavidades

deben tener entradas laterales.

El Molde de Inyección

Molde de tres placas. Permite la utilización de entradas

centrales para múltiples cavidades. En esta configuración,

cuando el molde inicia su abertura, la placa de la cavidad y

la placa móvil o de fuerza se abren simultáneamente

liberando el sistema de canales y rompiendo la entrada a la

cavidad, para de esta manera conseguir la obtención de la

pieza moldeada.

El Molde de Inyección

Molde de colada caliente. Es similar al molde de

tres placas, con la diferencia de que el mazarote y

los canales son mantenidos en estado fundido por

medio de calentadores eléctricos, de modo que el

sistema de canales no tiene que ser descargado con

la pieza moldeada, eliminando así el desperdicio de

material.

Clasificación de Moldes

Por numero de Placas

Por tipo de expulsión

Por tipo de Alimentación

Por forma de construcción

Por Numero de Cavidades

Clasificación de moldes por Numero de cavidades

Una Cavidad

Varias Cavidades

Cavidades en línea

Cavidades en círculos

Diversas Geometría

Clasificación de moldes por forma de construcción

Moldes mecanizados

Moldes fundidos

Moldes por galvanoplastia (Muestreos)

Moldes de resina Epóxica (Poca Prodc.)

Clasificación de moldes por tipo de alimentación

Canales Fríos

Canales Calientes

Canales Aislados

Clasificación de moldes por el sistema de Expulsión

Varilla o Botador,

Placas,

Articulación de columnas,

Mordazas con Plano inclinado

Desenrosque Automático,

Accionamiento Hidráulica

Nuevas tecnologías

Moldes de colada Caliente

Moldeo por incluso de gas

Moldeo por inclusión de otro material

Inyección de varios materiales

Rotación del molde en el Ciclo de Inyección

Cavidades removibles, con bases fijas

El Molde de Inyección

Entre los materiales mas comúnmente utilizados en

la elaboración de moldes se encuentran:.

Aceros standard 4130 o 4140.

Aceros de httas. P-20 y H-13.

Aleaciones de cobre y berilio.

FUNCIONES DEL MOLDE

Recibir la masa plástica.

Distribuirla por medio de canales.

Darle forma a la masa plástica.

Enfriar la masa plástica.

Expulsar la pieza.

Moldeo por Extrusión Soplado

Generalidades

Es un proceso que usa presión de aire para hacer formas huecas inflando plástico suave dentro de la cavidad de un molde.

Es un proceso industrial importante para hacer piezas con paredes delgadas, tales como botellas.

En la mayoría de los casos el proceso se diseña como una operación de producción a muy alta velocidad, donde la secuencia esta automatizada.

Moldeo por Inyección Soplado

Generalidades En este proceso el parison inicial se moldea por inyección en

lugar de extrusión.

Comparado con el moldeo basado en extrusión el moldeo por inyección y soplado tiene una velocidad de producción más baja lo cual explica por qué no es tan ampliamente usado.

El material que más se usa en el moldeo por extensión y soplado es el tereftalato de polietileno (PET), su combinación de propiedades lo hacen ideal para bebidas carbonatadas.

Moldes de soplado

Es una herramienta sobre la cual se hace el conformado del artículo plástico.

En el molde se transforma la manga extruida, permitiendo la forma definitiva de la pieza

Función

La función del molde es:

Recibir la manga.

Cerrar el molde.

Permitir el soplado.

Enfriar la pieza.

Abrir molde (expulsión)

Repetir ciclo.

Descripción del proceso de Soplado

Los semimoldes (mitad del molde), se abre para recibir la manga o preforma.

Luego el molde se cierra y atrapa la manga aplástandola en la zona del cuello y fondo, ocasionando costura o soldadura sobre todo el perímetro que muerde la manga.

Una mecanismo de corte frío o caliente, corta la manguera.

El molde se desplaza a la zona de soplado.

Descripción del proceso de Soplado

Un perno soplador se introduce por el cuello y sopla la manga, obligándola a que esta se estire (infle) hacia las paredes de la cavidad del molde

Durante este soplado, la pieza se está enfriando y disipa el calor a través de la superficie de la cavidad del molde hasta una temperatura de desmoldeo.

Se abre el molde y la pieza queda agarrada del pin soplador, este sube y deja caer la pieza o la toma una unidad de extracción.

Se repite el ciclo.

Partes de un Molde de Soplado

Las partes principales que componen un molde son:

Cuerpo

Fondo.

Cuello.

Columnas guías.

Placa posterior.

Placas de golpe.

Casquillo guía.

En general los moldes de soplado se fabrican por insertos o partes, con la finalidad de facilitar la construcción individual del molde, abaratar los costos de fabricación y poder sustituir con facilidad piezas que se desgasten.

Consideraciones para el diseño de productos.

Consideraciones generales:

Resistencia y rigidez: Los plásticos no son tan fuertes y rígidos como los metales. No deben usarse en aplicaciones donde se pueden encontrar altos esfuerzos.

Resistencia al impacto: la capacidad de los plásticos para absorber impactos en general es buena; se comparan favorablemente con la mayoría de los cerámicos.

Temperatura de servicio: Son limitadas con respecto a los metales de ingeniería y los cerámicos.

Consideraciones para el diseño de productos

Expansión térmica: es más grande para los plásticos; así que los cambios dimensionales debidos a variaciones de la temperatura son mucho más significativos que para los metales.

Muchos de los plásticos están sujetos a degradación por la luz del sol y otras formas de radiación.

Los plásticos son solubles en muchos solventes comunes.

Por el lado positivo, los plásticos son resistentes a los mecanismos convencionales de corrosión que afligen a muchos metales

Fundición

La fundición de plásticos abarca, en general, la mismas fases esenciales que la fundición de metales:

Producción de un molde apropiado.

Fusión del material o de la mezcla de agentes líquidos.

Colada por gravedad.

Solidificación.

Moldeo rotacional

En el moldeo rotacional, una rotación simultánea de los moldes de paredes delgadas alrededor de dos ejes (perpendiculares entre sí) distribuye el material fundido, formando una capa que cubre el interior del molde. Después del enfriamiento el componente es retirado del molde. Se utiliza en la producción de componentes como cestos de basuras, sillas, tanques, etc. Los espesores que se obtienen varían entre 2 y 12 mm.

Extrusión

La extrusión de plásticos se usa extensamente para producir diversas geometrías tales como perfiles largos, varillas, tubos, láminas y hojas en diferentes longitudes. El proceso de extrusión requiere que el material esté en un estado de fluencia plástica, de tal manera que pueda tener lugar la conformación. La mayoría de los productos extruidos son materiales termoplásticos.

Termoconformación

En la termoconformación se calientan hojas termoplásticas hasta que se ablandan y luego se introducen en el molde mediante vacío, aire a presión o medios mecánicos. La forma obtenida se estabiliza por enfriamiento. El proceso de termoconformación se usa primordialmente para producir componentes cóncavos hasta de unos 3 x 7 m. Ej: cajas, componentes de carrocerías, etc. Los moldes se hacen con madera, metal, yeso o plástico.