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¿Qué es el proceso de moldeo por inyección?
Cuando se aplica calor a un material termoplástico para fundirlo se dice que se plastifica. El material ya fundido o plastificado por calor puede hacerse fluir mediante la aplicación de presión y llenar un molde, donde el material solidifica y toma su forma.
Principales partes de una máquina inyectora
Tolva alimentadora
Cañon
Husillo
Placa fija
Placa movil
Bomba hidraulica
Unidades de una máquina de inyección
Unidad de Potencia
Unidad de Inyección
Unidad de Control
Unidad de Cierre
Unidad de cierre
Esta consiste de una prensa, conformada por dos placas portamoldes, llamadas platinas, una de ellas es fija y la otra móvil.
¿Cuál es su función principal?
La función principal de la unidad de cierre, es la de abrir y cerrar el molde y mantenerlo cerrado durante la inyección.
Mecanismos de cierre
-Por un mecanismo de palancas acodadas.
-Por macanismos hidráulicos.
-Por un sistema eléctrico de tornillo sin fin accionado por un motor.
Principales partes de la unidad de cierre
-Placa fija
-Placa móvil
-Barras guía
-Sistema de expulsión
-Pistón de sujeción
Placa fija
Esta platina es fija a la base de la máquina ocupando normalmente la parte central de la misma y conecta, por un lado la unidad de inyección y por otro la unidad de cierre.
Placa móvil
La platina móvil soporta la otra mitad del molde. Ésta se mueve axialmente (hacia adelante y atrás) sobre las columnas guías permitiendo que el molde cierre y abra.
Placa estacionaría trasera
Esta platina soporta el mecanismo de cierre de esta unidad y es sobre el cual se ejerce la fuerza de cierre para cerrar el molde.
Dimensionalización de la unidad de cierre
-Su fuerza para mantener el molde cerrado (Usualmente se da este valor en toneladas)
-La distancia Mínima entre placas.
-Las dimensiones de las placas.
-La distancia entre columnas.
-La carrera del sistema de expulsión.
El porcentaje de presión que se transfiere al molde depende de:
-La viscosidad del plástico
-La temperatura de plastificación
Como se calcula la fuerza de apertura real (F)
Está dada por la presión media (Pm) en el molde por el área proyectada (A)
¿Qué es la presión media?
Es la presión que ejerce el material sobre las paredes del molde.
¿Cuál es el área proyectada?
se define como el área que se presenta perpendicularmente a la unidad de cierre, tanto la pieza o el conjunto de piezas moldeadas y la colada (venas y canales de alimentación)
Unidad de inyección
La unidad de inyección está conformada por el tornillo (husillo) y el barril de inyección, la boquilla y las resistencias alrededor del barril.
Partes principales de la unidad de inyección
Husillo
Cañón
Tolva alimentadora
Resistencias calentadoras
Zonas del cañón
-Zona de alimentación o traslado
-Zona de transición o compactación
-Zona de plastificación o homogenización
Recubrimientos del cañón para trabajar plásticos
-Recubrimiento al desgaste.
-Recubrimientos para proteger contra la oxidación.
-Recubrimientos para usos generales.
Dimensionalización de la unidad de inyección
-Diámetro del husillo.
-Volumen a inyectar.
-Presión de Inyección.
-Relación L/D
-Velocidad Máxima del Husillo.
-Velocidad de Inyección.
Función del husillo
-Tomar gránulos fríos de la tolva.
-Llevar y compactar el material en la zona de transición
-Eliminar gases y fundir el material.
-Bombear el material a la zona de plastificación
Características del husillo
-Normalmente la anchura del filete es 10% del diámetro. Para la mayoría de los materiales la holgura o juego radial es el diámetro del tornillo multiplicado por 2x10-3.
-La longitud del tornillo (L) es la longitud de la sección del mismo que está fileteada.
-La relación L/D es el criterio mas importante para el diseño de tronillos. En la actualidad se utilizan valores de L/D = 18 o 20 hasta 28 o 30
Zona de alimentación
La función principal de esta zona es recibir los gránulos de la tolva y transportarlos hacia delante por el canal del tornillo.
Factores que afectan el transporte de los gránulos
-Profundidad del canal.
-Grado de fricción entre gránulos-tornillo y entre -gránulos-barril.
-Ángulo de la hélice.
Válvulas de flujo (antirretorno), se dividen en:
-De anillo
-De Bola
Boquillas de inyección
Su función consiste en permitir el paso del material fundido desde el barril de la unidad de inyección hacia el molde.
Como debe de ser el diámetro de la boquilla con respecto al del bebedero
Menor o igual
¿Cómo puede evitarse el fenómeno del goteo?
Usando boquillas con cierre o mediante la descompresión del material
Boquillas de cierre
Boquilla del Tipo Cónica.
Boquilla de Flujo Libre.
Boquilla de Conicidad Invertida.
Boquilla con Válvula de Aguja.
Boquilla con Válvula Cónica de Cierre.
Unidad de control
Este sistema contiene básicamente un controlador lógico programable (PLC) y controladores PID para las resistencias eléctricas del barril y de la boquilla.
Unidad de potencia
Comprende el conjunto de dispositivos de la máquina necesarios para transformar y suministrar la fuerza motriz a las unidades de inyección y de cierre.
Clasificación de los sistemas de potencia
-Sistema de motor eléctrico con unidad reductora de engranajes.
-Sistema de motor hidráulico con unidad reductora de engranajes.
-Sistema Hidráulico directo.
Partes de la unidad de potencia
-Bomba
-Válvula de control
-Cilindro de fuerza
-Válvula de sobre presión
Parámetros de una máquina de inyección
-Capacidad de fuerza o cierre (toneladas)
-Capacidad de inyección (cm3/inyección)
-Presión de inyección (Pa)
-Capacidad de plastificación (kg/h)
-Velocidad de inyección (cm3/s)
Ciclo de inyección
1. Cierre del molde
2. Inyección
3. Presión de sostenimiento
4. Nueva plastificación
5. Extracción
6. Se vuelve a cerrar el molde
¿Qué es la Tc?
Temperatura de cristalización
¿Qué es la Tm o Tf?
Temperatura de fusión
Compuestos
Son mezcla de diferentes materiales y por lo general se refiere a concentraciones de aplicación y que permanecerá en el producto.
Concentrados
Los concentrados son compuestos de aditivos que van a diluirse en el proceso.
Factores que afectan el comportamiento del plástico durante la extrusión
-Calentamiento
-Flujo
-Velocidad de corte
-Esfuerzo de corte
-Orientación molecular (Anistropía)
-Viscosidad
Partes principales del extrusor
-Sistema de accionamiento motriz
-Zona de alimentación
-Control de temperatura
-Sistema de ventilación
-Unidad de control
¿En que consiste la extrusión?
La extrusión consiste en transportar, fundir y hacer fluir un plástico a través de un dado donde adquiere la forma final.
Funciones del husillo
Las funciones que desempeña un husillo son las de transportar, fundir y mezclar el plástico, y debe tener giro libre dentro del barril.
Relación de compresión
Es la relación entre el volumen de la primera vuelta (canal del husillo en la zona de la tolva) y el volumen de la última vuelta (canal del husillo en la zona de bombeo)
Plato rompedor
Es un disco grueso con muchos agujeros a través de los cuales pasa el plástico fundido. El plato rompedor sirve para enderezar el movimiento circular del extruido, para homogeneizar la temperatura del plástico a la entrada al dado, y también para soportar las mallas o filtros antes del dado.
Mallas o filtros
Son telas de alambre especial que sirven para filtrar los geles, grumos, u otras partículas que pueda traer el plástico fundido, y algunas veces se usan también para incrementar la presión en el extremo del dado, buscando un mejor mezclado dentro del extrusor. Eventualmente se tapan, reduciendo la producción y aumentando la presión, por lo tanto necesitan cambiarse periódicamente.
Adaptador
Pieza colocada entre el barril del extrusor y el dado, que se usa para adaptar la salida del barril con la entrada del dado, permitiendo así un flujo suave y constante.
Dados
Los dados son los aditamentos colocados al extremo final del extrusor y le imparten la forma final al plástico extruido en un producto deseado. Los dados se distinguen por el tipo de producto que van a producir, así, se tiene dados para hacer lámina, película, tubo, manguera, recubrimiento de cable, etc.
Sistema de control
Los parámetros que requieren un control más riguroso durante el proceso de extrusión son la temperatura, la presión y la velocidad del husillo.
Zonas del extrusor
-Zona de alimentación
-Zona de fusión
-Zona de bombeo
-Zona de devolatilización
-Zona de mezclado
-Dado
Factores que afectan el transporte del plástico
-Fricción
-Densidad
-Compresibilidad
-Velocidad de fusión