MOLDEO POR INYECCIÓN
josue1234_Tesis22 de Junio de 2015
4.705 Palabras (19 Páginas)311 Visitas
TEMA 11: MOLDEO POR INYECCIÓN
1. Introducción
Una de las técnicas de procesado de plásticos que más se utiliza es el moldeo por inyección,
siendo uno de los procesos más comunes para la obtención de productos plásticos. Hoy en
día cada casa, cada vehículo, cada oficina, cada fábrica, etc. contiene una gran cantidad de
diferentes artículos que han sido fabricados por moldeo por inyección. Entre ellos se
pueden citar: teléfonos, vasijas, etc. y formas muy complejas como la que se muestra en la
figura 1.1, que corresponde a una clavija de conexión de un teléfono.
El moldeo por inyección requiere temperaturas y
presiones más elevadas que cualquier otra técnica de
transformación, pero proporciona piezas y objetos de
bastante precisión (siempre y cuando la resina utilizada
no tenga una retracción excesiva), con superficies
limpias y lisas, además de proporcionar un magnífico
aprovechamiento del material, con un ritmo de
producción elevado. Sin embargo, a veces, las piezas
deben ser refinadas o acabadas posteriormente, para
eliminar rebabas.
El fundamento del moldeo por inyección es inyectar un polímero fundido en un molde
cerrado y frío, donde solidifica para dar el producto. La pieza moldeada se recupera al abrir
el molde para sacarla. Una máquina de moldeo por inyección tiene dos secciones
principales (figuras 2a y 2b):
La unidad o grupo de inyección
La unidad de cierre, o prensa, que aloja al molde
El ciclo de producción consta de ocho fases:
1) Cierre del molde
2) Avance del grupo de inyección
3) Inyección del material en el molde, cerrado y frío
4) Mantenimiento de la presión
5) Refrigeración y solidificación del objeto (comienza al terminar la inyección y dura
hasta que empieza la apertura del molde)
6) Retroceso del grupo de inyección
7) Plastificación del material para el ciclo siguiente
8) Apertura del molde y expulsión de la pieza
Figura 1. Clavija de conexión de
un teléfono
Moldeo por inyección
2
En ciertas ocasiones, cuando el tiempo de enfriamiento es suficientemente largo, puede
disponerse una unidad de inyección que se acopla a varias unidades de moldeo, con lo que
aumenta la productividad de la máquina.
Los elementos esenciales de una unidad de inyección son: la tolva de alimentación, el
sistema de dosificación, plastificación e inyección y la unidad de moldeo-desmoldeo. La
tolva de alimentación se conecta mediante un conducto al cilindro donde tiene lugar la
plastificación. Para evitar atascos por reblandecimiento prematuro del material, debe ir
refrigerado. A veces se aprovecha este conducto y la propia tolva para completar el secado
de la resina que se está utilizando. El sistema de dosificación, plastificación e inyección
admite la cantidad necesaria de resina, la reblandece o funde y la inyecta en el molde a
través de una boquilla que, al adaptarse a presión al bebedero del molde, abre una válvula
de descarga dispuesta en su extremo. Al desacoplar la boquilla, la válvula se cierra
automáticamente.
En la actualidad casi todas las máquinas de inyección disponen de un pistón de
dosificación-plastificación en forma de husillo que, al girar cierto número de vueltas,
realiza la carga del material, siendo obligado por éste a retroceder hasta una posición tope,
previamente regulada, quedando el cilindro completamente lleno de material. La
plastificación mediante husillo proporciona una fusión regular y homogénea, con poco
riesgo de degradación térmica, y posibilita un llenado del molde a presiones más bajas,
Figura 2a. Partes fundamentales
de una máquina inyectora
Moldeo por inyección
3
combinando el movimiento giratorio con su desplazamiento longitudinal. El extremo libre
del husillo dispone de un anillo que actúa como válvula de retención, impidiendo el
retroceso del material a su través durante la inyección. El trabajo que realiza el husillo es el
siguiente: Cuando termina la inyección anterior se queda en la posición más adelantada. Al
empezar a girar, toma el material frío de la tolva y lo transporta hacia la parte delantera, al
tiempo que lo calienta. Una vez que llega a la parte anterior, estando la válvula de descarga
cerrada, el husillo ejerce grandes esfuerzos de cortadura sobre el material, como ocurre en
las extrusoras, a la vez que retrocede y, cuando tiene acumulada suficiente cantidad para
llenar el molde, deja de girar, quedando en espera. Al acoplarse la boquilla al bebedero, se
abre la válvula de descarga y el husillo actúa ahora como émbolo, comprimiéndole y
haciéndole fluir a través de la tobera, hasta llenar el molde, transmitiendo al interior de éste
toda la presión.
La cámara del cilindro de plastificación-inyección va provista de un sistema de
calentamiento mediante resistencias individuales que permiten una regulación de la
temperatura de la pared por zonas y mantiene la resina plastificada entre inyección e
inyección.
Las unidades de moldeo constan de las dos partes del molde sujetas mediante piezas
portamoldes y ciertos mecanismos (generalmente hidráulicos) que tienen por misión su
abertura y cierre. Estos mecanismos tienen que ser suficientemente robustos para resistir la
presión del material en la etapa final de la inyección, que puede superar los 50 MPa y llegar
a los 200 MPa.
Las primeras máquinas de moldeo por inyección para la fabricación de plásticos se basaban
en las máquinas empleadas para la fabricación de metales por fundición a presión. A partir
de la década de los 50 se desarrollaron máquinas especialmente diseñadas para la
fabricación de polímeros, coincidiendo con una mayor demanda de este tipo de productos.
Las principales ventajas del moldeo por inyección son:
El grado de automatización alcanzado con estas máquinas
La posibilidad para fabricar productos plásticos con tolerancias muy pequeñas
Versatilidad para el moldeo de una amplia gama de productos, tanto en formas
como en materiales plásticos distintos
Moldeo por inyección
4
Moldeo por inyección
5
Figura 2b. Máquina de moldeo por inyección
Moldeo por inyección
6
2. Tipos de máquinas de inyección
Existen básicamente dos tipos de máquinas de moldeo por inyección: la máquina de
émbolo (o pistón) y la máquina de tornillo recíproco.
2.1. Máquina de émbolo (o pistón)
Como su propio nombre indica, la máquina de émbolo se sirve de un émbolo para forzar el
paso del polímero fundido al interior del molde. Un sistema de pre-plastificación previa,
basado en un tornillo extrusor, puede emplearse para mejorar la mezcla y preparación del
polímero fundido. La máquina de émbolo fue la primera en ser desarrollada y la tendencia
es a que este tipo de máquinas sean sustituidas por la máquina de tornillo recíproco, pero
todavía existen algunas en la actualidad. Los últimos avances en la máquina están
encaminados hacia sistemas de control mediante programas informáticos para intentar
controlar las principales variables que intervienen en el proceso: presión, temperatura y
tiempos de inyección.
Su funcionamiento es el siguiente: Una cantidad predeterminada del material a moldear cae
del dispositivo de almacenamiento en la camisa. A continuación, el émbolo transporta el
material a lo largo de la camisa donde es calentado por conducción por medio de los
calentadores externos. El material plastificado bajo presión es forzado a pasar a través de la
lanza hacia la cavidad del molde. Para dividir la masa de material en la camisa y mejorar la
transferencia de calor, se ajusta un torpedo en la camisa en la forma que se muestra en la
figura 3.
Figura 3. Máquina de inyección de tipo émbolo
Moldeo por inyección
7
Este tipo de máquina tiene las siguientes desventajas:
Hay una deficiente mezcla y homogeneización del polímero fundido.
Es difícil medir con exactitud la cantidad de material en cada ciclo de moldeo.
Puesto que, la dosificación se realiza en volumen, cualquier variación de la densidad
del material alterara el peso de cada embolada.
Puesto que el émbolo comprime al material y este se presenta en una variedad de
formas, variando desde gránulos sólidos a un fundido viscoso, la presión en la
boquilla puede variar de forma considerable de un ciclo a otro.
La presencia de un torpedo causa una significante caída de presión.
Las propiedades de flujo del polímero fundido dependen de la presión y como esta
es errática, se incrementa la variabilidad de llenado del molde.
Alguna de las desventajas de la máquina de émbolo se pueden eliminar usando un sistema
de pre-plastificado. Este tipo de máquinas posee dos camisas, como puede apreciarse en la
figura 4. El material se alimenta en la primera donde un extrusor con tornillo plastifica al
material y luego lo alimenta
...