Inyeccion De Materiales Plasticos

INYECCION DE MATERIALES PLASTICOS II

INYECCIÓN DE MATERIALES PLASTICOS I

Proceso de inyección.

La inyección, es un proceso adecuado para piezas de gran consumo. La materia prima se puede transformar en un producto acabado en un solo paso. Con la inyección se pueden obtener piezas de variado peso y con geometrías complicadas. Para la economía del proceso es decisivo el número de piezas por unidad de tiempo (producción).

Las características más importantes del proceso de inyección son las siguientes:

• La pieza se obtiene en una sola etapa.

• Se necesita poco o ningún trabajo final sobre la pieza obtenida.

• El proceso es totalmente automatizable.

• Las condiciones de fabricación son fácilmente reproducibles.

• Las piezas acabadas son de una gran calidad.

Para el caso de la inyección de plásticos, se han de tener en cuenta las siguientes restricciones:

• Dimensiones de la pieza. Tendrán que ser reproducibles y de acuerdo a unos valores determinados, lo que implicará minimizar las contracciones de la misma.

• Propiedades mecánicas. La pieza deberá resistir las condiciones de uso a las que esté destinada durante un tiempo de vida largo.

• Peso de la pieza. Es de gran importancia, sobre todo, porque está relacionada con las propiedades de ella.

• Tiempo de ciclo. Para aumentar la producción será necesario minimizar, en lo posible, el tiempo de ciclo de cada pieza.

• Consumo energético. Una disminución del consumo energético implicará un menor coste de producción.

Etapas del proceso de inyección.

El proceso de obtención de una pieza de plástico por inyección, sigue un orden de operaciones que se repite para cada una de las piezas. Este orden, conocido como ciclo de inyección, se puede dividir en las siguientes etapas

a)Cierre del molde.

b)Inyección: 1) Fase de llenado y 2) Fase de mantenimiento.

c)Plastificación o dosificación y enfriamiento

d)Apertura del molde y expulsión de la pieza.

Etapas del proceso de inyección.

• Cierre del molde.

Con el cierre del molde se inicia el ciclo, preparándolo para recibir la inyección del material fundido. En esta fase se aplica la tuerza de cierre, que es aquella que hace la máquina para mantener cerrado el molde durante la inyección. Depende de la superficie proyectada de la pieza y de la presión real (presión específica), que se tiene en la cavidad del molde.

• Inyección.

En esta etapa se producen dos fases: fase de llenado y fase de mantenimiento.

• Fase de llenado.

Una vez cerrado el molde y aplicada la fuerza de cierre, se inicia la fase de llenado del molde (inyección). El husillo de la unidad de inyección inyecta el material fundido, dentro del molde y a una presión elevada; al inyectar, el husillo avanza sin rotación. La duración de esta etapa puede ser de décimas de segundo hasta varios segundos, dependiendo de la cantidad de material a inyectar y de las características del proceso.

La finalidad de esta fase es llenar el molde con una cantidad suficiente de material. En la inyección son muy importantes las siguientes variables:

• Velocidad de inyección.

• Presión de inyección.

• Temperatura del material.

La unidad de cierre mueve las dos mitades del molde para unirlas. Mediante una fuerza de ésta se cierra el molde herméticamente. La unidad de plastificación se mueve hacia el canal en el molde. La boquilla está abierta y el material que se encuentra delante del husillo es inyectado dentro del molde, por el movimiento de avance del mismo. Los sistemas hidráulicos deben ejercer grandes esfuerzos en la fase de inyección. Además de mantener la fuerza de cierre; han de ser capaces de inyectar el material dentro de la cavidad, a una presión elevada y precisa. Así, el sistema hidráulico debe superar la resistencia ofrecida por la boquilla y por el molde.

En el comienzo de la operación de inyección, el material fundido y homogeneizado está localizado en la cámara de inyección; de esta manera, la unidad de plastificación se desplaza contra el molde para dejar pasar material dentro del molde. El sistema hidráulico ejerce presión sobre el husillo, el cual se mueve axialmente. Esta presión hace que el mismo se mueva hacia delante o hacia la boquilla. El material se expulsa fuera de la cámara de inyección y se introduce en la cavidad dentro del molde. El material fundido solidifica dentro de la cavidad para que la pieza moldeada pueda ser expulsada. Los moldes usados para materiales termoplásticos están sujetos al control de temperatura (enfriamiento).

Esto transporta el calor, el cual ha sido introducido al fundir el material, para permitir solidificar el material.

Tan pronto como el material que se moldea contacta con el molde en la operación de inyección, comienza a enfriarse y a solidificar. Por este motivo la inyección debe ocurrir rápidamente, con lo que la cavidad se llena mientras que el material se encuentre fundido.

Esto requiere presiones muy grandes ya que el compuesto es muy viscoso, a pesar de las temperaturas elevadas. El material fundido debe superar la resistencia ofrecida por la fricción, en la boquilla y cavidad. Las presiones, en el interior del molde, son altísimas a causa de la inyección; por lo que la unidad de cierre debe ser capaz de mantener el molde cerrado, en oposición a estas presiones.

La presión dentro del molde crece hasta un máximo valor, cuando ha sido transportado material suficiente; llenando completamente las cavidades (si bien, bajo ciertas condiciones, la presión máxima se puede alcanzar durante el mantenimiento). De esta manera, durante la inyección, las dos mitades del molde están completamente presionadas por el efecto de la fuerza de cierre. Ésta contrarresta a aquella que resulta de la inyección, ejercida desde el interior por el material. Si la presión de inyección dentro del molde es mayor que la fuerza de cierre, la línea de partición está forzada a abrirse; permitiendo al compuesto que se moldea escapar de la cavidad (con lo que se produce rebaba y se requiere un trabajo adicional con tal de eliminarla).

Durante el enfriamiento el material se contrae dentro del molde. Por este motivo se ha de añadir más material para que el volumen de la pieza sea el deseado. En esta fase de mantenimiento, que es posterior a la del llenado en la inyección, la presión interior de la pieza va disminuyendo. Esto ocurre ya que se va enfriando y aumentan las pérdidas de carga desde el husillo hasta el interior del molde. De esta manera, la velocidad de inyección del tornillo es baja porque tiene la finalidad de alimentar, con una cantidad suficiente de material, la cavidad; además de compensar las contracciones que sufre la pieza durante la solidificación.

Cuando la presión ha caído hasta el valor del entorno se puede dar por finalizada la fase de mantenimiento. Esta fase condiciona ciertas características de la pieza final, tales como el peso total, sus tolerancias dimensionales y características internas. Las variables que más afectan en esta fase son:

- Tiempo de mantenimiento de la segunda presión.

- La temperatura del molde.

- Nivel de presión de mantenimiento.

- Ajuste del tiempo de mantenimiento.

Este tiempo dependerá mucho del material que estemos inyectando y del grosor que tenga la pieza que se inyecte. Tiene especial relevancia cuando se emplean materiales semicristalinos, pues las diferencias de volúmenes específicos son considerables entre su estado líquido y el sólido.

Cuando tenemos un tiempo de mantenimiento correcto, se pueden obtener piezas con la compactación adecuada, estabilidad dimensional, ausencia de deformaciones y buenas propiedades mecánicas. Sin embargo, el conseguir dicho tiempo no es una garantía cuando se tiene un punto de inyección demasiado pequeño, pues este solidificará antes de que se llene la cavidad.

Para ajustar el tiempo de mantenimiento, se recurre a la construcción de una curva que relacione los pesos de las piezas inyectadas con el tiempo para la presión de mantenimiento. De esta forma, empezamos a inyectar con un tiempo igual a cero, esto es, sin presión de mantenimiento. Se empieza la gráfica cuando se tenga la primera pieza completa, aunque no esté compactada. Se aumenta progresivamente el tiempo de mantenimiento, anotando los valores de tiempo y peso de la pieza, hasta que el peso se estabilice. Este resultado puede ser verificado por medio de un corte transversal de la pieza para asegurar la ausencia de porosidades.

Tan pronto como el material llena el molde, éste comienza a enfriarse. El enfriamiento comienza en las paredes del molde y se desplaza hacia el interior de la pieza. Durante un cierto tiempo, el material permanece fluido en la región interna de la pieza moldeada. Al enfriarse el compuesto, este se contrae. SÍ la presión, o un porcentaje de ella con la que se inyectó, se retira después de la fase de llenado, no será posible controlar las dimensiones de la pieza. Para evitarlo, mientras que la región interna de la pieza permanezca fluida, la presión sobre el material se mantiene. De esta manera, el nuevo material entra al molde para compensar la contracción (en cantidad suficiente).

La presión de mantenimiento generalmente es más baja que la presión de inyección en el llenado,

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