miércoles, 19 de enero de 2011

PARTES DE UNA MÁQUINA INYECTORA

UNIDAD INYECCION

TOLVA:


Es el recipiente en que se tiene depositado el material que va a ser transformado en la máquina. Puede tener la forma de un cono o de una pirámide invertida.

Normalmente posee una tapa, una mirilla, un agujero en la parte inferior para dar paso al material hacia el cilindro y un sistema para bloquear el paso del material hacia abajo.


SISTEMAS DE CALEFACCIÓN:

Esta encargado de aportar calor por conducción al material plástico. Trabaja en forma de ciclo cerrado, es decir, está en permanente chequeo y se ajusta automáticamente cuando hay desviaciones. Es un sistema muy importante ya que de él depende en gran medida el trabajo repetitivo de la máquina.

Partes que lo componen:



Resistencias: Son las encargadas de aportar el calor que genera el proceso de fusión del material plástico. Son de tipo banda y se encuentran apretadamente ajustadas a la superficie externa del cilindro.

Debido a la ineficiencia del proceso de conversión de energía eléctrica a térmica, deben tener ayudas para recuperar parte del calor que se pierde.

Termocuplas: Son las encargadas de poner en contacto a la resistencia con el sistema que las controla. No conducen calor, sino una señal en milivoltios que aumenta o disminuye en forma proporcional al aumento o disminución de temperatura. Hay de varios tipos: J, K, V, etc.: es muy importante reemplazarlas cuando se dañan por una del mismo tipo.

Dependiendo de cuantas hayan instaladas y de cuantos equipos de control se tengan, el cilindro va a estar dividido en 3, 4, 5 o más zonas, más 1 en boquilla.

No leen la temperatura de la masa, sino la temperatura del cilindro en esa zona en particular, por tanto el material puede estar a una temperatura mayor de la que es registrada.

Termoregulador: Es el equipo encargado de cerrar el ciclo o bucle de control De su nivel de precisión depende en gran medida el rango de variación que va a tener la temperatura en el cilindro y el tiempo de respuesta a esta variación.







BOQUILLA:

Es la encargada de poner en contacto a la unidad de inyección con el molde para permitir el paso del interior del cilindro con la cavidad de moldeo.

Tipos:

Boquillas Abiertas:

-De flujo libre:


-Prolongada con precámara:

















-De mezcla o filtro:





























Boquillas de Cierre:

-De vástago:






















-De aguja:





















-De accionamiento hidráulico:


































CILINDRO DE PLÁSTIFICACIÓN:

Es básicamente una barra perforada con un gran espesor de pared en cuyo interior gira y se desliza axialmente el tornillo. Debe poseer muy buenas propiedades de resistencia al desgaste sobre todo en el caso de trabajar con materiales reforzados.

Posee un agujero para entrada de material y en la parte delantera una rosca para la sujeción de la boquilla o del portaboquilla y a lo largo del mismo, agujeros para la instalación de termocuplas.


TORNILLO DE INYECCIÓN:

Zonas del tornillo:

-Zona de alimentación: También conocida como zona de transporte. Se caracteriza por tener un diámetro de raíz pequeño y constante además de una gran altura de filete. En esta zona, el material plástico en forma de gránulos o polvo es tomado por el tornillo debido a su movimiento de giro, siendo desplazado hacia adelante. Hacia el final de la zona se comienza a presentar la fusión de la masa, debido a la combinación del calor generado por las resistencias y la fricción interna del polímero.

-Zona de compresión: También conocida como zona de plastificación o de transición. Se caracteriza por tener un diámetro de raíz variable y una altura de filete decreciente. En etsa zona se genera un alto esfuerzo mecánico sobre la masa debido al proceso de reducción de volumen al que es sometida. Al final de ella se espera que la masa esté casi 100% fundida y que haya comenzado el proceso de homogenización.

-Zona de homogenización: También se le denomina zona de dosificación. Se caracteriza por tener un diámetro de raíz grande y constante, además una pequeña altura de filete. En esta zona se debe dar la fusión completa de material y se busca conseguir una masa fundida totalmente homogénea.

Tipos de tornillo:

Válvula antirretorno:

Es la encargada de evitar que el material plástico tienda a devolverse durante el proceso de inyección. Se ubica en la zona delantera del tornillo y puede hacer parte de la punta.

Existen básicamente dos tipos de válvulas de válvulas antirretorno.

-De anillo:

-De bola:

Punta del tornillo:

UNIDAD DE CIERRE

Las funciones de la unidad de cierre son sujetar el molde, aplicar la fuerza de cierre, abrir y cerrar el molde, alinear las dos mitades del molde, alinear el molde con la unidad de inyección, proteger el molde, ajustar la altura de los diferentes moldes y expulsar la pieza inyectada.

Sistema expulsión:

En las máquinas actuales consiste de un cilindro hidráulico actuado hidráulicamente. En máquinas antiguas es básicamente un vástago contra el cual se estrella al abrir el molde.

Sistema Accionamiento de Cierre:

-Cierre hidráulico:

-Cierre por rodillera: Trabaja mediante el enclavamiento mecánico de un conjunto de bielas accionado por un cilindro hidráulico.

Dependiendo de la cantidad de puntos de rotación puede encontrarse de 3, 4 y 5 puntos.


FUENTE PRIMARIA: SEMINARIO DE INYECCIÓN DE PLÁSTICOS, Santiago de Cali Febrero del 2008, CENTRO ASTIN SENA, Instructores Hebert de la Cruz, Jair Nieto y Alvaro Jaramillo.

viernes, 14 de enero de 2011

INYECCIÓN DE PLÁSTICO- FIJAR PARAMETROS DE PROCESO

FIJACION DE PARAMETROS EN LA MAQUINA INYECTORA

Para conseguir la elaboración de piezas de buena calidad, no solo se debe contar con el molde, la maquina y el material, es necesario también que el operador de la máquina comprenda el proceso e intervenga en forma adecuada para corregir la presencia de problemas o defectos en el proceso productivo. Aún en caso de máquinas con control de ciclo cerrado, esta no es capaz de responder a situaciones tan extrañas como el operador haciendo ajustes aleatorios de los equipos de control. Por el contrario, con controles apropiadamente instalados y aplicados, el comportamiento de los plásticos en la máquina que puede ser controlado dentro de los limites para producir piezas de cero defectos reuniendo los requerimientos de comportamiento con los más bajos costos de moldeo.


FIJAR PARÁMETROS DE PROCESO:

Para juzgar un comportamiento se debe tener una referencia contra la cual medirlo. En el caso de un molde de inyección, el perfil de presión en la cavidad es un parámetro que es fácilmente influenciado por las variaciones del proceso, es por esto que es seleccionado como punto de referencia, para ver como las variables afectan a este parámetro y su efecto en la pieza moldeada.

Temperatura:

Es muy difícil indicar con precisión cuales son las temperaturas que se deben utilizar para transformar un material, ya que existe una amplia gama de variación de características dentro de un nombre genérico por ejemplo: HDPE, PP, PS, etc.

Es por esto que siempre al consultar una tabla de temperatura de proceso se encontrarán rangos muy amplios. Además por ser la viscosidad un parámetro dependiente de la temperatura, dependiendo de las necesidades de fluidez en el molde, esta deberá ser más alta, o más baja viéndose restringida por condiciones como la temperat

ura de degradación, el tiempo de residencia, etc.

Otro factor a considerar respecto a las temperaturas es el tiempo de residencia en el cilindro. Es recomendable para un tiempo de residencia muy largo trabajar con los valores más bajos de rango de temperaturas dado ya que un tiempo muy largo a temperaturas de transformación puede causar degradación térmica de la masa.

Por el contrario para un tiempo de residencia muy corto, es recomendable trabajar con los valores más altos de rango ya que se puede presentar una fusión incompleta de la masa por el insuficiente aporte de calor al material.









Velocidad:

Este parámetro tiene una marcada influencia sobre la calidad superficial de la pieza por lo tanto, se debe tener mucho cuidado al escoger la velocidad de inyección para un molde dado. Como una guía para considerar los efectos que se tienen con una velocidad alta o baja de inyección, a continuación se presenta una descripción de ellos.

Velocidad Alta

Velocidad Baja

Para un tiempo de inyección corto.

Para lograr una buena superficie de pieza.

Para llenar la pieza en todas sus zonas, con la misma masa plástica y viscosa, de tal forma que se mantengan más bajas las tensiones internas del producto.

Para evitar degradación o daños en la masa, cuando se vea obligada a fluir sobre cantos agudos, desviaciones o cambios de espesor de pared, en el sistema de alimentación o en la cavidad.

Para que los materiales semicristalinos,

mantengan una cristalinidad uniforme.

Para evitar el peligro de arrastrar material frío.

Para requerir una

menor fuerza de cierre.

Para un llenado suave y adecuado en piezas de paredes gruesas.

Con respecto a las rpm del tornillo, se debe evitar que sean muy altas pues se puede presentar el quemado de la masa. Se recomienda que se adapten al tiempo de enfriamiento de tal forma que, tan pronto se acabe la plastificación, se acabe el tiempo de enfriamiento y se de la apertura del molde.

Velocidad y posiciones de avance del husillo en la etapa de Inyección:

Presión:

Es el parámetro que más contribuye al llenado de la cavidad presentando también una gran influencia sobre la fuerza de empuje que trata de abrir el molde. Su nivel dependerá de la masa a inyectar (siendo baja para materiales como LDPE y alta para el PC) y del molde en sí, es decir, de la geometría de las cavidades, del recorrido de flujo del espesor de pared.

Como una indicación de que nivel de presión utilizar, se recomienda que la presión de pospresión (presión mantenida o de sostenimiento) sea de un 30-60% de la presión de inyección, con el fin de evitar que la presión en la cavidad sea muy alta. Se debe recordar además que una presión de pospresión baja generará piezas con una alta contracción y tensiones bajas, mientras que una presión de pospresión alta, generará una contracción baja, pero eventualmente tenderá a generar altas tensiones en la pieza.

Presiones, tiempos de llenado y cambio de posición del husillo:


Carreras:

La carrera de dosificación esta determinada por la cantidad de masa que se va a inyectar y el diámetro del tornillo que tenga la maquina. Con estos datos, se puede hacer uso de las gráficas que comúnmente están incorporadas en la c

arcaza de la maquinaen las cuales, con el peso de la pieza y el diámetro del tornillo, se obtiene la carrera de dosificación necesaria para elaborar la pieza.

Otro punto importante en la carrera del tornillo es el llamado “punto de cambio”, que corresponde al punto en el cual se produce la conmutación de presión de inyección a presión de pospresión y teóricamente debe darse en el momento en que la pieza se ha llenado volumétricamente (se considera que un 90% de la carrera corresponde a inyección y el 10% restante a la pospresión).

El cojín de material es el punto final de carrera del tornillo y es importante en la medida que permite la transmisión de la presión desde el cilindro hasta la cavidad, durante todo el tiempo que dure la pospresión, además, la presencia de un cojín de masa en el cilindro asegura que habrá masa suficiente para compensar la contracción de volumen que sufre la masa en la cavidad mientras se enfría. El valor del cojín de masa se recomienda este entre los 2 y los 6 mm, siendo lo mínimo posible para materiales sensibles a la temperatura como es el caso del PVC o el POM.

El último punto a tener en cuenta en la carrera del tornillo es la descompresión, que se da, al final de la dosificación. Su valor es variable dependiendo de la viscosidad de la masa en el cilindro, pero en todo caso debe ser suficiente para evitar el goteo de la boquilla, pero no tan largo para evitar que se presente entrada de aire y formación de burbujas en la masa.







































Tiempos:

En el proceso de inyección, el tiempo es un factor muy importante para medir la productividad y rentabilidad de la maquina. Los tiempos de mayor incidencia serán el de inyección, el de pospresión y el de enfriamiento. El tiempo de inyección por lo general es muy corto en comparación con el tiempo de ciclo, de forma que el material no alcance a enfriarse al pasar sobre la superficie más fría del molde.

El tiempo de pospresión será más largo que el de inyección, dependiendo de factores como el espesor de la pieza y el llamado punto de sellado. El primero limita que tan largo será el tiempo para la solidificación de la pieza, el segundo, indica hasta qué punto será efectiva la pospresión sobre la calidad de la pieza. De todas formas, al igual que la presión de pospresión, un tiempo largo de pospresión generara una pieza de baja contracción, pero eventualmente de altas tensiones internas, mientras que un tiempo corto de pospresión generara piezas con una alta contracción pero de un muy bajo nivel de tensiones.

Por último, el tiempo de enfriamiento debe ser suficiente largo para evitar que la pieza se deforme al ser moldeada (es decir, se halla alcanzado la temperatura de desmoldeo), pero tan largo que haga improductiva y cara la operación de la maquina. Aquí, cabe mencionar que normalmente para conseguir tiempos de enfriamiento cortos, se trabaja con muy bajas temperaturas de molde, esto, en el caso de los materiales parcialmente cristalinos, tiende a generar piezas de baja cristalinidad y por ende de bajas propiedades mecánicas.
















A continuación una tabla general de los defectos frecuentes en las piezas inyectadas y los pasos a seguir para corregirlo. (Dar click a la imagen para agrandar y guardar en buena resolución)

FUENTE PRIMARIA: V SEMINARIO TALLER INTERNACIONAL, Normas Técnicas como contribución al aseguramiento de la Calidad en el proceso de transformación de materiales polímericos, CDT ASTIN SENA

lunes, 17 de diciembre de 2007

Inyección de Plásticos

INYECCIÓN DE PLÁSTICOS



Las ventajas de los materiales plásticos en sus propiedades físicas, mecánicas, químicas y sobretodo de reciclaje, ha llamado la atención de las empresas para implementar sistemas de producción explotando todas las posibilidades que pueden dar estos, en cuanto a productos que se puedan reutilizar y desechar para luego llevarlos a un proceso de reciclaje, beneficiando de esta manera al medio ambiente.
INYECCIÓN:
Actualmente es el método más empleado por la industria en la producción de piezas pequeñas y compactas, ya que facilita grandes volúmenes de producción a bajos costos, básicamente se moldea termoplásticos y termoestables por medio de disparos de inyección, consta de la maquina de Inyección, herramental, equipos periféricos y materia prima.


1.- Tolva.
Es la boca por la cual el material se desplaza hacia la zona de alimentación del husillo, se suelen utilizar tornillos para alimentar de manera forzada, el cual funciona como agitador y mezclador por medio de un motor articulado.


2.- Motor Hidráulico.
Es controlado por el panel deacuerdo al sentido en que debe girar el husillo para el avance o retroceso del material, esta ajustado al lado de inyección de la maquina.


3.-Husillo sin fin (Tornillo).
Tienen la función de transportar, procesar y retener el material en la inyección de plásticos, los hay de puntas fijas e intercambiables de acuerdo al material a moldear.

4.- Sistema de calefacción del husillo.
Estas resistencias de tipo abrazadera van sobre el cilindro de plastificación, para que el material alcance su temperatura de fusión cuando va a través del husillo, siendo procesado.


5.- Molde
¡Sin molde no hay inyección!, se debe considerar como pieza clave a este dado a su costo, importancia y mantenimiento, ya que en él están las cavidades que le darán la forma al material luego de ser inyectado, por otra parte se debe destacar la diferencia de los moldes dependiendo del material a inyectar.
El más común el de termoplásticos tiene un diseño sencillo con respecto a los demás y no genera tantos costos.



Los moldes de termoestables necesitan un sistema de refrigerado diferente al de termoplásticos porque se debe controlar el material a temperaturas seguras para evitar que reaccione y de este modo perder recursos (tiempo y materia prima).


Vemos cómo la boquilla tiene aberturas, las cuales se desplazan de forma espiral alrededor de esta, manteniendo la temperatura controlada.


En el bebedero se contempla un corte transversal, destacando los conductos de refrigeración presentes en este.












Moldes de elastómeros se mantiene caliente durante un lapso de tiempo y luego se enfría, los elastómeros suelen ser moldeado por prensado y se asemeja mucho a los de termoestables.





POLÌMEROS

Como su nombre lo indica es la unión de muchos monómeros, derivados del petróleo mediante un proceso llamado síntesis, que puede ser polimerización, policondensaciòn y poliadición.


Los Plásticos se clasifican de acuerdo a su naturaleza en Naturales y Sintéticos y de acuerdo a su estructura interna en Termoplásticos, Termoestables y Elastómeros.







(Click sobre la imagen para ver ampliado y claro)


A continuación se presenta la clasificación de los materiales plásticos de acuerdo a su estructura interna:

TERMOPLÁSTICOS

  • Se ablandan por calor y se vuelven a endurecer con el frío.
  • Moléculas de largas cadenas unidas por enlaces débiles que se pueden romper por calentamiento fundiéndose y también se pueden mover para adquirir aspecto diferente.
  • Las uniones débiles se reestablecen cuando se enfría el plástico y el material mantiene su nueva forma.

Termoplásticos Amorfos

  • Cadena molecular larga que en el momento de formarse se enreda y entrelaza.
  • Su estructura asimétrica no permite la cristalización y suelen ser transparentes en su forma natural. Se le conocen como cristales sintéticos u orgánicos.
  • Buenas propiedades ópticas.
  • Pocas contracciones de transformación.
Termoplásticos Parcialmente Cristalinos
  • Partículas ordenadas, en zonas denominadas cristalinas.
  • La cristalización hace que sean opacos, no son transparentes.
  • Transformación similar a la de los amorfos, las condiciones de enfriamiento tiene gran importancia por la cristalinidad.

Ejemplos: Polietileno (PE), Polipropileno (PP), Poliòxido de metilo (POM), PVC, etc.


TERMOESTABLES


  • No se vuelven a ablandar una vez han sido moldeados, una vez adquirida su forma, ésta no puede ser alterada.
  • Moléculas de largas cadenas unidas por enlaces químicos fuertes, son tan fuertes que no se pueden romper cuando se calienta el plástico.
  • Los intervalos de temperatura de uso están por encima de los de los termoplásticos.
  • Normalmente son producidos por policondensación.

Ejemplos: Baquelita, Resinas de melanina/formaldehído (MF), Resinas de urea/formaldehído (UF), Resinas de fenol/formaldehído (FF), Resinas epóxicas.

Termoplàstico ---- Termoestable


ELASTOMEROS

  • Tienen propiedades elásticas (como el caucho) a la temperaturas de uso.
  • Cuando se someten a tensión se alargan, pero cuando se suspende la tensión recuperan su forma original.
  • La reacción de reticulación se conoce como vulcanización.
  • No pueden ser fundidos, debido a sus puntos de reticulación.

Ejemplos: caucho natural, caucho de estireno – butadieno y caucho de poliuretano.