Conceptos basicos en Diseño de piezas de plástico para inyección

8/2/2019 Conceptos basicos en Diseo de piezas de plstico para inyeccin

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SUMARI | COLLECCI | AUTORS | ELISAVA | CRDITS

DESCRIPTIVA DE MATERIALS. MATERIALS EN EL PROCS DE DISSENY,2002

ANTONI GONZLEZ DE CABAESSANTIAGO GONZLEZ MESTRE

El articulo siguiente pretende dar una visin genrica de los puntos

necesarios para realizar el diseo de una pieza con material plstico,que ser transformada por un proceso de moldeo por inyeccin. Para

obtener una buena pieza inyectada de plstico es importante que se

tengan conocimientos del diseo de la pieza, del molde de inyeccin,

de la materia prima y del proceso de transformacin. Por ello se

pretende tambin dar a conocer al diseador la problemtica que

presentan el proceso de inyeccin de term o plsticos y el molde

respecto al diseo de la pieza. Un buen diseo ser, pues, el quevincule todos esos aspectos.

Las diferentes tablas y figuras que acompaan el texto aportan los

datos necesarios para iniciarse en el diseo de piezas con material

plstico.

Elementos de diseo de la pieza

El diseo estructural de una pieza concebida para ser transformada en plstico,

puede empezar por el anlisis del cuaderno de cargas de la aplicacin en cuestin.

Conociendo el tipo y la magnitud de las solicitaciones vamos a poder realizar un

estudio mecnico y de este modo obtendremos un predimensionado y un calculo

aproximado de los espesores. Estas indicaciones que valdran para el diseo en

general de materiales deben ir acompaadas de otras que se utilizaran de forma

exclusiva para el diseo con materiales plsticos.

Otras consideraciones como son la uniformidad de espesores en las diferentes zonas

de la pieza, la facilidad de desmoldeo de la pieza, la capacidad de la pieza a ser llenada

de tal modo que el material fundido pueda acceder a todas las zonas de la cavidad del

molde de forma uniforme y evitar al mximo los defectos provocados por lneas de

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unin, atrapes de aire, zonas con material fro, etc.. sern especialmente estudiadas

citando se est diseando la pieza para ser fabricada en un material plstico.

Espesor de las paredes

Podemos generalizar y decir que cuanto ms regulares sean los espesores de la pieza,menos problemas tendremos en los procesos de inyeccin y post-inyeccin. En el

caso de que existan espesores de pared muy diferentes, hay que realizar el cambio de

una dimensin a otra de la forma ms gradual posible. Esta regularidad en el diseo

nos ayudar a evitar turbulencias de flujo importantes que se produciran durante el

llenado de la pieza. No hay que olvidar que las turbulencias en cualquier caso

dificultan una ordenacin entre las diferentes cadenas moleculares y por tanto

provocan una orientacin que no es la mas idnea para que la pieza trabaje al

mximo rendimiento. Un ejemplo de una pieza diseada con espesores constantes se

muestra en la Figura 1. No hay que olvidar que la pieza que se est diseando. conlos conceptos que se barajan en este artculo, va a ser obtenida mediante un proceso

de transformacin por inyeccin de termoplsticos. Este proceso nos obliga a definir

en la pieza un punto por donde va a penetrar el material en estado fundido.

En la mayora de los casos, es aconsejable situar el punto de inyeccin en la zona

gruesa de la pieza. De este modo se asegura en mayor medida el llenado de la

cavidad, manteniendo los conductos por donde pasa el material, abiertos el mayor

tiempo posible.

Hay que tener en cuenta tambin que durante el proceso de post-inyecdn se van a

producir en la pieza fenmenos de contraccin, producidos por ordenaciones

posteriores de las cadenas polimricas. En las zonas donde las paredes tengan mayor

grosor es donde se producirn porcentajes de contraccin ms altos, es por ello que

es importante que estas zonas estn cerca del punto de inyeccin y reciban material

fundido durante el mayor tiempo posible y puedan compensar la contraccin

producida. En el caso contrario podran darse en la pieza defectos como piezas

faltadas o zonas internas vacas de material, adems de posibles problemas de

rechupes o fuertes tensiones internas, provocadas por las diferentes contracciones

que tienen lugar cuando partimos de espesores muy distintos en zonas cercanas. Un

ejemplo del llenado de una pieza con diferentes espesores se muestra en la Figura 2.


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En este caso se observa de manera clara como se realiza un cambio gradual del

espesor.

Figura 2. Cambio gradual de seccin en una pieza de plstico.

Para mejorar de un modo importante el aspecto superficial de la pieza, tambin es

adecuado empezar a llenar por la parte gruesa. Durante el proceso de llenado pueden

aparecer sino problemas de " Jetting" o " gusanillo". Este efecto viene producido por

el contacto de el material que entra en la cavidad en forma de gusano, directamente

con las paredes del molde. En este caso el material no llena de una forma

homognea y por ello queda una calidad superficial con muchos defectos. Es por ello

que si por motivos de fabricacin la pieza tuviese que llenar de parte delgada a parte

gruesa, deberamos de dotar a la cavidad de canales internos o cambios que

permitiesen el llenado con una reparticin homognea en toda la cavidad. Un

ejemplo del efecto "Jetting " se observa en el esquema realizado en el esquema

realizado en la Figura 3.

Figura 3. Posible solucin al efecto Jetting.

La seleccin de un espesor nominal depende tambin del plstico con el que vamos a

realizar la pieza, En el llenado de la pieza van a influir de manera decisiva las

propiedades viscosas del material en estado fundido. Unos espesores recomendados

los podemos observar para cada tipo de plstico en la Tabla 1.


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Tabla 1. Espesores recomenados.

En el aspecto econmico, el tiempo del ciclo de inyeccin de la pieza, tiene una

importancia relevante para el coste final de la misma. En un ciclo de inyeccin, el

periodo correspondiente al tiempo de enfriamiento de la pieza ocupa ms de un 60 %

del tiempo total. Es importante saber pues, que el tiempo de enfriamiento depende

exponencialmente del espesor de la pieza. Con esto queremos remarcar que con

espesores de paredes delgados no se consigue simplemente un ahorro de material, si

no que adems y ello es ms importante, conseguimos una importante mejora en el

tiempo de produccin de la pieza y consecuentemente una importante reduccin en

el coste final.

El diseo debe intentar en funcin de las circunstancias, adaptarse a espesores no

superiores a 3 mm. Para mantener este lmite se pueden utilizar recursos como son

zonas con nervios o cambios de geometra, con ello no slo mejoramos el ciclo, tal y

como hemos comentado, sino que optimizamos el peso de la pieza.

Por otro lado, se recomiendan espesores mnimos de trabajo de 1,2 mm. De este

modo se facilita el llenado en todas las zonas de la cavidad. Estos valores se han

podido observar en la Tabla 1.

En la Figura 4, se muestran algunos ejemplos donde los espesores gruesos son

evitados mediante cambios en la geometra. Cabe recordar que zonas con importante

acumulacin de material, son inevitables puntos de formacin de rechupes, algunos

muy visibles en la superficie de la pieza.


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Figura 4. Soluciones para el diseo de piezas.

ngulos de desmoldeo

Cualquier pieza que se disee para ser transformada por un proceso de inyeccin, ha

de ser concebida para poder ser desmoldeada con facilidad. Por ello habr que dotar a

la pieza de ngulos suficientemente generosos en las paredes, para llevar a cabo elproceso de desmoldeo sin problemas.

En general, las paredes, los nervios, los agujeros, las torreras, etc. debern tener una

inclinacin mnima de 1o. Se tomarn como casos especiales aquellas geometras

donde la profundidad de las paredes sea importante, aumentando el ngulo.

Habr que poner especial atencin en los casos donde la superficie de la pieza vaya

texturizada. En estos casos se debera intentar que la direccin del texturizado sea la

misma que la direccin de la extraccin de la pieza. Adems se aadir, por la

dificultad que opone el texturizado a la extraccin, 1 de inclinacin por cada 0,025

mm de profundidad que tenga la textura. En la Figura 5, se muestra un esquemapara aadir el ngulo de desmoldeo a la inclinacin de las paredes y en la Tabla 2. se

dan una serie de datos para el clculo de este ngulo. No disear la pieza con

suficientes ngulos de desmoldeo puede adems de no permitir la correcta

extraccin de la pieza, causar en la superficie, la formacin de arrapes o desgarro de

material causados por la friccin entre el metal de la cavidad y el plstico durante el

proceso de extraccin.

Figura 5. ngulo de desmoldeado.


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descriure'n els tipus i les

aplicacions mdiques i

quirrgiques. Els biomaterials

conformen una rea

interdisciplinria en qu han

d'intervenir tant enginyers

mecnics i de materials com

dissenya dors, bilegs cellulars,

metges i cirurgians. La

caracterstica que tia de complir

qualsevol biomaterial s ser

biocompatible. En

conseqncia, analitzarem el

concepte de biocompatibilitat i

les tcniques habituals per

avaluar-la. A continuaci

descriurem els tipus de

materials que s'utilitzen com a

biomaterials en tecnologia

mdica o bioenginyeria.

Finalment, farem una

descripci dels aparells o

sistemes en els quals trobem

aplicaci de biomaterials.

Aquests aparells cobreixen un

espectre tan ampli que inclou

tant sutures com prtesis

vasculars o ortopdiques o fins

rgans artificials.

[...]

DESCRIPTIVA DEMATERIALS. MATERIALS EN

EL PROCS DE DISSENY,2002

SERGIO OLLER,EUGENIOOATE

Predicci de vidaen estructures

Aquest treball s una ressenyabreu sobre problema de la

predicci de vida, o estudi de la

durabilitat, dels materials

estructurals sotmesos a accions

mecniques, trmiques i

qumiques. Aquest article est

enfocat a les tcniques

numriques i ressalta la

potencialitat d'aquest tipus

deina en lestudi destructures

sotmeses a fenmens altament

complexos i acoblats.

[...]

Tabla 2. Conicidades para distintos ngulos de inclinacin en (mm).

Radios

El uso adecuado de radios durante el diseo, reduce de un modo importante la

concentracin de tensiones en la pieza. Eliminar las zonas donde se producen un

elevado nmero de concentracin de tensiones, permite realizar un modelo de

constitucin ms fuerte y eliminar, sin duda, posibles zonas de inici de una

fractura. En definitiva eliminando ngulos agudos en la geometra, lo queposibilitamos es una ms larga vida de la pieza. Por tanto siempre que lo permita la

funcionalidad de la pieza, para realizar la transicin de una pared a otra utilizaremos

curvas, lo ms abiertas posibles. En la Figura 6, se presentan unos esquemas que

muestran una serie de proporciones aptas para el diseo de curvas con materiales

plsticos.

Figura 6. Radios recomenados para el diseo.

Nervios reforzantes


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Tal y como se ha comentado en los primeros puntos, en el proceso de diseo de una

pieza, es importante utilizar espesores delgados, no solo por el ahorro de material

sino para obtener mejores tiempos de ciclo de la pieza a inyectar. Es por ello que en

muchos casos utilizaremos zonas nervadas, que reforzarn la geometra de la pieza

sin necesidad de aumentar la masa y nos permitirn llegar a mayores estados de

rigidez sin necesidad de aumentar el espesor.Estos nervios se colocarn generalmente en partes de la pieza donde la esttica de las

mismas no sea relevante. Para mximo aprovechamiento se situarn en zonas donde

la estructura reciba solicitaciones mximas o donde se produzcan flechas mximas.

Para un correcto diseo deberemos tener en cuenta los siguientes conceptos:

Los radios entre el nervio y la pared de la pieza, debern ser tales que no faciliten

una importante acumulacin de material, la cual podra dar lugar a problemas de

rechupe en la pieza durante el periodo de post-inyeccin.

Los nervios han de estar diseados con unos ngulos de desmoldeo adecuados,que permitan una fcil extraccin de la pieza.

Una proporcin geomtrica de los espesores que nos permita distribuir las zonas

de material de modo homogneo para que la diferencia de los tiempos de

enfriamiento en cada zona sean lo menos posible.

Se recomiendan cambios graduales en cuanto a la geometra se refiere, en las

diferentes zonas de los nervios. De este modo se facilita el llenado del nervio, se

reducen los lugares de concentracin de tensiones y se evitan acumulacin de gases

u otros defectos derivados de un llenado incorrecto. Las zonas donde confluyen los

nervios, son lugares de rpida circulacin del flujo.Este efecto nos puede producir un llenado de la pieza que a veces, no es el esperado y

puede dar lugar a lneas de reunin en sitios no deseados. Un esquema del diseo de

un nervio se presenta en la Figura 7.

Figura 7. Detalles para el diseo de un nervio.

Diseo de una torreta


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La mayora de los espesores de las paredes de una pieza de plstico son insuficientes

para resistir la solicitacin de un tornillo, o sencillamente no tienen una seccin

suficiente para alojar al elemento roscante. Para dar lugar a la colocacin de tornillos

y reforzar las zonas o los agujeros donde van a ir colocados estos elementos,

diseamos las torreras, que nos permitirn dimensiones fsicas suficientes y

reforzarn la zona. Incrementar simplemente el espesor no ser una medida

recomendable, por las razones comentadas en el apartado anteriormente. Lasgeometras ms utilizados en torreras, se muestran en la Figura 8. El uso de nervios

es muy frecuente junto a estos elementos de diseo.

Figura 8. Diferentes geometrias recomendades para el diseo de torrestas.

Agujeros

Para el diseo de agujeros en las diferentes zonas de la pieza de plstico, hay que

tener en cuenta las dificultades que ello va a acarrear en el momento de fabricar elmolde. De modo general, podemos diferenciar tres tipos de agujeros: no pasantes o

ciegos, pasantes y con escaln.

El diseo de un agujero pasante, desde el punto de vista de la construccin del

molde, va a ser ms sencillo y permitir que el pasador se apoye en ambos lados del

molde. Esta accin permite una mayor resistencia del pasador a las presiones

internas, durante el periodo de llenado del molde. Por lo contrario, disear un

agujero no pasante, obliga a construir un pasante ms robusto, puesto que solo est

apoyado en una zona del molde, teniendo siempre ms posibilidades de rotura y por

tanto un mantenimiento ms costoso. Es importante tener en consideracin, quedisear los agujeros con su eje, paralelo al movimiento de apertura del molde,

facilitar siempre la accin del movimiento de los pasantes, asi pues sern ms

recomendados que no aquellos cuyo eje es perpendicular a los movimientos de

apertura del molde. No se debe desligar el concepto de diseo de una pieza, con

plstico, con el del diseo del molde. Este ultimo es el que nos dar la posibilidad de

inyectar la pieza y por tanto de poder fabricarla.

En la Figura 9, se muestra un esquema y en la Tabla 3. se recomiendan unas

distancias mnimas entre agujeros contiguos y entre tos agujeros y el lmite de la

pieza. Podemos destacar que para series de produccin cortas, se recomienda realizarlos agujeros mediante un proceso de taladrado, que se realizar posteriormente al

proceso de inyeccin.


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Figura 9. Distancias recomendadas para el diseo con agujeros.

Tabla 3. Medidas en mm.

Aspectos de la inyeccin asociados al diseo

Un diseo para una pieza do plstico que posteriormente va a ser inyectada, se ha derealizar con la idea preconcebida de que la pieza se ha de transformar mediante el

llenado de una cavidad. Esta cavidad formara parte de un molde de inyeccin, el cual

dispondr de colada, canales, punto de inyeccin, plano de particin, adems de

salidas de gases, nodos, panes mviles, etc.

Disposicin del punto de inyeccin

Ubicar el punto por donde el f luido penetrar en la cavidad es de gran importancia no

solo para obtener una buena calidad de la pieza inyectada y posibilitar un llenado

adecuado de la misma, sino tambin para conseguir mejores tiempos de llenado y de

este modo reducir los tiempos de fabricacin.Controlar la temperatura a la cual la masa llega en estado fundido a los diferentes

puntos del molde, nos permitir conocer la viscosidad del plstico en estos puntos y

por lo tanto la facilidad con la que se podr reproducir la superficie del molde. Este


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parmetro nos dar una idea de la calidad superficial que vamos a obtener.

A continuacin, detallamos diferentes consideraciones a tener en cuenta para

seleccionar la ubicacin del punto de inyeccin:

El punto de inyeccin, siempre y cuando nos lo permita la geometra de la pieza,

se situar cerca del centro geomtrico de la misma. De este modo se consigue un

llenado equilibrado en presin, temperatura y tiempo, en las diferentes zonas de lacavidad.

El punto de inyeccin se situar en las cercanas de la superficie vista de la pieza.

Se pretende de este modo que el material llegue con temperatura alta y reproduzca

con mejor calidad esta superficie. En el caso de que esta superficie vaya texturizada

esta ubicacin ser importante para reproducir mejor el grabado. Es importante

tener en consideracin que en la zona donde vaya ubicada la entrada, obtendremos

una seal proveniente de la marca que deja la boquilla de la inyectora. Esta seal se

podr disimular en mayor o menor grado, pero siempre ser ms fcil ubicar esta

entrada en una zona que no sea visible segn la funcionalidad de la pieza. Se deber evitar que el punto de inyeccin est situado en zonas donde tenga

prximos, elementos geomtricos que obstaculicen la correcta circulacin del

fundido. As mismo, se estudiarn las circulaciones del plstico fundido segn las

diferentes opciones de ubicacin del punto de llenado y se tendr en cuenta la opcin

que aporte menos lneas de reunin a la pieza. Una buena orientacin y una libre

circulacin del flujo ha de permitir una buena distribucin de las cadenas

polimricas y una mejora en las propiedades mecnicas de la pieza.

Slo analizando el recorrido del plstico al llenar la cavidad segn las condiciones deinyeccin seleccionadas, obtendremos un conocimiento de la orientacin molecular,

o de las fibras, en el caso de que el material vaya cargado. Este anlisis, nos da paso a

optimizar la respuesta dinmica de la pieza a unas tensiones externas ya conocidas.

De este modo el polmero trabajar a las mximas prestaciones y podremos exigir en

cada parte una buena respuesta a cada solicitacin.

Lneas de reunin

Como ya hemos comentado, una pieza de plstico ha de ser diseada con el concepto

de que las diferentes partes del molde sern llenadas por una masa en estado

fundido. Esto implica que, cuando se encuentren dos frentes de flujo, debido a la

geometra de la pieza, aparecer una lnea de soldadura.

Estas lneas a veces son inevitables y otras veces pueden eliminarse moviendo el

punto de inyeccin, cambiando el concepto de llenado o bien realizando

modificaciones en la geometra. A continuacin se muestra en un grfico (Figura 10)

como se posicionan las cadenas moleculares en una lnea de reunin.Las lneas de reunin tambin denominadas lneas de soldadura, a nivel molecular presentan una

desorientacin. En esta zona el material se comporta diferente. El comportamiento mecnico de lapieza ser menor por existir una heterogeneidad del material.


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Figura 10. Formacin de una linea de reunin.

En estas zonas existen pues ms posibilidades de inicio de la rotura que en el resto

del material. Por este motivo se intentar evitar siempre la coincidencia en el mismo

punto de una lnea de soldadura con zonas altamente solicitadas de la pieza.

El efecto de una lnea de soldadura puede minimizarse con una buena seleccin de

los parmetros de transformacin como son: una alta temperatura del molde cuando

estamos transformando el material, una alta temperatura de la masa del material

durante la inyeccin, unas adecuadas velocidades de inyeccin y una comparacin

del material adecuada.

Tolerancias

En el diseo de piezas con plstico, obtener valores muy precisos en las dimensiones

de las piezas, es extremadamente difcil y costoso. Toda exigencia que se produzca en

la direccin de las dimensiones, encarecer el estudio de la pieza y la construccin

del molde. Es por ello, que en caso de no ser necesario, los valores de las tolerancias

sern holgados.

Las dimensiones que tome la pieza final, vendrn influenciados no slo por el

comportamiento intrnseco de cada plstico sino tambin por las condiciones de

transformacin utilizadas para la transformacin de la pieza. Variables del proceso

de inyeccin como son la temperatura de la masa del fundido, la temperatura de

trabajo del molde, las presiones de inyeccin utilizadas o las velocidades de llenado,

influirn decisivamente en estas dimensiones.


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Tabla 4. Tolerancias superior e inferior recomendada.

En la Tabla 4. se muestran unos valores mnimos de tolerancia aconsejables en

funcin de diferentes tamaos de pieza y de un surtido de plsticos seleccionados.

Valores inferiores a los recomendados suponen unos mrgenes muy estrechos en los

parmetros de inyeccin, que podra hacer inviahle su correcta aplicacin o bien

encarecer de manera importante el precio de la pieza acabada.

Contracciones

Este fenmeno que sucede en cualquier proceso de inyeccin con plsticos en mayor

o menor grado, es la base de muchos errores cometidos en el diseo de piezas. Es por

ello, que las medidas necesarias para contrarrestar este efecto, han de ser tomadas

originalmente en el clculo y diseo de la misma.

Inicialmente se har un estudio de como afectan las contracciones del material a la

dimensin de la pieza y posteriormente se proceder a dimensionar la cavidad del

molde con esta informacin.

Las contracciones producidas en el plstico, tal y como suceda en las tolerancias,

dependern de las caractersticas intrnsecas del plstico y de los parmetros

utilizados durante el proceso de inyeccin. Es importante tener en cuenta que en una

misma pieza, el material plstico no contraer igual en todas sus parees. Diferentes

espesores daran lugar a diferentes tiempos de enfriamiento y a diferentes

ordenamientos a nivel molecular de las mcrocadenas polimricas. Un orden

diferente de las cadenas en diferentes zonas, dar lugar a diferentes grados de

contraccin.

Para saber como actuar el polmero en cada caso, deberemos de saber si estamos

diseando para un plstico amorfo o un semicristalino. El grado de cristalinidad que

tenga el polmero tras la transformacin, nos influir tambinen el grado decontraccin que tomar la pieza. Altos grados de cristalinidad que se consiguen con

lentos tiempos de enfriamiento o con aditivos nucleantes en el polmero, nos traernsiempre mayor estabilidad dimensional y mejores propiedades mecnicas a la pieza.

En la direccin de llenado de la pieza y por tanto en la direccin mayoritaria de


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ordenacin de las cadenas del polmero, tendrn lugar grados de contraccin

mayores que en las direcciones perpendiculares a la circulacin del flujo de plstico

fundido.

Tambin se tendr en cuenta, que en caso de disear una pieza para un material que

vaya cargado con fibras, las contracciones sern diferentes, debido al efecto

resistente que ofrece la fibra. En este caso las variaciones dimensionales en el

sentido longitudinal o transversal de la fibra sern muy diferentes. En el caso de laseccin longitudinal habr menos confraccin debido al efecto de la fibra, que en la

seccin transversal prcticamente no actuar.

Debido al gran nmero de parmetros que influyen en la contraccin, en las rabias

de diseo, trabajaremos con un rango de valores en funcin de cada material y de

cada circunstancia. En la Tabla 5. se presentan unos valores orientativos en funcin

del material. Tal y como se ha comentado, modificando diferentes parmetros de

presin y temperatura, durante el proceso de inyeccin se pueden evitar mayores

grados de contraccin. Sin embargo, tomar las precauciones necesarias durante el

diseo, facilitar posteriormente la inyeccin de la pieza y permitir que losdiferentes parmetros del proceso tengan unas posibilidades ms amplias de trabajo.

Esta holgura en los parmetros nos permite transformar la pieza con menos

tensiones internas, obtener grados ms altos de calidad o ajustar el ciclo para

obtener mejores tiempos de produccin.

Tabla 5. Rango de contracciones recomendado para un surtido de polimeros. Contraccin en el molde.

Acabado superficial

Disear con materiales plsticos, ofrece la posibilidad de escoger una variedad

innumerable de acabados superficiales, desde superficies lisas con efectos de espejo,

efectos texturizantes, pasando por acabados tipo madera y grabados de diversas

formas.

Hay plsticos con determinadas caractersticas, como el ASA, SAN, PMMA, PBT, etc.

que facilitan una superficie brillante de la pieza. De todos modos unos factores


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decisivos para alcanzar buenos brillos en la pieza. pasan por unas paredes de la

cavidad del molde altamente lisas as como unos parmetros de inyeccin tales como

la temperatura de la masa y la temperatura del molde, que faciliten, el plstico

fundido llenar la cavidad del molde copiando exactamente la superficie.

Tal y como se coment en el apartado referente al ngulo de desmoldeo, en el caso

de que la superficie vaya texturizada, habr que tener en cuenta la profundidad del

dibujo y hacer coincidir en la medida de lo posible, la direccin del texturizado y ladireccin de expulsin de la pieza.

Seleccin de materiales plsticos en el diseo

Seleccin de materiales

Para una correcta seleccin de materiales es importante que el diseador tenga un

conocimiento general de los materiales as como buena experiencia en el manejo delas caractersticas dentro de cada familia.

El primer paso ser un buen entendimiento de las funciones que deber realizar la

pieza y una correcta identificacin de las condiciones de trabajo a las que se vera

sometida, fina correcta determinacin de las condiciones puede tener en cuenta los

siguientes puntos:

Determinar las condiciones de carga estructurales: Se estudiar el tipo de

solicitaciones que afectan a la pieza, se cuantificar el valor de las cargas que

actuarn sobre el conjunto, la duracin de las mismas, la velocidad y la frecuencia deaplicacin de los esfuerzos as como las posibles condiciones de mal uso que se

puedan realizaren la pieza.

Determinar el mbito de trabajo de la pieza: Conocer el ambiente standard que

rodear a la pieza durante su ciclo de vida. En este caso es importante conocer, como

la existencia de substancias qumicas agresivas, las radiaciones, la humedad, la

temperatura de trabajo y los puntos mximos de temperatura, etc.

Exigencias dimensionales; Se determinarn las dimensiones finales que debe

tener la pieza, las tolerancias que se le exigen al plstico y las posibilidades de

ensamblado dentro de un conjunto, Normativas existentes en el campo de aplicacin: Ser importante conocer el

campo de aplicacin de la pieza y determinar que plsticos estn homologados para

poder ser utilizados en cada aplicacin. Ejemplos pueden darse en las normativas

contra incendios que afectan a elementos del sector de la construccin y elctrico, las

normativas que afectan a las piezas en contacto con alimentos o las piezas que

representan importantes puntos de seguridad en un vehculo y se rigen por la

normativa del sector del automvil.

Especificaciones de mercado: Cabe realizar un estudio de produccin de la pieza:

el coste por pieza, la vida en servicio de la pieza y las exigencias finales que se piden

al material plstico acordes a la gama del producto.

Una vez realizado el anlisis anterior podemos exigir en cada una de las

caractersticas del material las prestaciones adecuadas a las necesidades requeridas.


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A continuacin se enuncian las caractersticas ms comunes a tener en cuenta en el

momento de seleccionar un material, A estas deberamos aadir aquellas

especificaciones que requieren una aplicacin concreta.

Propiedades mecnicas: Rigidez, resistencia al impacto, resistencia a fatiga,

dureza, etc.

Propiedades a friccin: Se tendrn en cuenta los coeficientes de friccin, el efecto

de la friccin en la temperatura, la resistencia al desgaste de los materialesimplicados y la posible utilizacin de lubricacin.

Propiedades trmicas: Mxima temperatura de servicio, Valor de los ensayos HDT,

Temperatura de reblandecimiento Vicat y el coeficiente de dilatacin trmica.

Propiedades de resistencia a la intemperie: Resistencia a la humedad, resistencia a

los rayos U.V, resistencia a la oxidacin, etc.

Propiedades qumicas: resistencia qumica del plstico en diferentes disolventes y

en diversos medios, resistencia qumica a altas temperaturas y resistencia a la

tensofisuracin en medios activos.

Propiedades pticas: Grados de transparencia del polmero, acabadossuperficiales, brillo de la pieza, etc.

Precio de la materia prima: Un precio de la materia prima que sea acorde con la

filosofa de costes de la pieza.

Ser importante empezar por determinar, aquellas propiedades que no influyen

directamente al diseo, como son las propiedades pticas, trmicas, elctricas,

qumicas, resistencia a la intemperie, etc. Realizando este anlisis, se pueden

eliminar familias enteras de productos que no cumplen las caractersticas

requeridas.Finalmente se realizar un cuadro resumen donde se valorarn para cada

especificacin de la pieza, el comportamiento de cada material. Tras determinar

cuales son las especificaciones ms importantes, podremos valorar que plstico se

ajusta ms a la aplicacin.

Clasificacin de los plsticos

La gran variedad de plsticos que existen en el mercado de los materiales nos obliga

a tenerlos en cuenta para muchas aplicaciones que surgen continuamente. Cabe

destacar en comparacin con los metales que las caractersticas de los plsticos

dependen muy directamente de la temperatura a la cual trabajan. Por ello serimprescindible determinar el rango de las temperaturas a las que estar sometida la

pieza, esta desventaja puede ser compensado con otras ventajas como son la

resistencia a la corrosin, la baja densidad de los plsticos, el fcil procesado, la

obtencin de producto acabado en un solo proceso, etc.

A continuacin hay una breve introduccin de las caractersticas ms destacables de

un surtido de plsticos utilizados en la ingeniera de diseo.

Termoplsticos semicristalinos

Polietileno (PE): Este material est dentro de los plsticos de gran consumo y se

utiliza ampliamente en el sector del embalaje y de la construccin. Tiene tres


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disposiciones moleculares que son: PE de alta densidad, PE de baja densidad y PE

lineal de baja densidad. Es un material bueno a impacto, flexible y muy resistente

qumicamente. No es adecuado para aplicaciones de temperaturas medio-altas.

Polipropileno (PP): Este plstico comprende aplicaciones muy diversas. Ms rgido

que su antecesor y con la densidad ms baja dentro de los termoplsticos. Buena

rigidez y con excelente resistencia qumica y vida a fatiga.

Poliamida (PA): Estos materiales entran dentro de los plsticos tcnicos. Estoimplica que se utilizan para piezas que cumplen especificaciones tcnicas. Buena

estabilidad dimensional (una vez ha finalizado la absorcin de humedad), resistencia

a las altas temperaturas (unos 200 C) y mdulos resistentes altos. Es importante

destacar que en la etapa posterior al procesado la PA absorbe agua, este fenmeno

transfiere al material unas propiedades de impacto ptimas.

Resina acetlica (POM): Es un plstico tcnico y se caracteriza por su excelente

capacidad de recuperar la forma tras ser deformado. Tiene propiedades mecnicas

parecidas a la PA. La resistencia al desgaste es muy alta y su resistencia al impacto

buena. Buena fluidez durante el transformado. Idneo para aplicaciones con altosnmero de ciclos a fatiga.

Tereftalatos (PBT/PET): El PBT tiene buenas propiedades mecnicas, alta

estabilidad dimensional y estabilidad frente al calor. Se consiguen altos grados de

rigidez y buena resistencia a la abrasin

El PET muy utilizado en el sector del embalaje, se ha utilizado para la fabricacin

de fibras textiles. Para procesos de inyeccin no se utiliza por su dificultad de

procesado. Los dos casos presentan una baja absorcin de agua,

Termoplsticos amorfos

Policloruro de Vinilo (PVC): Plstico amorfo de alto consumo. Muy utilizado en los

sectores de embalaje y construccin. Se caracteriza por tener un buen aislamiento

elctrico y buena resistencia a la intemperie

Poliestireno (PS): Plstico de gran consumo muy utilizado en embalaje. Hay una

gran diversidad de grados en el surtido de PS, desde grados de alto impacto, grados

de alta rigidez, grados de alta fluidez hasta grados para extrusin, Es un material con

un alto nivel de transparencia. Polirnetilmetacrilato(PMMA) : Plstico que se caracteriza por su alta transparencia

y excelentes propiedades superficiales. Buena resistencia a la intemperie y

estabilidad dimensional. La resistencia al impacto es baja.

AcrilonitriloButadienoEstireno (ABS): Es un copolmero del Estireno con buenas

propiedades al impacto, debido al caucho natural. Su resistencia a la intemperie no

es buena por lo que en aplicaciones para el exterior deber ir recubierto decapas de

pintura. Excelente aislante y apto para galvanizar, cromar, pintar, etc.

Policarbonato (PC): Forma parte de los plsticos utilizados para ingeniera. Tiene

buenas propiedades mecnicas y dureza superficial. Sus grados de transparencia son

altos y resiste bien a la temperatura.

Polisulfonas (PES/PESU): Forman parte de los plsticos denominados de alta

temperatura. Puede trabajar en continuo a temperaturas superiores a los 180 C y


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aguantar picos de temperatura de 230 C. Muy buena resistencia al impacto, buenas

propiedades ignfugas y buena estabilidad dimensional. Qumicamente nene

problemas de hidrlisis al trabajar con agua caliente.


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Conceptos basicos en Diseño de piezas de plástico para inyección