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TECNOLOGIA DE LOS
MATERIALES
PLASTICOS
Dosificación de una cantidad de material.
Fusión de este material en el sistema de
plastificación.
Inyección del material termoplástico en el molde.
Enfriamiento del material inyectado.
Desmoldeo de la pieza.
INYECCION Generalidades
Ventajas Ahorro de material.
Máxima exactitud de forma y de las piezas inyectadas.
Posibilidades de formación de orificios, refuerzos, ajustes y marcas, inserción de otros materiales.
Superficie lisa y limpia de las piezas inyectadas.
Buenas propiedades de resistencia a pesar de espesores de pared finos.
Rápida producción de gran cantidad de piezas en moldes duraderos.
Gran aprovechamiento del material empleado.
La pieza inyectada queda determinada por el molde en todas las dimensiones y superficies.
Desventajas
Poca resistencia mecánica.
Limitada resistencia al calor: la mayoría de los plásticos tienen temperatura admisible por debajo de 100 º C, la mayoría son combustibles.
Piezas plásticas no presentan estabilidad dimensional.
Resistencia al envejecimiento.
Las reparaciones en muchos casos son imposibles.
Alto costo de la materia prima.
Fases Generales
Dosificación del material Cantidad exacta
Carga en el cilindro de plastificación. Carga uniforme del material sólido.
Transporte y plastificación del material La meta del proceso de plastificación es llevar la masa
fundida y homogénea a un espacio en la parte delantera del cilindro y antes de la boquilla de inyección, con el propósito de tenerla lista y a disposición para ser inyectada.
Cierre del molde Se efectúa a alta y posteriormente a baja velocidad, como
también a baja presión.
Acercamiento del mecanismo de inyección.
Establecer perfecto contacto entre la boquilla y el bebedero
del molde.
Inyección del material
Curado del material bajo presión.
Retorno del mecanismo de inyección
Separación de la boquilla del bebedero del molde y el
retorno del mecanismo inyector.
Enfriamiento de la pieza en el molde.
Apertura del molde
Expulsión de la pieza.
Fases Generales
MAQUINAS DE INYECCIÓN
Según la disposición de los ejes
Horizontales
Verticales
Por el sistema de accionamiento
Manuales
Semiautomáticas
Automáticas
Por el sistema de plastificación
Máquinas de émbolo
Máquinas de husillo.
Moldeo por inyección asistido por gas:
La técnica se basa en la inyección de un gas inerte a alta presión a través de boquillas de inyección de gas ubicadas al interior del molde. El gas mas utilizado es el N2 y mediante la inyección del gas en el molde, este queda atrapado en el interior de la resina dando de esta manera la forma deseada en el producto.
Ventajas
Dependiendo del diseño del producto, se ahorra entre 3-50% de material
Se disminuye la presión de inyección, ya que el N2 contribuye con el empaquetamiento de la resina
Funciones de la unidad de inyección.
Alimentación.
Transporte.
Plastificación.
Dosificación.
Inyección.
Elementos principales de una unidad de inyección.
Husillo
Boquillas
Boquillas con válvulas
Boquilla tipo B
Boquilla libre o tipo C
El Husillo
El husillo tiene dos usos y tres funciones. Por eso tambien se llama tornillo reciprocante.
Hacia adelante:
Trabaja como el embolo de una jeringa:
Llena y compacta el plástico en la cavidad.
Hacia atras gira:
Transporta el plástico hacia adelante, lo compacta para quitarle el aire y por último lo homogeniza o si usa pigmento dispersará uniformemente el color.
El Husillo
Se distinguen geométricamente tres zonas:
Zona de alimentación o transporte: recibe el plástico en forma sólida, lo compacta y lo transporta.
Zona de fusión: lleva el material a un estado fundido.
Zona de dosificación: esta diseñada para mezclar y dar mayor homogeneidad, al igual que proveer un aumento de temperatura
Boquillas
Las boquillas se encuentran en la parte delantera del cilindro de plastificación.
Ella establece la conexión con el molde para dirigir el material al bebedero
El diámetro del canal de flujo en la boquilla depende del volumen de la cavidad del molde
En piezas de peso reducido (20 a 30 g) el orificio de la boquilla debe estar en un rango de 3 a 5 mm.
Para moldes mayores y piezas con distinto espesor de pared, pueden utilizarse boquillas con orificio de 6mm.
Unidad de Cierre
Las placas portamoldes de la máquina tienen un agujero en el centro con la finalidad de que se centre el molde en la máquina por medio del anillo de centrado. Con esto se garantiza que coincida el anillo de centrado del molde con respecto a la unidad de inyección (específicamente con la boquilla).
Placa Portamolde Fija.
Placa Portamolde Móvil.
Desmoldeo, Accionamiento, Fuerza de Cierre
Funciones de la unidad de cierre
Iniciar el trabajo del molde.
Abrir y cerrar el molde.
Aplicar fuerza de cierre, esta debe ser mayor a la fuerza interna originada en el molde debido a la inyección.
Dirigir el desmoldeo del producto
Tipos de unidades de cierre
Cierre por rodillera. simple o doble
Cierre por pistón hidráulico.
Cierre mixto rodillera - pistón.
Cierre hidromecánico o por pistón bloqueado.
Características técnicas
Unidad de inyección.
Diámetro del émbolo o tornillo inyector (mm).
Capacidad de plastificación de PS (kg./h).
Volumen máximo de inyección.
Presión específica máxima de inyección (Kg/cm2).
Rango de r.p.m. del tornillo o número de carreras del pistón.
Recorrido máximo del émbolo o tornillo.
Energía del sistema de plastificación (KW).
Zonas de regulación.
Características técnicas
Unidad de cierre
Fuerza de cierre máximo (Ton)
Superficie máxima a inyectar (cm).
Altura mínima del molde (mm).
Altura máxima del molde (mm)
Distancia entre columnas (mm)
Espesor máximo y mínimo del molde (mm)
Características técnicas
Unidad motriz
Potencia del motor eléctrico para la bomba hidráulica.
Capacidad del tanque de aceite (lt).
Cantidad de aceite por ciclo de trabajo.
Potencia del moto hidraúlico.
Parámetros del proceso Presión trasera o Contrapresión.
Presión que se opone al movimiento hacia atrás durante la plastificación del material. Esto se hace con el objeto de comprimir el polímero dentro del cilindro en la parte delantera y ayudar a eliminar vacíos y cavidades en el disparo.
Presión de equilibrio o de llenado. Presión que se utiliza en la máquina para empujar el
material dentro del molde.
Alta presión Esta comienza después del llenado volumétrico del molde.
Presión de mantenimiento Sirve para mantener durante el curado de la pieza, el relleno
que fue hecho por la post-presión.
Parámetros del proceso
Descompresión del fluido
Se lleva a cabo cuando el husillo ha llegado a su
posición trasera parada.
Temperaturas de la Unidad de inyección
Velocidad de Inyección
La velocidad lineal máxima del husillo durante la
inyección varia entre 0.72 y 0.83 m/s
Parámetros del proceso
Entre los materiales más utilizados en el proceso de
inyección se encuentran:
Poliestireno (PS)
Polietileno de baja y alta densidad(HDPE LDPE)
Polipropileno (PP)
Nylon poliamida (PA)
Cloruro de polivinilo (PVC)
Policarbonato (PC)
Problemas en el moldeo por Inyección
El diagnóstico de un problema debe
comenzar con cuatro revisiones básicas, las
cuales se deben realizar antes de efectuar
cualquier cambio en las variables del
proceso:
Problemas en el moldeo por Inyección
La Resina: puede ocurrir confusión entre resinas
diferentes
La máquina: la hoja de proceso es individual y
aplicable a una máquina específica.
Las condiciones de operación: los controles e
instrumentos de medición deben estar calibrados.
El molde: realizar disparos cortos.
Problemas en el moldeo por Inyección
Llenado deficiente de la cavidad.
Aparición de rebabas.
Defectos superficiales
Contaminación
Dificultad en la expulsión de la pieza.
Marcas de contracción (rechupes) y vacíos.
Problemas en el moldeo por Inyección
Alabeo o piezas deformadas.
Variaciones en las dimensiones de la pieza.
Variaciones en el peso de la pieza.
Fallas por grietas debido a esfuerzos “stress crack”.
Pobres propiedades mecánicas (impacto, tenacidad).
El Molde de Inyección
Es una herramienta compuesta por un conjunto de
mecanismos, provistos de una cavidad que da la
forma a un fluido plástico, con ayuda de presión y
temperatura, que cumple funciones mecánicas,
termodinámicas y reológicas (flujo del material
plástico) en forma repetitiva.
El Molde de Inyección
Las cavidades contienen la forma y dimensiones
necesarias para la obtención del producto.
Tipos de moldes:
Molde de dos placas. Consiste en dos placas, la
estacionaria que contiene a la cavidad y la móvil
conteniendo al macho. Una sola cavidad puede
tener entrada central, pero múltiples cavidades
deben tener entradas laterales.
El Molde de Inyección
Molde de tres placas. Permite la utilización de entradas
centrales para múltiples cavidades. En esta configuración,
cuando el molde inicia su abertura, la placa de la cavidad y
la placa móvil o de fuerza se abren simultáneamente
liberando el sistema de canales y rompiendo la entrada a la
cavidad, para de esta manera conseguir la obtención de la
pieza moldeada.
El Molde de Inyección
Molde de colada caliente. Es similar al molde de
tres placas, con la diferencia de que el mazarote y
los canales son mantenidos en estado fundido por
medio de calentadores eléctricos, de modo que el
sistema de canales no tiene que ser descargado con
la pieza moldeada, eliminando así el desperdicio de
material.
Clasificación de Moldes
Por numero de Placas
Por tipo de expulsión
Por tipo de Alimentación
Por forma de construcción
Por Numero de Cavidades
Clasificación de moldes por Numero de cavidades
Una Cavidad
Varias Cavidades
Cavidades en línea
Cavidades en círculos
Diversas Geometría
Clasificación de moldes por forma de construcción
Moldes mecanizados
Moldes fundidos
Moldes por galvanoplastia (Muestreos)
Moldes de resina Epóxica (Poca Prodc.)
Clasificación de moldes por tipo de alimentación
Canales Fríos
Canales Calientes
Canales Aislados
Clasificación de moldes por el sistema de Expulsión
Varilla o Botador,
Placas,
Articulación de columnas,
Mordazas con Plano inclinado
Desenrosque Automático,
Accionamiento Hidráulica
Nuevas tecnologías
Moldes de colada Caliente
Moldeo por incluso de gas
Moldeo por inclusión de otro material
Inyección de varios materiales
Rotación del molde en el Ciclo de Inyección
Cavidades removibles, con bases fijas
El Molde de Inyección
Entre los materiales mas comúnmente utilizados en
la elaboración de moldes se encuentran:.
Aceros standard 4130 o 4140.
Aceros de httas. P-20 y H-13.
Aleaciones de cobre y berilio.
FUNCIONES DEL MOLDE
Recibir la masa plástica.
Distribuirla por medio de canales.
Darle forma a la masa plástica.
Enfriar la masa plástica.
Expulsar la pieza.
Moldeo por Extrusión Soplado
Generalidades
Es un proceso que usa presión de aire para hacer formas huecas inflando plástico suave dentro de la cavidad de un molde.
Es un proceso industrial importante para hacer piezas con paredes delgadas, tales como botellas.
En la mayoría de los casos el proceso se diseña como una operación de producción a muy alta velocidad, donde la secuencia esta automatizada.
Moldeo por Inyección Soplado
Generalidades En este proceso el parison inicial se moldea por inyección en
lugar de extrusión.
Comparado con el moldeo basado en extrusión el moldeo por inyección y soplado tiene una velocidad de producción más baja lo cual explica por qué no es tan ampliamente usado.
El material que más se usa en el moldeo por extensión y soplado es el tereftalato de polietileno (PET), su combinación de propiedades lo hacen ideal para bebidas carbonatadas.
Moldes de soplado
Es una herramienta sobre la cual se hace el conformado del artículo plástico.
En el molde se transforma la manga extruida, permitiendo la forma definitiva de la pieza
Función
La función del molde es:
Recibir la manga.
Cerrar el molde.
Permitir el soplado.
Enfriar la pieza.
Abrir molde (expulsión)
Repetir ciclo.
Descripción del proceso de Soplado
Los semimoldes (mitad del molde), se abre para recibir la manga o preforma.
Luego el molde se cierra y atrapa la manga aplástandola en la zona del cuello y fondo, ocasionando costura o soldadura sobre todo el perímetro que muerde la manga.
Una mecanismo de corte frío o caliente, corta la manguera.
El molde se desplaza a la zona de soplado.
Descripción del proceso de Soplado
Un perno soplador se introduce por el cuello y sopla la manga, obligándola a que esta se estire (infle) hacia las paredes de la cavidad del molde
Durante este soplado, la pieza se está enfriando y disipa el calor a través de la superficie de la cavidad del molde hasta una temperatura de desmoldeo.
Se abre el molde y la pieza queda agarrada del pin soplador, este sube y deja caer la pieza o la toma una unidad de extracción.
Se repite el ciclo.
Partes de un Molde de Soplado
Las partes principales que componen un molde son:
Cuerpo
Fondo.
Cuello.
Columnas guías.
Placa posterior.
Placas de golpe.
Casquillo guía.
En general los moldes de soplado se fabrican por insertos o partes, con la finalidad de facilitar la construcción individual del molde, abaratar los costos de fabricación y poder sustituir con facilidad piezas que se desgasten.
Consideraciones para el diseño de productos.
Consideraciones generales:
Resistencia y rigidez: Los plásticos no son tan fuertes y rígidos como los metales. No deben usarse en aplicaciones donde se pueden encontrar altos esfuerzos.
Resistencia al impacto: la capacidad de los plásticos para absorber impactos en general es buena; se comparan favorablemente con la mayoría de los cerámicos.
Temperatura de servicio: Son limitadas con respecto a los metales de ingeniería y los cerámicos.
Consideraciones para el diseño de productos
Expansión térmica: es más grande para los plásticos; así que los cambios dimensionales debidos a variaciones de la temperatura son mucho más significativos que para los metales.
Muchos de los plásticos están sujetos a degradación por la luz del sol y otras formas de radiación.
Los plásticos son solubles en muchos solventes comunes.
Por el lado positivo, los plásticos son resistentes a los mecanismos convencionales de corrosión que afligen a muchos metales
Fundición
La fundición de plásticos abarca, en general, la mismas fases esenciales que la fundición de metales:
Producción de un molde apropiado.
Fusión del material o de la mezcla de agentes líquidos.
Colada por gravedad.
Solidificación.
Moldeo rotacional
En el moldeo rotacional, una rotación simultánea de los moldes de paredes delgadas alrededor de dos ejes (perpendiculares entre sí) distribuye el material fundido, formando una capa que cubre el interior del molde. Después del enfriamiento el componente es retirado del molde. Se utiliza en la producción de componentes como cestos de basuras, sillas, tanques, etc. Los espesores que se obtienen varían entre 2 y 12 mm.
Extrusión
La extrusión de plásticos se usa extensamente para producir diversas geometrías tales como perfiles largos, varillas, tubos, láminas y hojas en diferentes longitudes. El proceso de extrusión requiere que el material esté en un estado de fluencia plástica, de tal manera que pueda tener lugar la conformación. La mayoría de los productos extruidos son materiales termoplásticos.
Termoconformación
En la termoconformación se calientan hojas termoplásticas hasta que se ablandan y luego se introducen en el molde mediante vacío, aire a presión o medios mecánicos. La forma obtenida se estabiliza por enfriamiento. El proceso de termoconformación se usa primordialmente para producir componentes cóncavos hasta de unos 3 x 7 m. Ej: cajas, componentes de carrocerías, etc. Los moldes se hacen con madera, metal, yeso o plástico.
