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INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL

ESCUELA SUPERIOR DE INGENIERIA QUIMICA E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS

Laboratorio de transformación de polímeros.

“Molde de inyección”

Profesores:

Mario Alberto Trejo Rubio Leslie Gómez Ortiz

Integrantes: García Valles David Ezequiel Lira Esparza Miguel Ángel Mendoza Villalba Iván Equipo: 3 Grupo: 4IV59

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INDICE

1 PROCESO DE INYECCIÓN ................................................................................ 3 2 MATERIALES ..................................................................................................... 6 3 POSIBLES DEFECTOS ..................................................................................... 11 4 REGLAS DEL DISEÑO ..................................................................................... 12 5 EL MOLDE ........................................................................................................ 14 6 DISEÑO DEL MOLDE ...................................................................................... 15 7 CONCLUSIONES .............................................................................................. 18

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1 PROCESO DE INYECCIÓN El proceso de moldeo por inyección es muy corto y consta de las siguientes cuatro etapas : 1)De sujeción : Antes de la inyección del material en el molde, las dos mitades del molde deben estar firmemente cerrados por la unidad de sujeción . Cada mitad del molde se une a la máquina de moldeo por inyección y una mitad se le permite deslizarse. La unidad de cierre accionado hidráulicamente empuja las mitades de molde juntos y ejerce una fuerza suficiente para mantener el molde cerrado de forma segura mientras se inyecta el material. El tiempo requerido para cerrar y sujetar el molde depende de la máquina *Máquinas grandes (aquellas con fuerzas mayores de sujeción ) requerirán más tiempo . Este tiempo puede estimarse a partir del tiempo de ciclo de la máquina. 2) Inyección El material plástico que por lo general se encuentra en forma de gránulos (pellets) , se introducen en la máquina de moldeo por inyección, y avanzan hacia el molde por la unidad de inyección. Durante este proceso, el material se funde por el calor y la presión. El plástico fundido se inyecta en el molde rápidamente. La cantidad de material que se inyecta se conoce como el “disparo”. El tiempo de inyección es difícil de calcular con precisión debido al constante cambio en el flujo del plástico fundido en el molde. Sin embargo, el tiempo de inyección puede ser estimado por el volumen de inyección, presión de inyección, y la potencia de inyección. 3) Enfriamiento El plástico fundido que está dentro del molde comienza a enfriarse tan pronto como entra en contacto con las superficies del molde. Como el plástico se enfría, se solidifica en la forma de la parte deseada . Sin embargo, durante el enfriamiento puede ocurrir una cierta contracción . El embalaje de material en la etapa de inyección permite que el material adicional fluya en el molde y reducir la cantidad de contracción visible. El molde no se puede abrir hasta que haya transcurrido el tiempo de enfriamiento requerido . El tiempo de enfriamiento puede estimarse a partir de varias propiedades termodinámicas del plástico y el espesor de pared máximo de la pieza.

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4) Eyección Una vez transcurrido el tiempo suficiente , la parte enfriada puede ser expulsado del molde por el sistema de eyección, que se adjunta a la mitad posterior del molde. Cuando se abre el molde , se utiliza un mecanismo para empujar la parte del molde . La fuerza debe ser aplicada para expulsar la pieza debido a que durante el enfriamiento el plástico se encoge y se adhiere al molde. Con el fin de facilitar la expulsión de la pieza , un agente de liberación de molde puede ser rociado sobre las superficies de la cavidad del molde antes de la inyección del material. El tiempo que se requiere para abrir el molde y expulsar la pieza se puede estimar a partir del tiempo del ciclo de secado de la máquina y debe incluir tiempo para la parte de la caída libre del molde. Una vez que la pieza se expulsa , el molde se puede cerrar con pinzas para la siguiente toma a inyectar . Después del ciclo de moldeo por inyección , se deben llevar a cabo algunos procesamientos posteriores. Durante el enfriamiento , el material en los canales del molde se solidificará y quedará unido a la pieza, este exceso de material , junto con cualquier otro que se haya producido , debe ser recortada de la pieza, usualmente se retira mediante el uso de cortadores. Para algunos tipos de material , tales como los termoplásticos , el material de desecho que resulta de este recorte se puede reciclar al ser colocado en un molinillo de plástico, también llamadas máquinas de triturado o granuladores. Debido a cierta degradación de las propiedades del material , el material triturado debe mezclarse con materia prima en la relación de triturado adecuado para ser reutilizado en el proceso de moldeo por inyección. La unidad de inyección es responsable tanto de la calefacción y la inyección del material en el molde. La primera parte de esta unidad es: La tolva: Es un gran contenedor en el que se vierte el plástico en bruto (pellets). La tolva tiene una parte inferior abierta, que permite que el material se introduzca en el cañón. El barril contiene el mecanismo para la calefacción y la inyección del material en el molde. Este mecanismo es normalmente un inyector de émbolo o un tornillo de movimiento alternativo. Un inyector de ram fuerza al material hacia adelante a través de una sección calentada con un émbolo que está generalmente accionado hidráulicamente. En la actualidad , la técnica más común es el uso de un tornillo de movimiento alternativo. Un tornillo de movimiento alternativo se mueve hacia adelante del material tanto por rotación como por deslizamiento axial, siendo alimentado por un motor hidráulico o eléctrico. El material entra en las ranuras del tornillo de la tolva y se hace avanzar hacia el molde como el tornillo gire. Si bien se hace

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avanzar, el material se funde por la presión, fricción, y calentadores adicionales que rodean el tornillo de movimiento alternativo. El plástico fundido se inyecta rápidamente en el molde a través de la boquilla en el extremo del barril por la acumulación de la presión y la acción hacia adelante del tornillo. Este aumento de presión permite que el material que ha de envasarse se mantenga por la fuerza en el molde. Una vez que el material ha solidificado en el interior del molde, el tornillo puede retraer y rellenar con más material para la siguiente toma.

Antes de la inyección del plástico fundido en el molde, las dos mitades del molde primero deben estar firmemente cerrados por la unidad de sujeción. Cuando el molde está unido a la máquina de moldeo por inyección, cada medio está fijado a una placa grande , llamado una placa estacionaria . La mitad frontal del molde , llamado la cavidad del molde , está montado en una placa estacionaria y se alinea con la boquilla de la unidad de inyección. La mitad posterior del molde, llamado el núcleo de molde , está montado en un rodillo móvil , que se desliza a lo largo de las barras de unión . El motor de sujeción accionado hidráulicamente acciona barras de sujeción que empujan la placa móvil hacia el plato fijo y ejercer la fuerza suficiente para mantener el molde cerrado de forma segura mientras que el material es inyectado y posteriormente se enfría . Después del tiempo de enfriamiento requerido , el molde se abre entonces por el motor de sujeción. Un sistema de eyección, que está unido a la mitad posterior del molde, se acciona por la barra de expulsión y empuja la parte solidificada fuera de la cavidad abierta.

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2 MATERIALES Hay muchos tipos de materiales que se pueden utilizar en el proceso de moldeo por inyección. La mayoría de los polímeros pueden ser utilizados, incluyendo todos los termoplásticos, termoestables y algunos elastómeros. Cuando se utilizan estos materiales en el proceso de moldeo por inyección, su forma cruda es generalmente pequeñas bolitas o un polvo fino. Además, los colorantes se pueden añadir en el proceso para controlar el color de la parte final. La selección de un material para la creación de piezas moldeadas por inyección no se basa únicamente en las características deseadas de la parte final. Mientras que cada material tiene diferentes propiedades que afectan a la fuerza y la función de la parte final, estas propiedades también dictan los parámetros utilizados en el procesamiento de estos materiales. Cada material requiere un conjunto diferente de procesamiento de parámetros en el proceso de moldeo por inyección, incluyendo: 1) La temperatura de inyección 2) Presión de inyección 3) Temperatura del molde 4) La temperatura de eyección 5)Tiempo de ciclo.

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Nombre del material Abreviación Nombre comercial Descripción Aplicaciones

Acetal POM Celcon, Delrin, Hostaform, Lucel

Fuerte,rígido, excelente resistencia a la fatiga,resistencia química, resistencia a la humedad, naturalmente opaco ó blanco, de bajo /medio costo

Engranajes , manijas, los componentes de plomería , rodillos , rotores , guías de deslizamiento , válvulas

Polimetilmetacrilato PMMA Diakon, Oroglas, Lucite, Plexiglas

Rigido , frágil , resistente al rayado claridad , transparencia , óptico , de bajo costo / medio

Expositores , perillas , lentes , carcasas , paneles de luz , reflectores , señales , estantes , bandejas

Acrilonitrilo Butadieno Estireno ABS

Cycolac, Magnum, Novodur, Terluran

Fuerte , flexible, de baja contracción molde ( estrechas tolerancias ) , resistencia química, capacidad de galvanoplastia, naturalmente opaca , de bajo costo / medio

Automotrices, cajas , indicadores , carcasas, juguetes

Acetato de celulosa CA Dexel, Cellidor, Setilithe Duro, transparente, costo alto Manijas, marcos de anteojos

Poliamida 6 (Nylon) PA6 Akulon, Ultramid, Grilon

Alta resistencia,resistencia a la fatiga, resistencia quimica, baja fluencia, baja fricción, casi opaco/blanco, Costo medio/alto

Rodamientos , casquillos , engranajes , rodillos, ruedas

Poliamida 6/6 (Nylon) PA6/6 Kopa, Zytel, Radilon

Alta resistencia, resistencia a la fatiga, resistencia química,baja fluencia, baja fricción, casi opaco/blanco , costo medio/alto

Manijas, palancas, pequeñas cajas, bridas

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Poliamida 11+12 (Nylon) PA11+12 Rilsan, Grilamid

Alta resistencia, resistencia a la fatiga, resistencia química, baja fluencia,baja fricción, casi opaco ó claro, costos altos

Filtros de aire, monturas de gafas, máscaras de seguridad

Policarbonato PC Calibre, Lexan, Makrolon

Muy duro, resistencia térmica, transaparente , de costos altos

Automotriz (paneles , lentes, consolas ) , botellas , contenedores , cajas, cubiertas de luces , reflectores, cascos de seguridad y escudos

Poliester – Termoplástico PBT, PET

Celanex, Crastin, Lupox, Rynite, Valox

Rigido, resistencia al calor, resistencia química Costos medios/ altos.

Automotriz (filtros , manijas, bombas) , cojinetes , levas , componentes eléctricos (conectores, sensores) , engranajes , carcasas , rodillos , interruptores , válvulas

Polieter Sulfona PES Victrex, Udel Duro, alta resistencia química, claro, costos altos Válvulas

Polieteretercetona

PEEKEEK

Estabilidad térmica, resistencia química, resistencia a la abrasión.

Piezas de los aviones , conectores eléctricos , impulsores de la bomba , los sellos

Polieterimida PEI Ultem Resistencia al calor, resistencia a la flama , transparente/color ambar

Los componentes eléctricos (conectores , tableros, interruptores) , cubiertas, sheilds , herramientas quirúrgicas

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Polietileno –Baja Densidad LDPE

Alkathene, Escorene, Novex

Peso ligero, duro y flexible, excelente resistencia química, costos bajos

Utensilios de cocina , carcasas, fundas, y contenedores

Polietileno – Alta Densidad HDPE

Eraclene, Hostalen, Stamylan

Duro y rígido, excelente resistencia química , costos bajos

Asientos de sillas , carcasas, fundas, y contenedores

Oxido de polifenileno PPO Noryl, Thermocomp, Vamporan

Duro, resistencia al calor, resitencia a la flama, baja absorción de agua, costos altos

Automotrices ( carcasas, paneles) , componentes , carcasas, componentes de plomería eléctricos

Sulfuro de polifenileno PPS Ryton, Fortron Duro, resistencia al calor, café, muy

costoso

Rodamientos , cubiertas, los componentes del sistema de combustible , guías , interruptores, y escudos

Polipropileno PP Novolen, Appryl, Escorene

Peso ligeo, resistencia al calor, alta resistencia química, resistencia al rayado,bajo costo.

Automotrices (parachoques , tapas , recorte ) , botellas , tapas , cajas , mangos , carcasas

Poliestireno GPPS Lacqrene, Styron, Solarene Quebradizo, transparente, costo bajo Cosmeticos

Poliestireno- Alto impacto HIPS Polystyrol,

Kostil, Polystar Rigido, duro, traslucido , bajo costo Electrodomesticos, contenedores de comida, juguetes

Cloruro de polivinilo- Plastificante PVC Welvic, Varlan Duro , flexible, resistencia a la flama

transparente/opaco, costo bajo

Aislamiento eléctrico , electrodomésticos, tubos médicos , suelas de zapatos , juguetes

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Cloruro de polivinilo – Rigido UPVC Polycol,

Trosiplast Duro , flexible, resistencia a la flama transparente/opaco, costo bajo

Las aplicaciones en exteriores ( desagües , los accesorios, las canaletas )

Acrilonitrilo Estireno SAN Luran, Arpylene, Starex

Quebradizo, resistencia química, resistencia al calor, transparente, costos bajos

Artículos para el hogar , perillas , jeringas

Termoplástico Elastomero/Caucho TPE/R

Hytrel, Santoprene, Sarlink

Duro, flexible, costos altos. Componentes eléctricos , juntas, arandelas

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3 POSIBLES DEFECTOS FLASH Cuando el material fundido se filtra fuera de la cavidad del molde y se solidifica. Una vez que la pieza se expulsa , se habrá formado una capa delgada de material unido a la parte a lo largo de la línea de separación . Las causas que lo provocan son:

Presión de inyección alta Fuerza de acoplamiento baja.

PANDEO La flexión permanente de una parte que se produce cuando cierta sección de la parte de encogimiento es más rápido que otros , como resultado de una velocidad de enfriamiento no uniforme. Las causas que lo provocan son:

La velocidad de enfriamiento no sea uniforme. BURBUJAS: Lo causa:

Una temperatura de inyección demasiado alto Exceso de humedad en el material Velocidad de enfriamiento no uniforme

SECCIONES SIN RELLENO Lo causa:

Volumen tiro insuficiente Tasa de material demasiado bajo flujo

RECHUPES Lo causa:

La presión de inyección demasiado baja Velocidad de enfriamiento no uniforme

MARCAS DE EYECTOR Lo causa:

El tiempo de enfriamiento demasiado corto Fuerza del expulsor demasiado alto

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4 REGLAS DEL DISEÑO 1.-Disminuir el espesor máximo de la pared de una parte para acortar el tiempo del ciclo ( tiempo de inyección y el tiempo de enfriamiento específicamente ) y reducir el volumen de la parte.

2.-Si el epesor de pared es uniforme garantizará un enfriamiento uniforme y reducir los defectos

ESQUINAS 1.-Esquinas redondas para reducir las concentraciones de tensión y fractura 2.-Radio interior debe ser al menos el espesor de las paredes

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3.-Aplicar un ángulo de 1 ° - 2 ° a todas las paredes paralelas a la dirección de separación para poder remover fácilmente la pieza del molde .

4.-Añadir refuerzos para que tenga un soporte estructural , en lugar de aumentar el espesor de pared

MACHOS 1.-Espesor de la pared de los machos no debe ser más del 60 % del espesor de la pared principal 2.-El radio en la base debe ser de al menos del 25 % del espesor de la pared principal

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5 EL MOLDE El diseño del molde es crítico para la calidad y economía de la pieza inyectada. La apariencia, dureza, rigidez, tamaño, forma y costo dependen de la calidad del molde. Las consideraciones clave para termoplásticos de ingeniería son: Diseño adecuando para resistir las presiones del proceso Materiales de construcción correctos, especialmente cuando se usan

grados de resina reforzada Diseñar correctamente el flujo del material dentro del molde Venteo de aire adecuado antes de que la resina entre al molde Cuidadoso diseño de la transferencia de calor para controlar el enfriamiento

y solidificación Expulsión fácil y uniforme de las partes moldeadas Cuando se diseña una pieza, se debe tomar ciertas consideraciones sobre el efecto de los puntos de inyección, variaciones de espesor debido al flujo, encogimiento, enfriamiento, venteo, entre otros.

Los tiempos de ciclo pueden estar limitados por la capacidad de transferencia de calor del molde y por otras condiciones de proceso como el tiempo del ciclo de secado o la capacidad de plastificación.

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6 DISEÑO DEL MOLDE Sabiendo la carga del equipo (28gr) se pieza en elaborar un molde cuya pieza tenga un peso aproximado al de la carga

En este caso se eligió un vaso tequilero (caballito) de vidrio, cuyo volumen es de 68 cm3 realizando las operaciones se notó que eran necesarios por lo menos tres cargas del equipo para elaborar la pieza.

Para la elaboración del molde se puso el vaso boca abajo en una pequeña tabla de triplay y se fijó con silicón. Luego para ser rodeado por un cuadrado formado previamente y fijarlas a la tablilla junto con el vaso y así evitar fugas de la mezcla. Luego se dispuso a elaborar la mezcla del molde la cual fue elaborada con resina poliéster usando como carga 15% en peso de limadura de hierro, 2% en peso de fibra de vidrio y 5% en peso de mármol granulado fino.

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El procedimiento a seguir fue que se pesó 1300 gr de resina para la primera parte del molde se le agregó el catalizador y bajo agitación constante se le fueron agregando cada 15 minutos las cargas empezando con la fibra de vidrio, luego por el mármol granulado, y ya estando cerca del punto de gelado se le agregó la limadura de hierro para así evitar que se precipite y resulte una pieza mal elaborada.

Ya teniendo la mezcla se vierte en el molde donde está el vaso y esperar hasta que la mezcla cure totalmente. Para la parte macho del molde se sigue un procedimiento similar pero antes de verter la mezcla la pieza fue cubierta con desmoldante y se le hicieron dos orificios para elaborar las guías de acoplo entre las dos piezas usándose dos clavos.

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Una vez que se obtuvieron las dos partes del molde se lijaron para que se pudiera acoplar de una manera correcta las dos partes. Después se le hizo el punto de inyección con ayuda de un taladro para que se acoplara a la máquina de inyección. Enseguida se realizó una prueba mediante poliuretano para verificar que las dos partes del molde estuvieran bien acopladas.

En cuanto se hizo la prueba de poliuretano se pudieron apreciar ciertas características en el vaso, aunque algunas de ellas se presentaron por la cantidad de desmoldante que se quedó en grandes proporciones dentro del molde. Finalmente se realizó la prueba en la máquina de inyección obteniendo buenos resultados.

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7 CONCLUSIONES Durante la elaboración del molde se experimentaron vario contratiempos como el saber mezclar la resina con la limadura de hierro, hacer la cajita de madrea que contenga la resina sin que el silicón se derritiera provocando que la mezcla se desparramara, así como el perfecto acoplamiento de las dos piezas del molde para evitar una mala calidad de la pieza, así como el desmoldante a usar ya que el silicón en spray no sirvió muy bien y la cera tampoco hizo un buen trabajo ya que en la pieza se formó una superficie burda (llena de orificios) , la parte hembra de la pieza donde se puso aceite de cocina como desmoldante sirvió bien. Al principio se pensaba hacer el molde de tres piezas haciéndolo algo parecido la molde de un socket utilizado en una práctica de laboratorio, pero para evitar la costura que se formaría en los lados laterales del vaso se optó por hacer el molde de dos piezas. Así que para mejorar el procedo de la elaboración del molde se recomienda usar aceite de cocina para formar superficies lisas si la figura lo requiere, y cuando se lleva a cabo la elaboración de la segunda mitad del molde igual se recomienda dejar las dos piezas juntas con una pequeña capa de aceite para que el acoplamiento sea lo más hermético posible. (en este caso estas irregularidades en la superficies del molde fungen como canales de desfogue pero corriendo el riesgo de que la pieza tenga rebabas)