SAMMY ALEXANDER CACERES CALDERONFACULTAD DE INGENIERIAS

INGENIERIA MECANICA

MOLDEO POR INYECCION

Es un proceso semicontinuo que consiste en inyectar un polímero, cerámico o metal en estado fundido en un molde cerrado.En este molde el material se solidifica comenzando a cristalizar en polímeros semicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada. el moldeo por inyección es un proceso ambientalmente más favorable comparado con la fabricación de papel, la tala de árboles o cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido.

ANTECEDENTES HISTÓRICOS

John Hyatt registró en 1872 la primera patente de una máquina de inyección, la cual consistía en un pistón que contenía en la cámara derivados celulósicos fundidos. Sin embargo, se atribuye a la compañía alemana Cellon-Werkw el haber sido pionera de la máquina de inyección moderna. El primer artículo de producción masiva en Inglaterra fue la pluma fuente, producida durante los años treinta por la compañía Mentmore Manufacturing. La misma utilizaba máquinas de moldeo por inyección de Eckert & Ziegler (Alemania). Estas máquinas funcionaban originalmente con aire comprimido (aproximadamente 31 kg/cm²); el sistema de apertura de molde y la extracción de la pieza eran realizados manualmente, y los controles incluían válvulas manuales, sin control automático ni pantallas digitales; además, carecían de sistemas de seguridad.

PRINCIPIO DEL MOLDEO POR INYECCIÓN

El moldeo por inyección es una de las tecnologías de procesamiento de plástico más famosas, ya que representa un modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geométricas de alta complejidad. Para ello se necesita una máquina de inyección que incluya un molde. En este último, se fabrica una cavidad cuya forma es idéntica a la de la pieza que se desea obtener y para su tamaño se aplica un factor de contracción el cual se agrega en las medidas de la cavidad para que al enfriarse la pieza moldeada se logren las dimensiones deseadas. La cavidad se llena con plástico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.

MAQUINA DE MOLDEO POR INYECCIÓN

MAQUINA DE MOLDEO POR INYECCIÓNINTERNA

TOLVA DE ALIMENTACIÓN

Las partículas sólidas de la resina en forma de gránulos, se depositan en la tolva de alimentación de la máquina.

Los gránulos de plástico se vierten en la tolva de alimentación y esta a su vez lo alimenta al husillo dentro del barril.

TORNILLO O HUSILLO

El calentamiento del tornillo se hace por zonas y el número de zonas dependerá del tamaño del cañón, normalmente se dividen 3. Dentro del barril se encuentra un tornillo de material muy duro, el cual generalmente está pulido y cromado para facilitar el movimiento del material sobre su superficie. El tornillo se encarga de recibir el plástico, fundirlo, mezclarlo y alimentarlo en la parte delantera hasta que se junta la cantidad suficiente para luego inyectarlo hacia el molde.

VÁLVULA CHECK

La función de esta válvula es esencialmente dejar pasar el material libremente desde el husillo a la cámara de fundido durante el proceso de dosificación y evitar que el material fundido regrese hacia los filetes del husillo durante el proceso de inyección.

BARRIL DE INYECCIÓN

El barril es un cilindro hueco de acero aleado capaz de soportar grandes presiones y temperaturas internas provocadas por la fricción de los gránulos y el husillo. Los barriles de moldeo por inyección son relativamente cortos (comparados con los barriles de extrusión).La entrada de alimentación al barril, o garganta, está cortada a través del barril y conecta con el anillo de enfriamiento de la tolva de alimentación

BOQUILLA Y PUNTA DE INYECCIÓN

La boquilla es la punta de la unidad de plastificación y provee una conexión a prueba de derrames del barril al molde de inyección con una pérdida mínima de presión. La punta alinea la boquilla y el anillo de retención.

CICLO DE INYECCION

CICLO DE INYECCION

CONSUMO DE POTENCIA

En cuanto al consumo de potencia en cada una de las etapas del ciclo, se observa que en el cierre del molde apenas se requiere la potencia necesaria para vencer la fricción generada al desplazar la placa móvil. La etapa de inyección necesita la potencia máxima durante un período muy corto. El desplazamiento de la unidad de inyección y la apertura del molde requieren muy poca potencia

UNIDAD DE INYECCIÓN

a función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el polímero. Para lograr esto se utilizan husillos de diferentes características según el polímero que se desea fundir. El estudio del proceso de fusión de un polímero en la unidad de inyección debe considerar tres condiciones termodinámicas:

•Las temperaturas de procesamiento del polímero.•La capacidad calorífica del polímero Cp [cal/g °C].•El calor latente de fusión, si el polímero es semicristalino.

La unidad de inyección es en origen una máquina de extrusión con un solo husillo, teniendo la cámara calentadores y sensores para mantener una temperatura programada constante. La profundidad del canal del husillo disminuye de forma gradual (o drástica, en aplicaciones especiales) desde la zona de alimentación hasta la zona de dosificación

UNIDAD DE CIERRE

Es una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre suficiente para contrarrestar la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos de MPa, que únicamente se encuentran en el planeta de forma natural en los puntos más profundos del océano.Si la fuerza de cierre es insuficiente el molde tenderá a abrirse y el material escapará por la unión del molde. Es común utilizar el área proyectada de una pieza (área que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total de la cavidad) para determinar la fuerza de cierre requerida, excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.

MOLDE

Los moldes son construidos de aceros especiales de alta resistencia para que resistan altas presiones de cierre y de inyección para producción limitada. Los aspectos de construcción son similares a los moldes de compresión y de transferencia.

PROCESO DE MOLDEO POR INYECCIÓN

El primer paso del proceso del moldeo por inyección es alimentar los pellets plásticos en la tolva que luego los lleva al barril. El barril se calienta y contiene un tornillo recíproco o un émbolo inyector. Un tornillo recíproco se encuentra típicamente en las máquinas que producen las partes más pequeñas. Este muele a los pellets, haciendo que sea más fácil que el plástico se haga líquido. Hacia la parte frontal del barril, el tornillo impulsa el plástico líquido hacia adelante, así inyectándolo mediante una nariz y en el molde vacío. A diferencia del barril, el molde se mantiene frío para endurecer el plástico de la manera correcta. Los platos del molde se mantienen cerrados por un plato más grande (que se le llama el plato móvil). Este se engancha a un pistón hidráulico, que pone presión en el molde. Cerrar el molde por completo previene que se fugue el plástico, lo que crearía deformidades en las piezas finales.

ETAPAS DEL PROCESO

• Se cierra el molde vacío mientras se tiene lista la cantidad de material fundido para inyectar dentro del barril.

• El tornillo inyecta el material, actuando como pistón, sin girar, forzando el material a pasar a través de la boquilla hacia las cavidades del molde con una determinada presión de inyección.

• Al terminar de inyectar el material, se mantiene el tornillo adelante aplicando una presión de sostenimiento antes de que se solidifique, con el fin de contrarrestar la contracción de la pieza durante el enfriamiento.

• El tornillo gira haciendo circular los gránulos de plástico desde la tolva y plastificándolos. El material fundido es suministrado hacia la parte delantera del tornillo, donde se desarrolla una presión contra la boquilla cerrada, obligando al tornillo a retroceder hasta que se acumula el material requerido para la inyección.

• Una vez dentro del molde se continúa enfriando en donde el calor es disipado por el fluido refrigerante. Una vez terminado el tiempo de enfriamiento, la parte móvil del molde se abre y la pieza es extraída.

VENTAJAS

• Altos niveles de producción y bajos costos

• Moldeo de piezas con geometrías muy complicadas.

• Alta o baja automatización, esto depende del valor de la pieza.

• Las piezas una vez acabadas requieren de poco acabado, son terminadas con la rugosidad deseada, color y transparencia.

• Buena tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o sin insertos o de diferentes colores.

DESVENTAJAS

• El llenar de las piezas por una de las dos entradas produce piezas que tienen líneas de punto. Estas líneas de punto son las más débiles áreas en la pieza.• La cantidad de chatarra en total producida durante moldeo por inyección será usualmente más superior que la de moldeo por compresión a causa de la chatarra adicional creada por el bebedero y canal.