proceso de inyeccion de plasticos

8/4/2019 Proceso de Inyeccion de Plasticos

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PROCESO DE INYECCION DE PLASTICOS


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La inyeccin, es un proceso adecuado para piezas de gran consumo. La materiaprima se puede transformar en un producto acabado en un solo paso. Con la

inyeccin se pueden obtener piezas de variado peso y con geometras complicadas.

Para la economa del proceso es decisivo el nmero de piezas por unidad de tiempo

(produccin).

Las caractersticas ms importantes del proceso de inyeccin son las siguientes:

- La pieza se obtiene en una sola etapa.

- Se necesita poco o ningn trabajo final sobre la pieza obtenida.

- El proceso es totalmente automatizable.

- Las condiciones de fabricacin son fcilmente reproducibles.

- Las piezas acabadas son de una gran calidad.


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Restricciones:

Dimensiones de la pieza

Propiedades mecnicas

Peso de la pieza

Tiempo de ciclo

Consumo energtico

Variables:

Velocidad de inyeccin.

Presin de inyeccin.

Temperatura del material.


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Generalidades de una mquina de inyeccin de plsticos

Una mquina de inyeccin de plsticos se puede dividir en tres mdulos principales:

1. Unidad de inyeccin o plastificacin.

2. Unidad de cierre.

3. Unidad de control.


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Y por sus partes se puede dividir en:


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Al proceso de operacin de esta mquina se le conoce como el ciclo de inyeccin de

plsticos y se divide en las siguientes etapas:


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Cierre del molde

Con el cierre del molde se inicia el ciclo, preparndolo para recibir la inyeccin del materialfundido. En esta fase se aplica la fuerza de cierre, que es aquella que hace la mquina para

mantener cerrado el molde durante la inyeccin. Depende de la superficie proyectada de lapieza y de la presin real (presin especfica), que se tiene en la cavidad del molde.


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Inyeccin: Fase de llenado y fase de mantenimiento

Una vez que el molde est cerrado, la unidad de inyeccin mueve el plstico hacia lacavidad del molde, con una velocidad y una presin determinadas por el volumen ygeometra de la pieza a inyectar.


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Cuando el material plastificado hace contacto con las paredes del molde, este comienza asolidificarse, por lo que es importante que la velocidad de inyeccin sea la adecuada; no tanrpido como para degradar el material por la fuerza cortante debida a la velocidad del flujo ni

tan pequea como para que se solidifique antes de llenar las cavidades del molde. Ya que lacavidad del molde ha sido llenada casi en su totalidad, de 80-95%, la presin de inyeccindisminuye y da entrada a la fase de mantenimiento.


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Enfriamiento de la pieza.

La fase de mantenimiento termina una vez que el punto de inyeccin ha solidificado

completamente, es entonces que ya no es necesaria la presin de mantenimiento, a partirde este punto ya no sigue entrando ms material a la cavidad del molde. An cuando elenfriamiento ha comenzado desde el momento que el material ha entrado a la cavidad, elmaterial pierde calor aun cuando ya ha solidificado, ya que el centro de la pieza todavano ha solidificado del todo y es necesario seguir retirando calor de la pieza an cuando sucapa ms externa est slida. El enfriamiento termina cuando el molde se abre.


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Apertura del molde y expulsin de la pieza.

Ya que la pieza se ha enfriado adecuadamente y la cmara de inyeccin est preparada

para otro disparo, el molde se abre y el sistema de expulsin extrae la pieza del interior delmolde, dando por terminado el ciclo al momento en que el molde se cierra para dar paso ala siguiente pieza.


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http://mvi_0513.avi/http://mvi_0512.avi/


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Unidad de plastificacin.

La unidad de inyeccin realiza las funciones de cargar y plastificar el material slido

mediante el giro del tornillo, mover el tornillo axialmente para inyectar el materialplastificado hacia las cavidades del molde y mantenerlo bajo presin hasta que seaexpulsado. El tornillo tiene una accin reciprocante adems de girar para fundir el plstico,se mueve de manera axial para actuar como pistn durante el proceso de inyeccin.


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Tolva de alimentacin.

Las partculas slidas de la resina en forma de grnulos, se depositan en la tolva de

alimentacin de la mquina, esta tolva normalmente est conectada a algn equipoperifrico o auxiliar que proporciona las condiciones especificadas por el fabricante de

la resina para obtener los ptimos resultados de procesamiento. Estas condiciones

normalmente son las de porcentaje mximo permitido de humedad. Dependiendo del

material a inyectar, si es higroscpico o no, ser necesario secarlo antes de introducirlo

al can o barril de inyeccin a travs de una tolva secadora especial.


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Husillos (Tornillo).

El calentamiento del tornillo se hace por zonas y el nmero de zonas depender deltamao del can, normalmente se dividen 3. Dentro del barril se encuentra un tornillo de

material muy duro, el cual generalmente est pulido y cromado para facilitar el movimientodel material sobre su superficie. El tornillo se encarga de recibir el plstico, fundirlo,mezclarlo y alimentarlo en la parte delantera hasta que se junta la cantidad suficiente paraluego inyectarlo hacia el molde.


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Principales funciones:

Moverse para acercar o alejar la boquilla de la

unidad de inyeccin del bebedero del molde.

Generar la presin requerida entre la boquilla de

la unidad de inyeccin y el bebedero del molde.

Girar el tornillo durante la etapa de alimentacin.

Mover el tornillo de manera axial durante el

proceso de inyeccin.

Mantener la presin generada durante la

inyeccin.


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Vlvulas antirretorno o puntas de husillo (vlvula check).

La funcin de esta vlvula es esencialmente dejar pasar el material libremente desde elhusillo a la cmara de fundido durante el proceso de dosificacin y evitar que el materialfundido regrese hacia los filetes del husillo durante el proceso de inyeccin. Van montadasen el extremo izquierdo del husillo.

Las vlvulas antirretorno pueden ser fabricadas en distintos materiales; cada aplicacindeber ser evaluada para poder seleccionar la vlvula adecuada y as evitar desgasteabrasivo y corrosin excesiva en este importante componente de la mquina.


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Barril de inyeccin.

El barril es un cilindro hueco de acero aleado capaz de soportar grandes presiones ytemperaturas internas provocadas por la friccin de los grnulos y el husillo. Los barriles de

moldeo por inyeccin son relativamente cortos (comparados con los barriles de extrusin), larelacin longitud / dimetro (L/D) es de 20:1, solamente en mquinas de altas produccionesvienen en una relacin de hasta 26:1. La entrada de alimentacin al barril, o garganta, estcortada a travs del barril y conecta con el anillo de enfriamiento de la tolva de alimentacin.

Sobre del barril de inyeccin van montadas las bandas calefactoras, estas tienen comofuncin principal mantener la temperatura del fundido, es decir, compensan las prdidas decalor, ya que del 80-90% del calor necesario para fundir los grnulos es proporcionado porla friccin del husillo, los grnulos y el barril.


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Punta de inyeccin.

La boquilla es la punta de la unidad de plastificacin y provee una conexin a prueba dederrames del barril al molde de inyeccin con una prdida mnima de presin. La puntaalinea la boquilla y el anillo de retencin.

Las boquillas o tubos de salida tambin son lo suficientemente largas para tener bandas decalentamiento y requieren sus propias zonas de calentamiento.


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Unidad de cierre.La unidad de cierre tiene las siguientes funciones:- Soporta el molde.

- Lo mantiene cerrado durante la inyeccin.- Lo abre y lo cierra tan rpidamente como es posible.

- Produce la expulsin de la pieza.- Brinda proteccin al cerrado del molde.

Sistema de expulsin.Al final del ciclo el molde se abre y las piezas enfriadas se expulsan del molde, estorequiere de un sistema de expulsin. Cuando el molde se abre, normalmente la piezaplstica se queda en el lado del corazn del molde, por lo que la mayora de losdiseadores de moldes colocan el corazn del lado mvil del molde.


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Molde de Inyeccion de Plasticos

- Recibir el material fundido de la unidad de inyeccin.- Dar la forma geomtrica requerida a la pieza, con las dimensiones, tolerancias y

acabados superficiales requeridos por el diseo.

- Enfriar el fundido hasta solidificarlo.

- Soportar las presiones de inyeccin, sostenimiento y cierre durante todo el ciclo

de moldeo.

- Mantener la pieza enfriando hasta que se presente la mayor cantidad decontracciones en la pieza.

- Expulsar la pieza del molde con la menor fuerza de expulsin posible, sin daarla

esttica, mecnica, funcional o dimensionalmente.

- Garantizar la seguridad de montaje, desmontaje, operacin y mantenimiento.

- Asegurar que el ciclo de inyeccin sea lo ms corto posible.


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Partes Constitutivas de un Molde


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1. Brida. Tambin conocida como clamp, sirve para fijar las placas sujetadoras a las

platinas fija y mvil.

2. Placa aislante. Normalmente se utiliza en moldes de inyectores y/o canales

calientes para evitar las prdidas de calor por contacto con las platinas de la

mquina. Tambin puede ser utilizada en los moldes de colada fria.

3, 4, 13. Tornillo. Elemento de sujecin.

5. Tope. Tambin conocidos como tacn espaciador de la placa de expulsin. Sirvepara evitar que las superficies de la placa sujetadora y la placa expulsora se peguen

por efecto del vaco creado por dos superficies rectificadas. Tambin sirven para evitar

el choque directo de ambas placas cuando la placa expulsora regresa a su posicin de

inicio.

6. Muelle de tirante de expulsin. Es un resorte que ayuda a la barra a regresar elsistema de expulsin. Las mquinas normalmente cuentan con un sistema expulsor

que hace este trabajo, nicamente se usa como un seguro mecnico, para evitar que

los botadores queden fuera del corazn cuando el molde cierre.


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7. Tirante de expulsin. Tambin conocido como barra expulsora. Se conecta al sistema

de expulsin de la mquina y gua a las placas botadoras durante el proceso de acuerdo

a lo programado en el control.

8. Columna de apoyo. Tambin conocido como tacn de soporte. Este elemento sirvepara reducir el claro que existe entre paralelas en la placa de soporte. Utilizando este

tipo de soportes reducimos el espesor de dicha placa, ya que reducimos la deflexin al

reducir la longitud en voladizo que soporta la fuerza de inyeccin.

9. Casquillo de gua. Sirven para la alineacin del lado mvil y el lado fijo del molde.

Dependiendo del tipo de cargas y cantidad de ciclos esperados por el molde podemosencontrar casquillos embalados, casquillos de bronce o acero.

10. Cncamo. Es un arillo de metal que sirve para transportar el molde con una gra

viajera o con una pluma. Es importante considerar el peso del molde para la seleccin

de este elemento. El fabricante deber tener especificaciones claras de la capacidad

mxima de carga.

11. Sonda de temperatura. Tambin conocido como termopar. Es un elemento de

control, retroalimenta constantemente al sistema de control de la mquina para hacer

los ajustes pertinentes de temperatura.


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12. Grupilla. Mayormente conocido como perno dowel. Es un elemento de guiado entre

el ensamble de placas.

14. Gua de corredera. Tambin son conocidos como pernos inclinados o pernos de

acciones (carros) laterales. Son utilizados en moldes con acciones laterales, la inclinacin

del perno permite que al cerrarse el molde los carros auxiliares cierren

sincronizadamente, para as formar, generalmente, ventanas o huecos en las paredes

laterales de la pieza inyectada.

15. Muelle de la corredera. Es utilizado para asegurarse que el carro auxiliar se mover

a su posicin original una vez que el molde es abierto.

16. Tornillo. Elemento de sujecin.

17. Bebedero. Es el elemento del molde que recibir el fundido de la boquilla deinyeccin y lo dirigir hacia la cavidad del molde. Este elemento es de vital importancia,

ya que una geometra inadecuada o un clculo de dimetro de orificio mal efectuado

puede hacer que nuestro molde no sea rentable.


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18. Anillo de centrado. Conocido tambin como arillo de retencin. Sirve para centrar

el molde en la platina fija de la mquina. Tambin sirve para sujetar el bebedero.

19. Pieza. Producto inyectado.

20. Pozo de bebedero. Tambin conocido como pozo frio. Tiene la funcin de alojar el

frente fro del fundido y evitar problemas de apariencia como diferencia de brillo en la

pieza. Tambin es utilizada para crear un negativo en la colada y romperla desde la

boquilla de inyeccin una vez que ha solidificado la pieza, esto permite que la colada

se quede en el lado mvil de la pieza para ser removida fcilmente por el operador o

por el robot.

21. Centrador. Cuando el molde se encuentra en operacin muchas fuerzas actun

sobre las placas y cavidades de los moldes, creando el efecto de desplazamiento entre

placas. Para evitar esto se utilizan elementos centradores, que nos ayudan a recuperar

la alineacin en cada ciclo de inyeccin.

22. Gua. Elemento de guiado entre placas.

23. Casquillo de gua. Elemento de desgaste para el frecuento deslizamiento de

el perno gua.


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Tipos y Clasificacion de Moldes

La clasificacin de moldes de inyeccin se rige lgicamente por las caractersticasprincipales de su construccin y funcin, estas son:

- El tipo de colada y su separacin.

- El tipo de expulsin de las piezas inyectadas.

- La existencia o no de contrasalidas exteriores en la pieza a inyectar.

- El tipo de desmoldeo.

Otra clasificacion:

- Molde estndar (molde de dos placas).

- Molde de mordazas (correderas o carros auxiliares).

- Molde de extraccin por segmentos.

- Molde de tres placas.

- Molde de pisos (molde sndwich).

- Molde de canal caliente.


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Mantenimieto de Moldes
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Alta resistencia al desgaste.

Caracteristicas de los materialesutilizados para la construccion de moldes

Alta resistencia a la corrosin.

Alta estabilidad de medidas.

Buena conductibilidad trmica.


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Principales defectos del moldeo porinyeccion de plasticos

El procesado de los termoplsticos se encuentra cada da con una gran variedad de

dificultades de diferente naturaleza. Las piezas moldeadas por inyeccin se

encuentran repetidamente con estos problemas debido principalmente a errores de

proceso, lo cual hace que no se cumplan las especificaciones deseadas y se rechace la

pieza inyectada, con las consiguientes prdidas econmicas. Es importante, por tanto,conocer cada uno de los problemas y la causa que los provoca.


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Rechupes (sink marks).

Los rechupes son unos defectos visuales tpicos que desvirtan el aspecto de la piezainyectada. Si no se aade material a la cavidad del molde mientras el plstico se contrae, ysi las capas todava no estn suficientemente fuertes debido a una falta de refrigeracin, se

forman hendiduras entre la pared de la cavidad y la corteza de la pieza. Estas hendidurasson denominadas rechupes, sink marks.

Para prevenir este defecto debenseguirse los siguientes puntos queafectan tanto al diseo de la pieza comoal diseo del propio molde:- Evitar diferencias de espesor de las

paredes.- Evitar acumulaciones de material.- Tomar especial atencin a la relacin

grosor-diseo de los nervios (porejemplo, radios).

- Asegurar una adecuada refrigeracindel molde.

- El conducto de colada debe sersituado en la pared ms gruesa.

- El conducto de colada debe sersuficientemente grande (rea).

- Usar el bebedero cuando sea posible.


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Rebaba.

Esto ocurre cuando la fusin de polmero se mete en la superficie de separacin

entre las partes del molde, tambin puede ocurrir alrededor de los pernos de

eyeccin. El defecto es causado generalmente por:1. Venteos y claros muy grandes en el molde.

2. Presin de inyeccin demasiado alta comparadas con la fuerza de sujecin.

3. Temperatura de fusin demasiado alta. Tamao excesivo de carga

Zona mate cerca del punto de colada.


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Rfagas.

Las rfagas se originan debido a que cuando el fundido se daa trmicamente por

temperaturas demasiado altas y/o tiempos de residencia demasiado largos, se originanproductos gaseosos de descomposicin, que son visibles en a superficie, por su color

parduzco o plateado.

- La rfaga aparece peridicamente aparece detrs de secciones estrechas(puntos decizalla) o cantos vivos del molde.

- La temperatura de la masa est cerca del lmite superior del proceso.

- Disminuyendo la velocidad de avance del husillo se obtiene una reduccin deldefecto.

- La reduccin de la temperatura de masa acta positivamente contra eldefecto.


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Pulido no uniforme.

Si atendemos a la calidad del brillo para evaluar una pieza, podemos encontrarnos con

dos defectos:

1. Toda la pieza sea demasiado brillante, (o demasiado poco brillante).

2. Existan diferencias de brillo en la superficie de la pieza


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Lneas de flujo.

La lnea de soldadura en las piezas de plstico representa, en la mayor parte de los

casos, un defecto ptico y un debilitamiento mecnico Puede aparecer una muesca

y/o cambio de color. Las muescas son particularmente visibles en piezas negras otransparentes, de superficies lisas o muy pulidas Los cambios de color son visibles

principalmente en piezas con pigmentos de efecto metlico.


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Efecto jetting (gusanillo).

Jetting es la formacin de un cordn de plstico fundido que entra en la cavidad del

molde desde el conducto de colada, en un movimiento incontrolado. El cordn fundido

hace un mnimo contacto con la pared de la cavidad, extendindose en plieguesdurante la fase de llenado que despus son rodeados por el plstico fundido que entra

a continuacin. Este fenmeno crea una falta de homogeneidad, deformaciones,

tensiones locales internas, etc.


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Efecto Diesel.

Se aprecian unas manchas negras (quemaduras) en la superficie de la pieza moldeada.

A menudo las piezas no estn totalmente llenas en esas zonas. El efecto diesel es

puramente un problema de ventilado o salida de aire. Puede darse cerca de agujeros

ciegos, encajes, final de recorrido, y cerca de puntos donde convergen varios frentes

de flujo.


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Grietas o microgrietas.

Si se utilizan sustancias agresivas (por ejemplo grasa, soluciones alcalinas, etc.) el

blanqueo y las roturas por tensin, aparecern a menudo, sobre todo despus de

largo tiempo de servicio de la pieza.

Grietas de tensiones.

La coloracin blanca por tensin est causada por tensiones tanto internas como

externas (por ejemplo: elongacin) Las reas expuestas a la tensin se vuelven de

color blanco Las roturas por tensin suelen tener la direccin del desmolde. Muchasveces, las roturas por tensin aparecen vanos das o semanas.


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Falta de llenado completo de la pieza.

Igual que en fundicin, ste se produce en una pieza que ha solidificado antes de

llenar completamente la cavidad. El defecto puede corregidores incrementando la

temperatura o la presin. El efecto tambin pude originarse por el uso de unamquina con capacidad de dosificacin insuficiente, en cuyo caso se necesita una

mquina ms grande.


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Marcas de expulsor.

Las marcas de expulsin son depresiones o elevaciones en el lugar correspondiente a

la posicin de los expulsores visibles en la superficie de las piezas. Estas diferencias de

espesor de pared pueden causar diferencias de brillo o depresiones en la superficie

visible de la pieza.


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Deformacin por la expulsin.

Segn el grado en que haya sido perjudicada la pieza, hay una clasificacin de las

marcas de expulsin, roturas, zonas de excesiva tensin y expulsores profundamente

hundidos. Son crticas las piezas con contrasalidas, que hayan de ser desmoldadas sin

piezas mviles (por ejemplo, correderas).


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Pandeamiento.


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Lneas de flujo fras.

La lnea de soldadura en las piezas de plstico representa, en la mayor parte de los casos,

un defecto ptico y un debilitamiento mecnico Puede aparecer una muesca y/o cambio

de color. Las muescas son particularmente visibles en piezas negras o transparentes, desuperficies lisas o muy pulidas. Los cambios de color son visibles principalmente en piezas

con pigmentos de efecto metlico.


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Aire atrapado, huecos y burbujas.

Con slo modificar ciertos parmetros de proceso de inyeccin no se evita la formacin

de huecos. Es ms efectivo tener en cuenta ciertas propiedades especficas referentes almaterial plstico al empezar el diseo tanto de la pieza como del molde.


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Manchas negras.

Aparecen unas manchas negras en la superficie de la pieza debidas a degradacin

trmica del material o a suciedad o desgaste.


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Grnulos de materia prima no fundida.

Aparecen en zonas dbiles de la estructura de la pieza acabada, y son el origen de las

grietas.


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Algunos Calculos

rea proyectada.

El rea proyectada en un molde es el rea que ser llenada con plstico fundido en lalnea de particin. La lnea de particin es la apertura primaria del molde dnde la

cavidad y el corazn se separan, permitiendo as la expulsin de la pieza. El rea

proyectada es tambin conocida como la sombra que proyecta la pieza en el molde en

el plano paralelo a la lnea de particin. Esta rea tambin incluye a la colada.

El rea proyectada de la pieza en el molde es utilizada para calcular el tonelaje de

inyeccin y cierre requerido por la mquina para determinada parte a inyectar.


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Fuerza de cierre.

Durante la fase de llenado y sostenimiento se genera presin dentro de la cavidad del

molde, esta presin es debida a la fuerza de inyeccin con la que la unidad de

plastificacin empuja al polmero fundido dentro de la cavidad. La determinacin de

estas presiones solo puede ser obtenida colocando transductores de presin dentro de

la misma; la medicin exacta solo puede ser obtenida con el molde construido.

Intervalo aceptable: 180 kg/cm2 x 480 kg/cm2

l l d l d d d


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Clculo del nmero de cavidades.

El tamao del molde depende, en primera instancia, de la mquina. A menudo, la

mquina es una variable dada al diseador a la cual ste deber sujetarse.

En la determinacin del nmero de cavidades intervienen criterios tcnicos, en la forma

de la o las mquinas disponibles, de la calidad requerida, de los criterios econmicos, en

la forma de la pieza, en el tiempo requerido para la produccin y, en especial, de los

costos.

Partiendo de que el costo de produccin de un producto est en estrecha relacin con

el tipo de proceso empleado, es comprensible que este debe ser analizado desde el

diseo del molde, a fin de encontrar soluciones ptimas.

El tamao del molde est en relacin directa al tamao de la mquina donde ser

montado y de la demanda de produccin. Las variables dadas de esta son:

- Capacidad de inyeccin (cm3). - Capacidad de plastificacin (cm3/min).

- Fuerza de cierre (kN). - Distancia entre barras (cm).

- Requerimiento de produccin - Tiempo de ciclo estimado de la pieza (s).

(piezas/min).

E i l l l i d id d d l ld f i d l


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Es necesario calcular el nmero mximo de cavidades del molde en funcin de la

mxima capacidad de plastificacin de la mquina (o caudal) y del volumen de la pieza

a inyectar.

Este clculo asume el uso de toda la capacidad de plastificacin de la mquina para la

inyeccin de la, o las, piezas. Sin embargo no es una prctica recomendable por

razones de calidad, debido a la conservacin del colchn y en funcin de una

plastificacin uniforme.


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Se sabe que el tiempo de ciclo es un valor que se determina con exactitud hasta que

se est produciendo masivamente, ya que son muchos los factores que afectan a la

inyeccin. Sin embargo antes de tener las herramientas instaladas es posible utilizar la

siguiente formula:


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Los tiempos de apertura y cierre de molde, as como el de expulsin estarn

directamente relacionados con las dimensiones de la pieza, el tipo de mquina, elsistema perifrico de extraccin y de las condiciones de seguridad al operar la

mquina.

El tiempo de inyeccin esta dado por:

Tambin es posible conocer el tiempo de inyeccin basado en la velocidad de

inyeccin.

Velocidad de inyeccin


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Velocidad de inyeccin:

Tiempo de inyeccin:

proceso de inyeccion de plasticos

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