Capacitacion Inyección

Materiales plásticos y Procesos de Transformación

Juan Felipe Valencia Vélez

Contenido 1. Introducción a los Materiales Plásticos • • • • • •

Propiedades importantes en Polímeros. Propiedades Físicas. Diagrama PVT Propiedades Reológicas. Propiedades Ópticas. Propiedades Mecánicas.

2. Capacitación en proceso de inyección: • • • • • • • • • •

(6 Horas)

(10 horas)

Evaluación conocimientos actuales. Aspectos fundamentales de los Plásticos. Ciclo de inyección. Ciclo de inyección Llenado Volumétrico Velocidad de llenado Llenado Gravimétrico Enfriamiento de molde (Temperaturas de operación, Chiller, Torre enfriamiento) Cálculo tiempo de ciclo de inyección (Optimización de ciclo) Máquinas de inyección.

• • • •

Partes constitutivas y funcionamiento de máquina y periféricos Moldes de inyección Tipología y tamaño de moldes (Colada, Placas, Ramal) Algunos defectos en piezas inyectadas

3. Soplado estirado PET (8 horas) • Fundamentos del proceso • Características de los procesos de soplado • Preformas moldeadas por inyección • Soplado de cuerpos huecos • Ciclo de soplado • Calculo del tiempo de enfriamiento • Capacidad de refrigeración requerida • Soplado de la preforma • Cálculo de fuerza de cierre • Determinación de la relación de estiramiento • Control de espesores • Moldes para soplado • Identificación defectos asociados a soplado

INYECCIÓN

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

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Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

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Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

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Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

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Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

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Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

Mold Close

Mold Touch

Lock up

Injection

Packing

Metering/ Cooling

Loosing Lock up

Mold Open

Eject

1 cycle Complete

CICLO DE INYECCIÓN

CICLO DE INYECCIÓN PRESIÓN EN LA CAVIDAD

INICIO DE CICLO

CERRAR EL MOLDE + UNIDAD DE INYECCIÓN ADELANTE

FASE DE INYECCIÓN

LLENADO VOLUMÉTRICO + GRAVIMÉTRICO FUERZA DE CIERRE

PREINYECCION • A veces necesaria para eliminar: – Material degradado presente en la cámara de plastificación (PVC rígido). – Material solidificado o muy frío en la boquilla de la unidad de plastificación.

FASE DE INYECCIÓN • Tiene lugar desde el momento en que se inicia el bombeo de material hasta que deja de fluir masa fundida. • Se pueden distinguir tres etapas: – Llenado volumétrico de la cavidad. – Compresión de la masa*. – Compensación o posllenado de la cavidad*.

(* Llenado gravimétrico)

LLENADO VOLUMÉTRICO

ORIENTACIONES EN LA PIEZA Factores que influyen : • Temperatura de la masa y del molde • Velocidad de inyección • Espesor de la pieza

Efectos : • Propiedades mecánicas • Deformaciones y alabeos

AJUSTE DEL PERFIL DE VELOCIDAD DE AVANCE DEL HUSILLO

Condición: Velocidad del frente de flujo constante

AJUSTE DEL PERFIL DE VELOCIDAD DE AVANCE DEL HUSILLO

Condición: Velocidad del frente de flujo constante

AJUSTE DEL PERFIL DE VELOCIDAD DE AVANCE DEL HUSILLO • • • •

Estudio de llenados parciales. Uso de herramientas de simulación. Evaluar la presión en la cavidad durante el llenado. En ausencia de todo lo anterior, programarlo así: Inicio lento, para propiciar la formación de un frente de flujo a la entrada de la cavidad (evitar chorro libre). Intermedio rápido. Final lento: para facilitar la conmutación a pospresión.

EFECTOS DE LA VELOCIDAD DE INYECCIÓN MUY ALTA • • • • • • • •

Altos esfuerzos cortantes (demanda alta presión). Recalentamiento y degradación del polímero. Alto estado de orientación en la superficie. Imposibilidad de mantener la velocidad de inyección (presión requerida > presión disponible). Chorro libre. Aire atrapado y efecto Diesel. Zonas mate a la entrada de la cavidad. Defoliación.

PRESIÓN NECESARIA vs PRESIÓN DISPONIBLE Presión Disponible Presión Necesaria

Vel. de llenado  T molde T masa

 Parámetro de Máquina  Parámetro de proceso f (Vel. de llenado, T molde, T masa)

 

Presión necesaria   Presión necesaria  Presión necesaria 

FASE DE COMPRESIÓN

PRESION EN LA CAVIDAD

FASE DE COMPRESIÓN • El material toma la forma de la cavidad. • Peligro de sobre-inyección (aparición de rebabas y daño del molde). • Su duración y el nivel dependen del punto de conmutación a presión posterior. • Tres formas de conmutación: – Tiempo – Posición – Presión.

CONMUTACIÓN

CONMUTACIÓN POR TIEMPO • El más impreciso de todos los métodos de conmutación. • Insensible a toda perturbación de proceso. • Este sistema ofrece buenos resultados sólo en piezas grandes y de gran espesor. • El tiempo de inyección puede determinarse a partir del recorrido del husillo para el llenado volumétrico y la velocidad de inyección.

CONMUTACIÓN POR POSICIÓN • Es más preciso que el método anterior.

• Método más común, gracias a los excelentes niveles de resolución (0.1mm) y repetitibilidad que ofrecen los sensores modernos. • Disminuye las variaciones de peso y propiedades de la pieza debido a cambios en la velocidad de inyección. • Valor recomendado 80 al 90% del llenado volumétrico.

para recorrido

tanteos iniciales: del husillo para

DESVENTAJAS DE LA CONMUTACIÓN POR POSICIÓN • Variaciones en la carrera de dosificación. • Variaciones en el tiempo de reacción de la válvula antirretorno. • Desgaste en la válvula antirretorno. • Exactitud del sistema de medición del recorrido y de la posición del husillo. • Variaciones en la velocidad de inyección.

• Variaciones en los tiempos de respuesta de interruptores electromecánicos de posición (microsuiches) - en caso de máquinas muy antiguas.

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN • Es el más preciso de todos los métodos. • La presión se puede medir en: – La cavidad – La cámara de plastificación – El sistema hidráulico

MEDICIONES DE PRESIÓN

MULTIPLICADOR DE PRESIONES

MULTIPLICADOR DE PRESIONES

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN EN LA CAVIDAD • Lo mejor es disponer de sensores de presión en la cavidad. • Las herramientas de simulación permiten encontrar el valor de presión en cualquier sitio de la cavidad cuando se ha alcanzado el llenado volumétrico.

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN EN LA CAVIDAD

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN EN LA CÁMARA DE PLASTIFICACIÓN • La presión de la cámara de plastificación también puede ser empleada para la conmutación, pero no

es un fiel reflejo de lo que sucede en la cavidad, sólo en los canales de alimentación.

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN EN LA CÁMARA DE PLASTIFICACIÓN

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN EN EL SISTEMA HIDRÁULICO • Usar la señal hidráulica para la conmutación incluye muchos más factores de error que la anterior.

CONMUTACIÓN POR PRESIÓN EN EL SISTEMA HIDRÁULICO

FASE DE POSPRESIÓN (sostenimiento)

PRESION EN LA CAVIDAD

FASE DE POSPRESIÓN • Después de la conmutación se sigue inyectando masa en la cavidad, para compensar la contracción del material a medida que se enfría en la cavidad (se alcanza a inyectar aprox. un 10% del peso total del artículo). • En esta fase el volumen permanece constante, pero la masa aumenta lentamente.

• Durante esta fase se definen las propiedades estructurales en el interior, su grado de cristalización y orientación. • El peso de la pieza es un fiel reflejo de los ajustes durante esta fase por lo que se utiliza como herramienta de ajuste. • Son importantes tanto los valores de presión como su duración. • Lo ideal es suspender el flujo de masa lo antes posible, ya que al final se crean grandes tensiones internas y orientaciones macromoleculares.

FASE DE POSPRESIÓN

Termoplásticos amorfos

FASE DE POSPRESIÓN

Termoplásticos semicristalinos

SELLADO DE LA CAVIDAD

Determinación del tiempo de pospresión según el peso del artículo

CÁLCULO DE LA FUERZA DE CIERRE Área proyectada: A = (D2-d2)x /4 F=PxA F =

Fuerza de cierre

P=

Presión media máx.

de la cavidad A =

Área proyectada

FASE DE PLASTIFICACIÓN

PLASTIFICACIÓN

PARÁMETROS PARA LA PLASTIFICACIÓN DEL MATERIAL • • • • •

Volumen de plastificación. Velocidad de plastificación. Presión de plastificación. Volumen de descompresión. Perfil de temperatura

RECORRIDO DE DOSIFICACIÓN Volumen de plastificación: (SSD) = Peso(gr)/Factor FACTOR = Densidad a la temperatura de proceso.

Colchón másico: (SSR)  5 a 10% del diámetro del husillo. (SSR)  Mínimo o cero para PVC rígido.

RECORRIDO DE DOSIFICACIÓN Volumen de plastificación: • Husillos normales y de mezcla: 10% a 85% del máximo • Husillos con desgasificación: 25% a 70% del máximo • Husillos para PVC rígido: 30% a 80% del máximo

RANGOS ACEPTABLES DE DOSIFICACIÓN

EXCESO DE DOSIFICACIÓN CONDUCE A ENTRADA DE AIRE

DETERMINACIÓN DOSIFICACIÓN

4000  W l 2 D 

W = Peso (g) D = Diámetro (mm)  = Densidad corregida (g/cm3)

RECORRIDO DE DOSIFICACIÓN SI SE AUMENTA

SI SE DISMINUYE

• SE CREAN BURBUJAS DE AIRE • DESCOMPOSICIÓN DEL MATERIAL

• LLENADO IMPERFECTO • MAYOR CONTRACCIÓN

CONTRAPRESIÓN DURANTE LA DOSIFICACIÓN La contrapresión es importante para: • Homogeneización térmica del material fundido. • Homogeneización física (mejor mezcla). • Evacuación de aire.

CONTRAPRESIÓN DURANTE LA DOSIFICACIÓN

Presión de plastificación

•Temperatura de la masa •Homogeneidad térmica y física •Tiempo de plastif.

PRESIÓN DE PLASTIFICACIÓN O CONTRAPRESIÓN Alta contrapresión :

Baja contrapresión:

• •

• Baja homogeneidad • Desgasificación deficiente • Menor tiempo de plastificación

Mayor cizallamiento Mayor tiempo de plastificación

DESCOMPRESIÓN Función : • Eliminar la presión en la cámara de plastificación una vez concluye la etapa.

Inconvenientes de no hacerla : • En boquillas abiertas puede salir material al retirar la unidad del molde.

Precaución :  Con un exceso de descompresión puede entrar aire a la cámara de plastificación

PERFIL DE TEMPERATURA

TOLERANCIA PERMITIDA PARA LA VARIACIÓN DE LA TEMPERATURA Material amorfo

Material semicristalino

Entre 2 y 5°C

Entre 4 y 20°C

Porque la viscosidad cambia entre un 5 y un 20% por cada °C de variación

Porque la viscosidad cambia entre un 1 y un 5% por cada °C de variación

PERFIL DE TEMPERATURA Si se aumenta:

• Degradación del material • Baja la viscosidad • Menor caída de presión • Tiempo más largo de enfriamiento

Si se disminuye: • Mayor cizallamiento • Mayores orientaciones

• Menor homogeneidad • Líneas de unión más marcadas • Mayores esfuerzos sobre la máquina

FASE DE ENFRIAMIENTO

ENFRIAMIENTO

FASE DE ENFRIAMIENTO Proporcional al cuadrado del espesor de la pieza.

Tiempo de Enfriamiento

Aumenta con las temperaturas de material y pared del molde. Depende de las propiedades termodinámicas del material (difusividad térmica).

FASE DE ENFRIAMIENTO Altos costos

Enfriamiento lento

Mejor calidad

Enfriamiento rápido

Menor tiempo de relajación

En semicristalinos impide el proceso normal de cristalización

Baja calidad

Post - contracción

Baja estabilidad de forma al calor

TIEMPO DE ENFRIAMIENTO TEÓRICO PARA UNA PLACA tK 

d2 2  a eff

tK = Tiempo de enfriamiento

d = Espesor de la pieza aeff =Difusividad térmica efectiva

 8 TM  TW    ln 2   T T   E W  TM = Temp. media de la masa plástica TW = Temperatura media de pared del molde TE = Temperatura media de desmoldeo

MÁQUINAS DE INYECCIÓN

Tipo de accionamientos Hidráulico Eléctrico

ACCIONAMIENTO HIDRÁULICO

ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO

ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO

ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO

SIEMENS Motores de alto torque: 1FW3 hasta 20.000 newton-metro No se requiere reductor Usuarios: Negri Bossi, Krauss-Maffei

ACCIONAMIENTO ELÉCTRICO CARACTERÍSTICAS: •Precisión (Propulsión por servomotores eléctricos). •Tiempos de ciclo cortos y alta reproducibilidad incrementan el rendimiento. •Moldeo de precisión. •Reducción de costos por ahorro de energía. •Silenciosas. •Ambiente limpio. •No emiten calor al entorno DESVENTAJAS: • Costo.

MÁQUINAS DE INYECCIÓN

Unidad de cierre Hidráulica Mecánica de rodillera (simple o doble) Hidromecánica

UNIDAD DE CIERRE MECÁNICA

Rodillera simple

UNIDAD DE CIERRE MECÁNICA

 5 Puntos - Unidad Abierta

Rodillera doble

UNIDAD DE CIERRE MECÁNICA

5 Puntos - Unidad Cerrada

Rodillera doble

UNIDAD DE CIERRE HIDRÁULICA

UNIDAD DE CIERRE HIDROMECÁNICA

VENTAJAS - DESVENTAJAS Unidad de cierre mecánica VS.

Unidad de cierre hidráulica

UNIDAD DE CIERRE MECÁNICA VENTAJAS Alta velocidad de desplazamiento vs. bajo nivel de fuerza. Baja velocidad de desplazamiento vs. alto nivel de fuerza. Alto nivel de fuerza de apertura de molde. Bajo consumo de energia una vez se cierra el molde.

UNIDAD DE CIERRE MECÁNICA DESVENTAJAS

Costos de fabricación altos. Variación en la fuerza de cierre por dilatación del molde. Recorridos de apertura comparados con las hidráulicas.

menores unidades

UNIDAD DE CIERRE HIDRÁULICA VENTAJAS Menos costosas que las mecánicas. El proceso de ajuste de altura de molde es mas sencillo que en las mecánicas. Menor costo de mantenimiento. Facil graduación de fuerza de cierre.

DESVENTAJAS Más lentas que las unidades mecánicas.

CLASIFICACIÓN SEGÚN :

Unidad de plastificación

CLASIFICACIÓN SEGÚN UNIDAD DE PLASTIFICACIÓN Unidad de plastificación e inyección con pistón. Unidad de plastificación e inyección con husillo. Combinación pistón - husillo.

ANTIGUAS UNIDADES DE PLASTIFICACIÓN E INYECCIÓN CON PISTÓN

Sin torpedo

ANTIGUAS UNIDADES DE PLASTIFICACIÓN E INYECCIÓN CON PISTÓN Menor volumen de material

Con torpedo

UNIDAD DE PLASTIFICACIÓN E INYECCIÓN CON HUSILLO

HUSILLO DE PLASTIFICACIÓN

LONGITUD = f (DIAMETRO DEL HUSILLO)

Longitud  L/D

VÁLVULA ANTI - RETORNO

BOQUILLAS

Boquilla abierta

Boquilla cerrada

COMBINACIÓN PISTÓN - HUSILLO

COMBINACIÓN PISTÓN - HUSILLO

HUSILLO DE BARRERA

HUSILLO ESPECIAL PARA INYECCIÓN

MEZCLADORES ESTÁTICOS

MEZCLADORES ESTÁTICOS

MEZCLADORES ESTÁTICOS

ESQUEMA DE OPERACIÓN

CLASIFICACIÓN SEGÚN :

Unidad de control

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL SISTEMA DE CONTROL LAZO ABIERTO

SEÑAL REFERENCIA INSTRUMENTO DE CONTROL

PERTURBACIONES SEÑAL

PROCESO BAJO AJUSTE

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL SISTEMA DE CONTROL LAZO CERRADO

SEÑAL REFERENCIA

INSTRUMENTO DE CONTROL

PERTURBACIONES SEÑAL

PROCESO BAJO AJUSTE

VALOR ACTUAL

SEÑAL CONTROLADA

CLASIFICACIÓN SEGÚN :

Clasificación según el tamaño

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO

Fuerza de cierre típica

10 ton - 3000 ton

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO

Capacidad de inyección típica

4 g - 15 kg

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO

CLASIFICACIÓN SEGÚN EL TAMAÑO

PASOS PARA EL AJUSTE DE UNA MÁQUINA INYECTORA

CONTROL DE MOLDE – Dimensiones. – Boquilla. – Flanche de centrado. – Sistema de expulsión. – Estado de las conexiones de agua, aire, eléctricas e hidráulicas.

INSTALACIÓN DEL MOLDE EN LA MÁQUINA – Asegurarse de la posición correcta del molde antes de izarlo. – Con el molde debidamente cerrado y asegurado, centrarlo en la placa fija de la máquina (eventualmente en la placa móvil). – En moldes pesados y grandes ayudarse de un nivel. – Asegurarlo a la placa.

INSTALACIÓN DEL MOLDE EN LA MÁQUINA (2) – Llevar a contacto la otra placa de la máquina contra el molde. – Asegurar la otra placa. – Liberar el molde de la grúa. – Realizar las conexiones necesarias. – Verificar que no existan escapes. – Verificar sentidos de flujo de fluidos.

AJUSTE DE LA UNIDAD DE CIERRE – Definir el punto cero de la unidad de cierre con el molde cerrado. – Fijar el perfil de velocidad de apertura y cierre. El perfil ideal es lento – rápido - descenso gradual. – Ajustar el sistema de seguridad del molde. – Ajustar la fuerza de cierre. – Verificar la ausencia de golpes y movimientos irregulares (ciclo seco).

AJUSTE DEL SISTEMA DE EXPULSIÓN – Definir el punto cero del sistema de expulsión en posición de retroceso total. – Ajustar el recorrido, prestando atención para que no se presenten choques. – Ajustar el perfil de fuerza y velocidad de expulsión. El perfil ideal es lento – rápido – lento al actuar. – Ajustar el perfil de velocidad de retroceso en rápido. – Definir el número de repeticiones del sistema de expulsión.

AJUSTE DE NOYOS Y OTROS SISTEMAS DE EXPULSIÓN – Según el molde.

AJUSTE DE LA UNIDAD DE INYECCIÓN – Ajustar movimientos de avance y retroceso de la unidad de inyección, empleando el mínimo de tiempos y recorridos. – Ajustar la presión de contacto de la boquilla que garantice la ausencia de fugas.

AJUSTE DE LA PLASTIFICACIÓN DEL MATERIAL

– Ajustar el perfil de temperaturas de las zonas de calefacción del cilindro con sus respectivos intervalos de operación y alarmas. Normalmente la temperatura en la boquilla se ajusta igual a la deseada para la masa.

PERFIL DE TEMPERATURA EN EL CILINDRO DE PLASTIFICACIÓN

AJUSTE DE LA PLASTIFICACIÓN DEL MATERIAL

– Determinar la velocidad de rotación del husillo. • NOTA: La velocidad perimetral o tangencial es la importante.

• R.P.M. = 60,000xV/(xD) • V = Velocidad perimetral del husillo (m/s) y depende del material. • D = Diámetro del husillo (mm)

– La descompresión es de aproximadamente el 5% del recorrido.

VELOCIDAD TANGENCIAL EN LA PLASTIFICACION

AJUSTES PARA EL LLENADO VOLUMÉTRICO – – – –

Ajustar la presión de inyección en máximo. Ajustar la presión de sostenimiento en mínimo. Ajustar tiempo de sostenimiento en cero. Ajustar una velocidad de inyección media de acuerdo al molde y al material.

AJUSTE INICIAL DE VELOCIDAD DE INYECCIÓN – Velocidad del frente de flujo: se ajusta entre 20 y 200 cm/s (se puede tomar un valor inicial de 40 cm/s). – Velocidad frente de flujo = recorrido total en el molde/ tiempo iny. – En general el perfil de velocidad de inyección debe de ser lento – rápido – lento.

LLENADOS PARCIALES – Por aumento progresivo de la carrera de plastificación, determinar el punto de llenado volumétrico. – La fase de pospresión debe estar anulada. – El inicio de la plastificación se programa con retardo.

RECORRIDO DE DOSIFICACIÓN

AJUSTE DE LA PLASTIFICACIÓN DEL MATERIAL Calcular el recorrido total de dosificación

4000  W l 2 D 

W = Peso (g) D = Diámetro (mm)  = Densidad corregida (g/cm3)

AJUSTE DEL PUNTO DE CONMUTACIÓN – Incrementar el recorrido del husillo hasta alcanzar el recorrido total anterior. – Adicionar el colchón másico. – Lo anterior determina la posición de parada del husillo al final de la plastificación. – Ajustar el punto de conmutación al recorrido correspondiente al llenado volumétrico.

AJUSTE DE POSPRESIÓN – Ajustar la duración a un 30% del tiempo total de enfriamiento. – Incrementar la presión hasta eliminar el rebote del husillo. – El perfil de pospresión para semicristalinos debe de ser constante. – El perfil de pospresión para amorfos debe de ser decreciente.

AJUSTE DE POSPRESIÓN (2) – Determinar el tiempo de sostenimiento (punto de sellado) según el método del peso de la pieza. – Incrementar la presión hasta obtener problemas de desmoldeo. Prestar atención a la fuerza de cierre. – Buscar el nivel mas adecuado según dimensiones o ausencia de rechupes en la pieza. – Verificar el colchón mínimo, el cual depende del diámetro del husillo.

AJUSTE DEL TIEMPO DE ENFRIAMIENTO

AJUSTE DEL TIEMPO DE ENFRIAMIENTO – Aproximación para temperaturas de molde inferiores a 60C: • t = espesor en mm. x (1 + 2xespesor en mm.)

– Aproximación para superiores a 60C:

temperaturas

de

• t = 1.3 x espesor en mm. x (1 + 2xespesor en mm.)

molde

OPTIMIZACIÓN DEL CICLO – Minimizar los defectos en la pieza. – Minimizar el tiempo total del ciclo.

PASOS FINALES • Realizar pruebas de calidad. • Elaborar documentación correspondiente a hojas de proceso. • Optimización posterior de ciclo. • Actualización de hojas de proceso • NOTA: • Nunca efectuar mas de un cambio a la vez. • Esperar mínimo 5 ciclos antes de proceder a realizar otro cambio.

TALLER SOBRE CICLO DE INYECCIÓN

Se desea inyectar un vaso en Poliestireno cristal. Su espesor promedio es de 0.69mm. El molde es de 8 cavidades y utiliza un sistema de colada caliente. Se tienen dos máquinas a la disposición. Una de ellas posee un husillo de 35mm de diámetro y la otra de 50 mm. Punto de inyección

Área lateral del cono:  (D+d).h/2

35

85 50

Área del círculo: D2/4

Algunos defectos en piezas inyectadas

MARCAS DE RECHUPES

MARCAS DE RECHUPES

MARCAS DE RECHUPES

MARCAS DE RECHUPES Posibles causas y soluciones • Contracción no compensada del material. • Verificar parámetros de dosificación. • Fase de llenado gravimétrico. – Incrementar presión. – Incrementar tiempo.

• Incrementar temperatura de masa y/o de la cavidad. • Verificar estado de válvula anti-retorno. • Verificar diseño del molde.

VETAS POR QUEMADURAS

VETAS POR QUEMADURAS

VETAS POR QUEMADURAS Posibles causas y soluciones • Daño térmico del material. • Identificar momento de la degradación. – Durante el secado o precalentamiento. – Durante la plastificación. – Durante la inyección. – Posterior al desmoldeo.

• Reducir una o varias de las siguientes:

Temperatura de masa, velocidad y presión de plastificación, tiempo de residencia, tiempo de ciclo, velocidad de inyección.

• Verificar diseño de molde.

VETAS POR HUMEDAD

VETAS POR HUMEDAD

VETAS POR HUMEDAD

VETAS POR HUMEDAD Posibles causas y soluciones • Humedad en el molde y/o en el material. • Verificar condiciones de secado y almacenamiento del material. • Verificar estanqueidad del molde. • Verificar refrigeración de la zona de alimentación de la máquina (peligro de condensación). • Si es posible, utilizar máquina con zona de desgasificación.

VETAS DE COLOR

VETAS DE COLOR

VETAS DE COLOR

VETAS DE COLOR Posibles causas y soluciones • Homogeneización deficiente. • Verificar la compatibilidad de materiales. – Física. – Reológica.

• Mejorar el mezclado.

– En la preparación del compuesto. – En la unidad de plastificación.

• Incrementar contrapresión. • Incrementar velocidad de plastificación.

– Durante la inyección.

• Incorporar mezcladores estáticos. • Aumentar velocidad de inyección.

VETAS POR INCLUSIÓN DE AIRE

VETAS POR INCLUSIÓN DE AIRE

VETAS POR INCLUSIÓN DE AIRE Posibles soluciones • • • • •

Disminuir descompresión. Aumentar contrapresión. Disminuir velocidad de inyección. Verificar capacidad de plastificación. Utilizar boquilla con mecanismo de cierre.

DESGARRE SUPERFICIAL

DESGARRE SUPERFICIAL Posibles causas y soluciones • Desgarre superficial durante la inyección. • Ajustar el perfil de velocidad de inyección. • Evitar aristas agudas en las zonas de cambio de espesor y venas de refuerzo. • Disminuir la profundidad de relieves en la superficie (letras, símbolos, números etc.).

VETAS POR USO DE FIBRA DE VIDRIO

VETAS POR USO DE FIBRA DE VIDRIO

VETAS POR USO DE FIBRA DE VIDRIO

VETAS POR USO DE FIBRA DE VIDRIO Posibles causas y soluciones

• Defecto inherente al material. • Incrementar el tiempo y/o la presión de sostenimiento. • Aumentar en forma localizada la temperatura de pared de molde. • Incrementar la temperatura de masa. • Mejorar perfil de velocidad de inyección. • Llevar líneas de unión a lugares poco visibles o eliminarlas, si es posible, mediante la ayuda de programas de simulación.

DIFERENCIAS DE BRILLO

DIFERENCIAS DE BRILLO

DIFERENCIAS DE BRILLO

DIFERENCIAS DE BRILLO

DIFERENCIAS DE BRILLO Posibles causas y soluciones • Cambio en las propiedades reflexivas de la superficie. • Superficies pulidas. – Aumentar:

• Temperatura de masa, temperatura de molde, velocidad de inyección.

– Mejorar pulido de la cavidad.

• Superficies con textura. – Disminuir:

• Temperatura de masa, temperatura de molde, velocidad de inyección.

– Aplicar una textura mas fina a la cavidad.

DIFERENCIAS DE BRILLO Posibles causas y soluciones • Cambio en las propiedades reflexivas de la superficie. • Disminuir colchón. • Aumentar: – Contrapresión, velocidad de rotación del husillo, temperatura de la boquilla.

• Mejorar el pulido de la cavidad.

DIFERENCIAS DE BRILLO Posibles causas y soluciones • Cambio en las propiedades reflexivas de la superficie. • En expulsores y correderas.

– Evitar picos de presión verificando punto de conmutación, presión y tiempo de sostenimiento. – Evaluar diseño de expulsores y correderas.

• En líneas de unión. – Incrementar:

• Temperatura de pared del molde. • Velocidad de inyección.

– Evaluar la posición del punto de inyección.

DIFERENCIAS DE BRILLO Posibles causas y soluciones • Cambio en las propiedades reflexivas de la superficie. • En esquinas interiores de la pieza. – Redondear las aristas. – Verificar el diseño térmico del molde.

• En zonas de refuerzo (costillas) y cambios de espesor de pared.

– Optimizar presión y tiempo de sostenimiento. – Definir perfil de velocidad adecuado para la geometría. – Evitar cambios bruscos de espesor de pared.

LINEAS DE UNION

LINEAS DE UNION

LINEAS DE UNION

LINEAS DE UNION

LINEAS DE UNION Posibles causas y soluciones • Unión de dos o más frentes de flujo. • Incrementar: – Temperatura de masa. – Temperatura de pared del molde. – Velocidad de inyección. – Incrementar presión de sostenimiento. – Incrementar tiempo de sostenimiento.

• Verificar diseño del molde.

CHORRO LIBRE

CHORRO LIBRE

CHORRO LIBRE

CHORRO LIBRE Posibles causas y soluciones • Ausencia de “flujo fuente” a la entrada de la cavidad. • Reducir velocidad de inyección o usar perfil de llenado (lento-rápido-lento). • Disminuir temperatura de la cavidad. • Modificar diseño de molde. – Ampliar entrada. – Cambiar posición de entrada. – Incluir obstáculo a la entrada.

EFECTO DIESEL

EFECTO DIESEL

EFECTO DIESEL

EFECTO DIESEL Posibles causas y soluciones

• Evacuación deficiente de aire. • Disminuir: – Velocidad de inyección. – Fuerza de cierre.

• Modificar diseño de molde. – Incluir pines para evacuar aire atrapado. – Cambiar posición de la alimentación. – Alterar el avance del frente de flujo por variación localizada de espesor de pared.

ESTRÍAS

ESTRÍAS

ESTRÍAS

ESTRÍAS Posibles causas y soluciones

• Alta velocidad de enfriamiento. • Aumentar : – Velocidad de inyección. – Temperatura de masa. – Temperatura de la cavidad.

• Evitar canales pequeños.

de

alimentación

ZONAS BLANCAS

GRIETAS

GRIETAS

ZONAS BLANCAS - GRIETAS Posibles causas y soluciones • Altos esfuerzos durante el desmoldeo o empleo de la pieza. • Disminuir: – Velocidad de expulsión. – Presión de sostenimiento.

• Adelantar punto de conmutación. • Incrementar velocidad de inyección. • Variar:

– Temperatura de desmoldeo. – Temperatura de masa y pared de molde.

• Verificar rigidez y diseño del molde. • Verificar diseño de pieza.

LLENADO INCOMPLETO DE LA PIEZA

LLENADO INCOMPLETO DE LA PIEZA

LLENADO INCOMPLETO DE LA PIEZA

LLENADO INCOMPLETO DE LA PIEZA Posibles causas y soluciones • • • •

• • • •

Material insuficiente durante el llenado. Incrementar la dosificación y/o disminuir colchón. Verificar estado de válvula antirretorno. Incrementar:. – Velocidad de inyección – Temperatura de masa. – Temperatura de molde. Retrasar punto de conmutación. Mejorar ventilación del molde. Modificar alimentación de la cavidad. Verificar diámetro y temperatura de boquilla de inyección.

REBABAS

REBABAS

REBABAS Posibles causas y soluciones • • • •

Exceso de material durante el llenado. Incrementar fuerza de cierre. Verificar punto de conmutación. Reducir: – Velocidad de inyección (si es posible al final del llenado). – Temperatura de masa. – Temperatura de pared del molde.

MARCAS VISIBLES DE LOS EXPULSORES

MARCAS VISIBLES DE LOS EXPULSORES

MARCAS VISIBLES DE LOS EXPULSORES

MARCAS VISIBLES DE LOS EXPULSORES Posibles soluciones • Verificar: – Punto de conmutación. – Diseño de los expulsores.

• Reducir: – Presión de sostenimiento. – Tiempo de sostenimiento. – Temperatura de pared del molde.

• Incrementar tiempo de enfriamiento.

DEFORMACIÓN DURANTE EL DESMOLDEO

DEFORMACIÓN DURANTE EL DESMOLDEO

DEFORMACIÓN DURANTE EL DESMOLDEO Posibles causas y soluciones • Fuerzas de desmoldeo excesivas movimientos de desmoldeo incorrectos. • Verificar: – Punto de conmutación. – Tiempo de enfriamiento. – Presión de sostenimiento. – Temperatura de pared del molde. – Rigidez del molde.

• Usar agentes de desmoldeo.

o

DEFOLIACIÓN DE LA SUPERFICIE

DEFOLIACIÓN DE LA SUPERFICIE

DEFOLIACIÓN DE LA SUPERFICIE

DEFOLIACIÓN DE LA SUPERFICIE Posibles causas y soluciones • Adherencia insuficiente entre capas adyacentes. • Verificar: – – – – –

Existencia de impurezas. Compatibilidad de los pigmentos. Contenido de humedad. Homogeneidad de la masa fundida. Comportamiento de la plastificación.

• Reducir:

– Velocidad de inyección. – Temperatura de masa.

• Incrementar temperatura de pared.

MARCAS POR “TAPÓN FRÍO”

MARCAS POR “TAPÓN FRÍO”

MARCAS POR “TAPÓN FRÍO” Posibles causas y soluciones • Solidificación de masa en la boquilla antes de la inyección. • Incrementar la temperatura y diámetro de la boquilla. • Realizar pre-inyección (PVC rígido). • Adelantar el retroceso de la unidad de plastificación. • Utilizar boquilla cerrada. • Profundizar pozo de mazarota.

ATRAPAMIENTO DE AIRE

ATRAPAMIENTO DE AIRE

ATRAPAMIENTO DE AIRE Posibles causas y soluciones

• Aire atrapado en la masa fundida durante la inyección. • Verificar la alimentación del material. • Reducir: – Descompresión. – longitud de plastificación (1D - 3D).

• Incrementar contrapresión. • Ajustar la velocidad del husillo.

PUNTOS NEGROS

PUNTOS NEGROS

PUNTOS NEGROS Posibles causas y soluciones • Degradación térmica o presencia de impurezas en el material. • Verificar: – Existencia de impurezas en el material. – Estabilidad térmica (pigmentos orgánicos). – Existencia de desgaste, aristas e impurezas en la unidad de plastificación y canales de alimentación.

• Reducir:

– Temperatura de masa fundida. – Tiempo de ciclo.

MANCHAS OPACAS CERCA DE LA ALIMENTACIÓN

MANCHAS OPACAS CERCA DE LA ALIMENTACIÓN

MANCHAS OPACAS CERCA DE LA ALIMENTACIÓN

MANCHAS OPACAS CERCA DE LA ALIMENTACIÓN • • • •

Posibles causas y soluciones Altas velocidades de inyección o puntos de alimentación demasiado pequeños. Reducir velocidad de inyección (usar perfil de inyección lento-rápido-lento). Redondear aristas en la entrada del bebedero. Incrementar: – Tamaño del punto de alimentación. – Temperatura de masa fundida.

MOLDES DE INYECCIÓN PARA TERMOPLÁSTICOS

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones • Componentes • Clasificación • Alimentación a las cavidades • Canales de distribución • Disposición de cavidades • Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

FUNCIONES Tecnológicas

• • • •

Recibir el material fundido. Distribuir el material fundido. Copiar la geometría de la cavidad. Enfriar la masa plástica.

FUNCIONES Mecánicas

• Desmoldear la pieza. • Transmitir y transferir movimientos. • Soportar fuerzas generadas durante el proceso. • Guiar las partes móviles del molde.

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones

Componentes • Clasificación • Alimentación a las cavidades • Canales de distribución • Disposición de cavidades • Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

COMPONENTES

COMPONENTES • • • • • •

Placa fija, lado de inyección. Placa fija, lado de expulsión. Placa portacavidad lado de inyección. Placa portacavidad lado expulsión. Placas de cavidades, lado inyección y lado de expulsión. Placa intermedia.

COMPONENTES • • • • • • •

Placa expulsora. Placa expulsora de rama. Pin expulsor. Pin expulsor de mazarota. Varilla de retroceso. Haladores. Sistema de trinquete para apertura.

COMPONENTES • • • • •

Placa distanciadora (paralelas). Conjunto de placas portaexpulsores. Placa de empuje. Placa guía de mordazas o articulaciones. Columnas y casquillos (bujes) guía.

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes

Clasificación • Alimentación a las cavidades • Canales de distribución • Disposición de cavidades • Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

CLASIFICACIÓN DE MOLDES Según el material • Número de particiones • Sistema de distribución del material fundido a las cavidades • Mecanismo de desmoldeo

SEGÚN EL MATERIAL • • • •

Moldes para termofijos Moldes para elastómeros Moldes para espumas Moldes para termoplásticos

CLASIFICACIÓN DE MOLDES Según el material Número de particiones • Sistema de distribución del material fundido a las cavidades • Mecanismo de desmoldeo

UNA LÍNEA DE PARTICIÓN

DOS LÍNEAS DE PARTICIÓN

MOLDE TÁNDEM

CLASIFICACIÓN DE MOLDES Según el material Número de particiones Sistema de distribución del material fundido a las cavidades • Mecanismo de desmoldeo

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN REQUISITOS GENERALES • Permitir el llenado simultáneo de todas las cavidades bajo las mismas condiciones de presión y temperatura. • Minimizar la caída de presión de la masa que fluye por él. • No presentar sitios en donde se acumule la masa fundida.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA FRÍA

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA FRÍA

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA FRÍA REQUISITOS ESPECÍFICOS • Tener el menor peso posible sin comprometer el llenado de las cavidades. • Fácil desmoldeo. • Su tiempo de solidificación debe ser superior al de la pieza.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA FRÍA CARACTERÍSTICAS • Diámetros de los canales amplios.

– Evitan un rápido enfriamiento de la masa plástica que fluye por ellos. – Minimizan la caída de presión. – Favorecen un llenado a mayor temperatura y permiten la acción de la presión de sostenimiento por más tiempo. • Se minimizan las líneas de unión. • Se minimizan los rechupes. • Se minimizan las tensiones internas.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA FRÍA CARACTERÍSTICAS • Aumento del desperdicio de material. • El área proyectada de los canales puede incrementar la fuerza de cierre. • Ciclos prolongados. – La masa del sistema de distribución se enfría necesariamente durante el ciclo. – La masa plástica solidificada debe de ser extraida en la fase de expulsión.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN CANAL AISLADO

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN CANAL AISLADO Material solidificado

Material fundido

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN CANAL AISLADO CARACTERÍSTICAS • Sección interior del sistema de distribución de grandes dimensiones. • Se aprovecha la baja conductividad térmica de los termoplásticos para mantener el núcleo a temperatura de operación. El canal permanece “abierto” al flujo. • Es práctico en producción sin interrupciones.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN CANAL AISLADO CARACTERÍSTICAS • En una interrupción larga del proceso se puede presentar solidificación del canal, el cual debe de ser extraído. • El tiempo para cambio de color es prolongado. • Adecuado para materiales con bajo punto de fusión y amplio rango de temperaturas de procesamiento.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN CANAL AISLADO CARACTERÍSTICAS (PE,PP) cumplen ampliamente

• Las poliolefinas dichos requerimientos. • Materiales de ingeniería (PA,PBT,…) tienen puntos de fusión altos y rango de procesamiento estrecho. Es necesario realizar control de temperatura, por lo que se prefiere usar canal aislado con torpedo calentado eléctricamente.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN FRÍO DE COLADA CALIENTE

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN FRÍO DE COLADA CALIENTE

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN FRÍO DE COLADA CALIENTE

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE GENERALIDADES • Sistema distribuidor que direcciona el flujo de material polimérico fundido desde la boquilla (nariz) de la máquina inyectora a cada uno de los puntos de inyección (gates). • Su propósito es mantener una igualdad en el recorrido que cause el mínimo de alteraciones posibles en el material fundido.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE GENERALIDADES • No es más que una extensión de la unidad de plastificación de la máquina a la cavidad del molde. • Diferentes materiales se procesan satisfactoriamente, desde los tipo “commodity” como PE y PP hasta los denominados materiales de ingeniería como PA reforzadas con fibra de vidrio, PC y PPS.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE CARACTERÍSTICAS • Ciclos más cortos. – Reducción del tiempo de llenado volumétrico. – Reducción en tiempo de enfriamiento. – Reducción del tiempo de apertura y cierre de la unidad de cierre. – Reducción del tiempo de dosificación.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE • • • • •

CARACTERÍSTICAS Menor presión de inyección. Reducción de la fuerza de cierre. Eliminación parcial o total de la pérdida de material. Mayor costo de molde. Menor costo de producto.

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE COMPONENTES • • • •

Distribuidor (manifold) Boquillas Elementos de sello Elementos de calefacción

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE COMPONENTES • • • •

Termocuplas Elementos refrigerantes Anillo centrador Aisladores

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE  

    

COMPONENTES Anillo centrador Adaptador boquilla de máquina Boquilla de colada caliente Buje con punto de inyección Extensión conector eléctrico Conector a tierra Termocupla

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE COMPONENTES

SISTEMA DE DISTRIBUCIÓN COLADA CALIENTE COMPONENTES

CLASIFICACIÓN DE MOLDES Según el material Número de particiones Sistema de distribución del material fundido a las cavidades Mecanismo de desmoldeo

MECANISMO DE DESMOLDEO EXPULSIÓN CON PINES

MECANISMO DE DESMOLDEO PLACA EXPULSORA

MECANISMO DE DESMOLDEO DESENROSQUE

MECANISMO DE DESMOLDEO CORREDERAS

MECANISMO DE DESMOLDEO CORREDERAS

MECANISMO DE DESMOLDEO CORREDERAS

MECANISMO DE DESMOLDEO OTROS SISTEMAS

• Sistemas neumáticos • Sistemas combinados • Robots

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación

Alimentación a las cavidades • Canales de distribución • Disposición de cavidades • Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

ENTRADAS DE ALIMENTACION A LAS CAVIDADES

COLADA FRÍA

DOS CASOS BÁSICOS Cavidad única

Varias cavidades

NÚMERO DE ENTRADAS (GATES) DE ALIMENTACIÓN • Normalmente una por cavidad. • Más de una entrada, determinada por: – máxima longitud de flujo del material – equilibrio de presiones sobre machos – criterios de calidad: • aspecto • líneas de unión • distorsiones

POSICIÓN DE LA ALIMENTACIÓN • Determinada por: – dirección de flujo (orientación molecular) – criterios de calidad (marcas, deformaciones) – evacuación de aire – disposición de la cavidad en el molde

EFECTOS DE LA ORIENTACIÓN • La diferencia de contracción ocasionada por la orientación molecular durante el flujo crea diferencias en la contracción. • Su efecto aquí: – alabeo de la pieza

EFECTOS CON VARIAS ENTRADAS A UNA CAVIDAD (CASO PARTICULAR) • Entrada central: – distorsión

• Entradas en diagonal: – alabeo

• Entradas laterales: – aire atrapado

• Entrada doble lateral: – distorsión mínima – ausencia de alabeo – sin aire atrapado

TIPO DE ALIMENTADORES • Mazarota (alimentación directa a la cavidad) • Sección – circular – rectangular

• Forma – disco (plano y paraguas) – banda (plana y anular) – puntual (recta o en curva y de túnel)

DIMENSIONES DE UNA MAZAROTA Cono divergente

a entre 1 y 2° df >= smax+1.5mm dA >= d0 +1mm

DIMENSIONES DE UNA MAZAROTA Cono divergente

G4 L df  4 • Mazarota del molde

– diámetro mayor DA – conicidad 2 a 3° • G=peso inyectado, en gramos • L=Longitud de flujo en milímetros

POSICIÓN DE LA ALIMENTACIÓN RESPECTO AL CANAL DE DISTRIBUCIÓN • Posición ideal: – centrada: difícil fabricación – descentrada hasta línea de partición: Lo usual.

ENTRADA DE PUNTO

ENTRADA DE BANDA CIRCULAR • De banda circular

• Paraguas

ENTRDA DE TUNEL O SUBMARINA • La colada se separa automáticamente de la pieza cuando el molde la expulsa.

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación Alimentación a las cavidades

Canales de distribución • Disposición de cavidades • Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

CANALES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS Ventajas : Desventajas :

Ventajas :

Velocidad de enfriamiento Maquinado difícil y costoso

En una mitad del molde •Sección más favorable

Desventajas : Con relación a la sección circular •Más perdidas por calor y más desperdicio

CANALES PRIMARIOS Y SECUNDARIOS Desventajas : Comparado con la parabólica, presenta más perdidas por calor y más desperdicio

Desventajas : Secciones transversales desfavorables Superficie de Contacto

Vs

Sección Transversal

FACTORES A CONSIDERAR • Los puntos de alimentación • Sección y tamaño mínimo que garanticen una mínima caída de presión sin prolongar indebidamente el ciclo (tiempo de enfriamiento). • Tipo de molde (dos o tres placas) • Desmoldeo automático de los canales. • Eventuales procesos posteriores (impresión, ensamble)

BALANCE DE LOS CANALES DE DISTRIBUCIÓN • Deben garantizar la llegada simultánea de la masa a todas las cavidades, esto es, p igual en cada ramal. – Balance natural (recorridos y secciones iguales) – Balance reológico (diferentes longitudes y secciones)

BALANCE DE LOS CANALES DE DISTRIBUCIÓN • Este balance se ve afectado por: – tolerancias del maquinado y acabado superficial. – aireación de cavidades. – múltiples cambios de dirección (codos). – diferencias de temperatura en el molde.

CANALES DE DISTRIBUCIÓN OTRAS CONSIDERACIONES • Minimizar la longitud de los canales. Conflicto con dirección de flujo en piezas largas. • La mazarota del bebedero debe ser lo más corta posible. Mejor usar boquilla caliente. • Usar extensiones en cada cambio de dirección. Indispensables si la velocidad de inyección es baja.

CANALES DE DISTRIBUCIÓN OTRAS CONSIDERACIONES • El centro de fuerzas longitudinales debe estar en el centro del molde. (Caso especial: 1 cavidad alimentada lateralmente) • Las fuerzas laterales deben equilibrarse.

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación Alimentación a las cavidades Canales de distribución

Disposición de cavidades • Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

DISPOSICION DE CAVIDADES MULTIPLES Moldes de dos placas

PATRÓN RECTANGULAR • Más universal. • No limita número máximo de cavidades • Exige número par de cavidades • Debe buscarse el balance de fuerzas y el balance reológico

PATRÓN CIRCULAR – Permite números pares e impares de cavidades. – Puede ser más complejo de construir – Balance reológico y de fuerzas – Molde más compacto – Restringe número máximo de cavidades

DOS CAVIDADES Criterio Ancho total mayor que altura Si

No

h

TRES CAVIDADES Sí

No

h

CUATRO CAVIDADES • Circular

• Rectangular

5 CAVIDADES • Patrón circular necesario

6 CAVIDADES - CIRCULAR

6 CAVIDADES - RECTANGULAR

8 CAVIDADES

8 CAVIDADES - PIEZAS LARGAS

12 CAVIDADES

DISPOSICÍON DE CAVIDADES MULTIPLES Moldes de tres placas Moldes de colada caliente

CARACTERISTICA BASICA • Similar a los de moldes de dos placas. • La no existencia de canales entre cavidades, permite colocarlas más cerca entre sí.

6 Y 8 CAVIDADES

16 CAVIDADES

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación Alimentación a las cavidades Canales de distribución Disposición de cavidades

Balance reológico de canales • Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

BALANCE REOLÓGICO DE CANALES DE ALIMENTACIÓN

  p  R  6 8 10  V 4

L max

a  eff

• • • • •

Lmax p R a-eff V

: Máxima longitud de canal (cm) : Diferencial de presión (Pa) : Radio del canal (cm) : Viscocidad aparente effectiva (Pa*s) : Velocidad de llenado (cm3/s)

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación Alimentación a las cavidades Canales de distribución Disposición de cavidades Balance reológico de canales

Tiempo de enfriamiento • Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación Alimentación a las cavidades Canales de distribución Disposición de cavidades Balance reológico de canales Tiempo de enfriamiento

Ventilación de moldes • Número óptimo de cavidades

NECESIDAD • El aire atrapado reduce su volumen y aumenta la presión ofreciendo resistencia al llenado de la cavidad, o generando altas temperaturas que pueden llegar a quemar el material (Efecto Diesel).

AIRE ATRAPADO EN EL LLENADO

CRITERIOS A TENER EN CUENTA AL DISEÑAR RANURAS DE VENTILACIÓN • Suficientemente amplio para el paso del aire pero no para el plástico • En los recorridos finales del material, o en donde pueden confluir varios frentes de flujo. • Estos canales tienden a obstruirse. Se deben construir de tal forma que resulte fácil su limpieza.

CRITERIOS A TENER EN CUENTA AL DISEÑAR RANURAS DE VENTILACIÓN • Canales cortos se mantienen limpios más fácilmente. (autolimpiantes). • Mientras más volumen de plástico se inyecte y más rápida sea la inyección más grandes deben ser los canales de aireación.

MOLDES DE INYECCIÓN Funciones Componentes Clasificación Alimentación a las cavidades Canales de distribución Disposición de cavidades Balance reológico de canales Tiempo de enfriamiento Ventilación de moldes

Número óptimo de cavidades

NUMERO OPTIMO DE CAVIDADES Depende de: – 1- Exigencias de calidad – 2- Plazos de producción – 3- Criterios técnicos – 4- Criterios económicos El número óptimo de cavidades n será el menor que resulte de aplicar estos criterios.

1- EXIGENCIAS DE CALIDAD • Las condiciones más estrictas de calidad generalmente sólo son satisfechas por moldes de una sola cavidad.

2- PLAZOS DE PRODUCCIÓN Ptot  t ciclo n plazo  f  t prod

f= fdesp = h= Ptot= tciclo= tprod=

fdesp *(12/3600*h) 1.05 (factor de desperdicio) horas de producción anual Piezas a producir tiempo de ciclo [s] meses de plazo

Criterio muy utilizado pero no necesariamente el más económico y técnicamente deseable.

3- CRITERIOS TÉCNICOS • Existen seis diferentes criterios para determinar el número de cavidades. – Fuerza de cierre – Volumen mínimo de inyección – Volumen máximo de inyección – Capacidad de plastificación – Area disponible en las placas de la máquina – Presión disponible para la inyección

FUERZA DE CIERRE

n fza • • • • •

10  Fc  f  A  piny

10 = Conversión de unidades Fc = Fuerza de cierre máxima [kN] f = Factor de seguridad (1.2 - 1.5) A = Area proyectada de piezas [cm2] piny = Presión de inyección en el molde [MPa]

VOLUMEN MÍNIMO DE INYECCIÓN

nVmin  0.2 Vs V p • Vs= • Vp=

Volumen máximo de inyección Volumen total a inyectar

VOLUMEN MÁXIMO DE INYECCIÓN

nVmax  0.8 Vs V p • Vs= Volumen máx. de inyección • Vp=Volumen total a inyectar

CAPACIDAD DE PLASTIFICACIÓN

n plast • • • •

Tciclo: Rplast: Vp: mat:

3.6  t ciclo  R plast  V p   mat

tiempo de ciclo [s] Vel. máx. de plastificación [kg/h] Volumen total a inyectar Densidad a la temperatura de inyección [g/cm3]

AREA DISPONIBLE EN LAS PLACAS DE LA MÁQUINA

Amax n placas  Acav • Amax: • Acav:

Area máxima utilizable en las placas de la máquina. Area de molde por cavidad

PRESIÓN DISPONIBLE PARA LA INYECCIÓN • Requiere realizar cálculos reológicos para evaluar la presión requerida y compararla con la presión de inyección disponible en la máquina.

4- CRITERIOS ECONÓMICOS • El costo total de la producción:

C tot  C molde  C maq  C pers  C mat – Este análisis debe realizarse para cada máquina. – El número óptimo de cavidades debe ser el menor que resulte de todos los criterios expuestos.

COSTO DEL MOLDE

C molde  n  Ccav  Cbase • Cbase: Costo de cuerpo molde (aprox. fijo) • Ccav: Costo de fabricación de una cavidad

COSTO OPERACIÓN DE LA MÁQUINA

C maq



Ptot   t ciclo  C M  C pers n

• Ptot: Producción total (No. de piezas) • CM: Costo hora máquina • Cpers: Costo hora del personal



COSTO DEL MATERIAL DE LA PIEZA

C mat  Ptotal  pmat  f desperdicio • Ptot: Producción total (No. de piezas) • pmat:Precio del material por pieza • fdesp:Factor de desperdicio

NÚMERO DE CAVIDADES SEGÚN CRITERIO ECONÓMICO

necon  C M

t ciclo  Ptot  3600  C cav

Gracias por su atención y muchos éxitos.