Inyección de Materiales Plasticos

8/10/2019 Inyeccin de Materiales Plasticos

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INYECCIN DE MATERIALES PLASTICOS

Proceso de inyeccin.

La inyeccin, es un proceso adecuado para piezas de gran consumo. La materia prima se puede transformar en unproducto acabado en un solo paso. Con la inyeccin se pueden obtener piezas de variado peso y con geometrascomplicadas. 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.

Para el caso de la inyeccin de plsticos, se han de tener en cuenta las siguientes restricciones:

Dimensiones de la pieza. Tendrn que ser reproducibles y de acuerdo a unos valores determinados, lo que implicar

minimizar las contracciones de la misma. Propiedades mecnicas. La pieza deber resistir las condiciones de uso a las que est destinada durante un tiempo devida largo. Peso de la pieza. Es de gran importancia, sobre todo, porque est relacionada con las propiedades de ella. Tiempo de ciclo. Para aumentar la produccin ser necesario minimizar, en lo posible, el tiempo de ciclo de cada pieza. Consumo energtico. Una disminucin del consumo energtico implicar un menor coste de produccin.

Etapas del proceso de inyeccin.

El proceso de obtencin de una pieza de plstico por inyeccin, sigue un orden de operaciones que se repite para cadauna de las piezas. Este orden, conocido como ciclo de inyeccin, se puede dividir en las siguientes etapas

a) Cierre del molde.b) Inyeccin: 1) Fase de llenado y 2) Fase de mantenimiento.c) Plastificacin o dosificacin y enfriamientod) Apertura del molde y expulsin de la pieza.


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Etapas del proceso de inyeccin.

Cierre del molde: Con el cierre del molde se inicia el ciclo, preparndolo para recibir la inyeccin del material fundido.En esta fase se aplica la tuerza de cierre, que es aquella que hace la mquina para mantener cerrado el molde durante lainyeccin. Depende de la superficie proyectada de la pieza y de la presin real (presin especfica), que se tiene en lacavidad del molde.

Inyeccin: En esta etapa se producen dos fases: fase de llenado y fase de mantenimiento.

Fase de llenado: Una vez cerrado el molde y aplicada la fuerza de cierre, se inicia la fase de llenado del molde(inyeccin). El husillo de la unidad de inyeccin inyecta el material fundido, dentro del molde y a una presin elevada; alinyectar, el husillo avanza sin rotacin. La duracin de esta etapa puede ser de dcimas de segundo hasta variossegundos, dependiendo de la cantidad de material a inyectar y de las caractersticas del proceso.

La finalidad de esta fase es llenar el molde con una cantidad suficiente de material. En la inyeccin son muy importanteslas siguientes variables:

Velocidad de inyeccin. Presin de inyeccin. Temperatura del material.

La unidad de cierre mueve las dos mitades del molde para unirlas. Mediante una fuerza de sta se cierra el moldehermticamente. La unidad de plastificacin se mueve hacia el canal en el molde. La boquilla est abierta y el materialque se encuentra delante del husillo es inyectado dentro del molde, por el movimiento de avance del mismo. Los sistemashidrulicos deben ejercer grandes esfuerzos en la fase de inyeccin. Adems de mantener la fuerza de cierre; han de sercapaces de inyectar el material dentro de la cavidad, a una presin elevada y precisa. As, el sistema hidrulico debesuperar la resistencia ofrecida por la boquilla y por el molde.

En el comienzo de la operacin de inyeccin, el material fundido y homogeneizado est localizado en la cmara deinyeccin; de esta manera, la unidad de plastificacin se desplaza contra el molde para dejar pasar material dentro delmolde. El sistema hidrulico ejerce presin sobre el husillo, el cual se mueve axialmente. Esta presin hace que el mismose mueva hacia delante o hacia la boquilla. El material se expulsa fuera de la cmara de inyeccin y se introduce en lacavidad dentro del molde. El material fundido solidifica dentro de la cavidad para que la pieza moldeada pueda serexpulsada. Los moldes usados para materiales termoplsticos estn sujetos al control de temperatura (enfriamiento).

Esto transporta el calor, el cual ha sido introducido al fundir el material, para permitir solidificar el material.

Tan pronto como el material que se moldea contacta con el molde en la operacin de inyeccin, comienza a enfriarse y asolidificar. Por este motivo la inyeccin debe ocurrir rpidamente, con lo que la cavidad se llena mientras que el materialse encuentre fundido.

Esto requiere presiones muy grandes ya que el compuesto es muy viscoso, a pesar de las temperaturas elevadas. Elmaterial fundido debe superar la resistencia ofrecida por la friccin, en la boquilla y cavidad. Las presiones, en el interiordel molde, son altsimas a causa de la inyeccin; por lo que la unidad de cierre debe ser capaz de mantener el moldecerrado, en oposicin a estas presiones.

La presin dentro del molde crece hasta un mximo valor, cuando ha sido transportado material suficiente; llenandocompletamente las cavidades (si bien, bajo ciertas condiciones, la presin mxima se puede alcanzar durante elmantenimiento). De esta manera, durante la inyeccin, las dos mitades del molde estn completamente presionadas porel efecto de la fuerza de cierre. sta contrarresta a aquella que resulta de la inyeccin, ejercida desde el interior por elmaterial. Si la presin de inyeccin dentro del molde es mayor que la fuerza de cierre, la lnea de particin est forzada aabrirse; permitiendo al compuesto que se moldea escapar de la cavidad (con lo que se produce rebaba y se requiere untrabajo adicional con tal de eliminarla).

Durante el enfriamiento el material se contrae dentro del molde. Por este motivo se ha de aadir ms material para que elvolumen de la pieza sea el deseado. En esta fase de mantenimiento, que es posterior a la del llenado en la inyeccin, la


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presin interior de la pieza va disminuyendo. Esto ocurre ya que se va enfriando y aumentan las prdidas de carga desdeel husillo hasta el interior del molde. De esta manera, la velocidad de inyeccin del tornillo es baja porque tiene lafinalidad de alimentar, con una cantidad suficiente de material, la cavidad; adems de compensar las contracciones quesufre la pieza durante la solidificacin.

Cuando la presin ha cado hasta el valor del entorno se puede dar por finalizada la fase de mantenimiento. Esta fasecondiciona ciertas caractersticas de la pieza final, tales como el peso total, sus tolerancias dimensionales y caractersticasinternas. Las variables que ms afectan en esta fase son:

- Tiempo de mantenimiento de la segunda presin.- La temperatura del molde.- Nivel de presin de mantenimiento.- Ajuste del tiempo de mantenimiento.

Este tiempo depender mucho del material que estemos inyectando y del grosor que tenga la pieza que se inyecte. Tieneespecial relevancia cuando se emplean materiales semicristalinos, pues las diferencias de volmenes especficos sonconsiderables entre su estado lquido y el slido.

Cuando tenemos un tiempo de mantenimiento correcto, se pueden obtener piezas con la compactacin adecuada,estabilidad dimensional, ausencia de deformaciones y buenas propiedades mecnicas. Sin embargo, el conseguir dichotiempo no es una garanta cuando se tiene un punto de inyeccin demasiado pequeo, pues este solidificar antes de quese llene la cavidad.

Para ajustar el tiempo de mantenimiento, se recurre a la construccin de una curva que relacione los pesos de las piezasinyectadas con el tiempo para la presin de mantenimiento. De esta forma, empezamos a inyectar con un tiempo igual acero, esto es, sin presin de mantenimiento. Se empieza la grfica cuando se tenga la primera pieza completa, aunque noest compactada. Se aumenta progresivamente el tiempo de mantenimiento, anotando los valores de tiempo y peso de lapieza, hasta que el peso se estabilice. Este resultado puede ser verificado por medio de un corte transversal de la piezapara asegurar la ausencia de porosidades.

Tan pronto como el material llena el molde, ste comienza a enfriarse. El enfriamiento comienza en las paredes del moldey se desplaza hacia el interior de la pieza. Durante un cierto tiempo, el material permanece fluido en la regin interna de

la pieza moldeada. Al enfriarse el compuesto, este se contrae. S la presin, o un porcentaje de ella con la que se inyect,se retira despus de la fase de llenado, no ser posible controlar las dimensiones de la pieza. Para evitarlo, mientras quela regin interna de la pieza permanezca fluida, la presin sobre el material se mantiene. De esta manera, el nuevomaterial entra al molde para compensar la contraccin (en cantidad suficiente).

La presin de mantenimiento generalmente es ms baja que la presin de inyeccin en el llenado, pero si es demasiadobaja, o se aplica en un perodo muy corto, entonces se obtienen piezas defectuosas. La curva de la presin interna delmolde influye en la calidad de la produccin y de las piezas.

Es importante que la transicin de la fase de presin de llenado a la fase de la presin de mantenimiento suceda en elmomento correcto. Como se observa en la grfica P-T, si la transicin ocurre demasiado pronto la presin disminuye; porlo que ser imposible llenar completamente la cavidad. Si ocurre demasiado tarde, se obtiene un pico de presin que

puede daar al molde.

En el comienzo de la fase de mantenimiento, la cavidad ya ha recibido la mayora del material que necesita, pero unapequea cantidad de material es inyectada para compensar la contraccin. Incluso al final de esta fase, an quedamaterial sobrante en la cmara de inyeccin (al cual se llamara cojn). Este cojn fundido facilita que la presin seatransmitida entre el tornillo y la cavidad. El mismo se inyecta en el siguiente ciclo.

Plastificacin o dosificacin: Despus de aplicar la presin de mantenimiento, comienza a girar el husillo; de formaque el material va pasando progresivamente de la tolva de alimentacin a la cmara de inyeccin, homogeneizndosetanto su temperatura como su grado de mezcla. Esta fase se realiza en forma paralela a la etapa de enfriamiento,acelerando as el tiempo total de ciclo. A medida que el husillo va transportando el material hacia delante, ste sufre unretroceso debido a la acumulacin que se produce en la zona delantera. El retroceso del husillo finaliza cuando ste ha


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llegado a una posicin definida con anterioridad. En este momento ya est todo preparado para poder inyectar lasiguiente pieza. En la etapa de plastificacin tambin intervienen otros factores importantes como:

La velocidad de giro del husillo. La contrapresin. La succin.La velocidad de giro del husillo debe escogerse en funcin del dimetro del mismo y de la viscosidad del material. Lavelocidad ptima, es aquella para la que el tiempo de carga es igual al tiempo de refrigeracin que necesita la pieza

inyectada. Un tiempo largo de carga provoca una masa fundida homognea. Una velocidad excesivamente alta puedegenerar la presencia de infundidos y una homogeneizacin insuficiente del material en el interior del cilindro. Lacontrapresin tiene como funcin principal, garantizar una adecuada plastificacin y homogenizacin del material,tambin tiene como funcin, frenar el retroceso del husillo en la etapa de plastificacin. Un aumento de la contrapresinimplica que aumente el tiempo de plastificacin, la compresin sobre el material y, por tanto, la cantidad de materialacumulado y la temperatura de la masa fundida. Al contrario, contrapresiones bajas pueden dar lugar a piezasinconsistentes y una insuficiente homogeneizacin del material. Por ltimo, la succin se utiliza principalmente parareducir el goteo de material. Normalmente se suele trabajar con descompresin pequea o nula.

Apertura del molde y expulsin de la pieza: Cuando se considera que el material de la pieza ha alcanzado la

temperatura denominada de extraccin, el molde se abre y se expulsa la pieza de su interior para reiniciar el ciclo deinyeccin.

Enfriamiento: Esta fase comienza simultneamente con la de llenado (inyeccin), dado que el materia empieza aenfriarse tan pronto y toca la pared del molde. Finaliza cuando la pieza alcanza la temperatura adecuada para suextraccin. De esta forma, esta fase del ciclo se solapa con las anteriores. En ocasiones es necesario esperar un tiempo,entre la etapa de plastificacin y la de apertura de molde, para que se produzca el enfriamiento requerido de la pieza. Elobjetivo de ello es conseguir una consistencia tal, que impida su deformacin al ser expulsada. Las variables que msafecta en esta fase es la temperatura de molde.

La fase de mantenimiento termina cuando solidifica el bebedero o el punto de inyeccin. A partir de entonces ya no entrams material en la cavidad. Durante las fases de llenado y mantenimiento, el material dentro de la cavidad ya ha

comenzado a solidificar contra la pared del molde que est ms fra. Las capas ms externas solidifican antes. El tiempode enfriamiento empieza con la inyeccin.

El enfriamiento es ms lento hacia el centro de la pieza ya que los plsticos son poco conductores del calor. El calorcedido por la solidificacin se disipa a travs de las capas ms externas de las paredes del molde. El tiempo deenfriamiento depende del tipo de pieza que se enfra dentro del molde. No es necesario esperar que toda la pieza enfrehasta la temperatura del mismo; sino que, es suficiente que estn fras las regiones externas de la pieza, para poderextraerla en condiciones estables. Con ello se consigue optimizar el tiempo de produccin y as poder realizar el siguienteciclo.

Durante la fase de enfriamiento se prepara el material en la unidad de plastificacin, para la prxima inyeccin.

Identificacin de las variables ms importantes: Existen numerosas variables que pueden afectar al proceso deinyeccin de forma directa o indirecta. Para determinar cules son las mejores condiciones de operacin, desde el puntode vista de productividad y calidad, es importante conocer muy bien el proceso y saber cules de estas variables tienenms efecto sobre estos dos aspectos.A partir de los conocimientos que se tienen sobre el proceso de inyeccin, se puedehacer una clasificacin de las variables que influyen, de forma ms significativa, en la productividad del proceso y en lacalidad de la pieza. De mayor a menor importancia, segn pertenezcan a una de estas cuatro categoras: temperaturas,distancias, tiempos y presiones.Es importante mencionar la interdependencia existente entre estas cuatro categoras devariables, de modo que cada una depende de las dems. El cambio de cualquiera de ellas afectar a las otras.


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Temperatura de inyeccin: La temperatura de inyeccin es importante, ya que los materiales polimricos requierenalcanzar cierto valor de temperatura, para obtener condiciones idneas de viscosidad y fluidez para poder inyectarlo.Todo ello contrasta con que esta temperatura debe ser lo suficientemente baja, como para que no se aceleren losprocesos fisicoqumicos que conduzcan a la degradacin del material. Una vez introducido en la tolva, el material enforma de granza, pasa al cilindro de inyeccin. La fusin de ste se debe, fundamentalmente, al calor provocado por lafriccin; que produce el movimiento de giro del husillo en la unidad de plastificacin. Las bandas calefactoras se utilizanprincipalmente para mantener el plstico a la temperatura requerida. Debido a la friccin, antes explicada; latemperatura real del plstico ser, normalmente, superior a la temperatura de control de las bandas calefactoras. La

unidad de inyeccin suele tener de tres a cinco zonas de temperatura en el cilindro. El perfil de temperaturas utilizadodepende de factores como: la geometra del husillo, la viscosidad del material, la longitud necesaria de flujo, etc.Normalmente, en la zona de la tolva se selecciona la temperatura ms baja y se va incrementando, gradualmente, en elresto de las zonas. Es importante refrigerar la salida de la tolva por tres motivos:

Evitar que se forme un tapn de material por sinterizacin de la granza. Prevenir la degradacin del fluido hidrulico del motor que acciona el husillo, debido a una temperatura demasiadoalta. Favorecer el arrastre del material para una correcta plastificacin.

En la zona de alimentacin la temperatura se ha de mantener relativamente baja, obligado por el diseo de los husillos.Por ltimo, en la zona de la boquilla, la temperatura ha de ser uniforme; para evitar la degradacin del material, a causadel estrechamiento en esa zona o de un tiempo de permanencia demasiado grande en el cilindro. La temperaturautilizada finalmente para inyectar, afectar la calidad de la pieza porque influir en el grado de contraccin de la misma.As, a mayor temperatura de inyeccin, mayor ser el cambio volumtrico entre el plstico fundido y slido; por tanto,existir una mayor contraccin. A pesar de ello, utilizar una temperatura de inyeccin mayor, supondr que la viscosidaddel material sea menor; permitir entonces una mejor compactacin, en el interior de la cavidad del molde, con lo que lacontraccin disminuir. El grado de contraccin final depender del equilibrio entre estos dos factores.

Temperatura de molde: La temperatura del molde es muy importante en el proceso de inyeccin, ya que afecta deforma directa a la calidad de la pieza inyectada. El objetivo del enfriamiento del molde es extraer calor de la cavidad, a finde disminuir la temperatura hasta la solidificacin del material plstico; de forma que este enfriamiento se produzca

homogneamente en toda la pieza. El enfriamiento se consigue haciendo pasar por los conductos de refrigeracin delmolde agua o aceite. Gracias a este flujo de lquido y a la excelente conductividad del metal que forma el molde, seproduce el intercambio de calor y se logra la disminucin de la temperatura de la pieza moldeada. La temperaturaprefijada se mantiene calentando o enfriando el lquido mediante un atemperador.A pesar de esto, la temperatura mediade la cavidad puede ser unos 10 20 (C) mayor que la temperatura del refrigerante, durante el proceso de inyeccin. Latemperatura del molde afecta directamente al tiempo de ciclo, la contraccin, el alabeo, el acabado o brillo superficial y lacristalinidad. Cuando la temperatura del molde sea alta, se obtendr una pieza con ms brillo y cristalinidad. Por elcontrario, un enfriamiento rpido tendr como consecuencia la formacin de una capa exterior amorfa y acortar,significativamente, el tiempo de ciclo.

Distancia de carga: Como se mencion anteriormente, la inyeccin de material plstico en el interior del molde se

realiza en dos etapas: la inyeccin del material en la fase de llenado y la aplicacin de la presin de mantenimiento en lafase de mantenimiento. La distancia de carga en el cilindro debe ser suficiente, para que se pueda llenaraproximadamente el 90-99 % del molde, durante la fase de inyeccin. Adems, se debe tener en cuenta la existencia deun cojn de material, suficiente para aplicar posteriormente la presin de mantenimiento. Esta presin ser transmitidapor medio del polmero fundido, por lo que sino hay cojn no se podr aplicar.

El cojn se establece fijando una distancia de carga superior a la necesaria para llenar la cavidad del molde. Si este cojn esdemasiado pequeo, puede ocurrir que durante la etapa de mantenimiento el husillo avance hasta el final del cilindro yarrastre todo el material hacia el interior del molde, haciendo que la aplicacin de la segunda presin no sea efectiva. Sipor el contrario, el cojn es excesivamente grande se puede favorecer la degradacin del material, ya que estar durantems tiempo a altas temperaturas y presiones.


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Tiempo de inyeccin: El tiempo de inyeccin se relaciona con la velocidad de inyeccin de manera inversa. As, tiemposde inyeccin pequeos implican velocidades muy elevadas. Adems, la velocidad de inyeccin tambin est relacionadadirectamente con la presin de inyeccin. A velocidades muy altas la presin de inyeccin crece muy rpidamente, acausa de la resistencia al flujo en la boquilla y en la entrada de la cavidad. Con velocidades menores, en cambio, el plsticose va solidificando a medida que se inyecta el material; aumentando la viscosidad y disminuyendo la seccin de paso.

En las mquinas hidrulicas la velocidad de inyeccin, o el tiempo de inyeccin, se controla mediante el caudal de aceite.De esta forma, el husillo fuerza al material plastificado hacia el interior del molde siguiendo un perfil de velocidades.

Normalmente, las velocidades del principio y del final de la etapa de inyeccin son menores, para tratar ms suavementelos elementos de la mquina de inyeccin y del molde. Otro aspecto a tener en cuenta es la diferencia de temperaturasentre la entrada y el final de la pieza inyectada. Cuando el tiempo de inyeccin es muy corto, la temperatura, al final delrecorrido del plstico inyectado, puede ser mayor que la de inyeccin; a causa del calentamiento por friccin que sufre elmaterial. Con tiempos elevados las temperaturas suelen ser inferiores; existiendo un tiempo de inyeccin intermedio,donde se igualan la temperatura de inyeccin y la de la ltima zona llenada del molde.

A la hora de fijar las condiciones de operacin de un proceso de inyeccin, es recomendable seleccionar un tiempo deinyeccin. Esto debe permitir minimizar la presin de inyeccin y la diferencia de temperaturas, entre la entrada delmolde y el final de la pieza inyectada, siempre dentro de unos mrgenes de productividad.

Tiempo de mantenimiento: La duracin de la etapa de mantenimiento se conoce como tiempo de mantenimiento y

tiene una influencia decisiva. Si este tiempo es demasiado corto el plstico puede salir de la cavidad hacia el sistema dealimentacin y la unidad de inyeccin; con los consiguientes cambios de orientacin y disminucin de la tenacidad de lapieza, fluctuaciones en el peso, falta de reproducibilidad y una gran variedad de defectos. As, en moldes de colada fra, esusual la aplicacin de la segunda presin hasta la solidificacin de la entrada, cuando ya no puede entrar ms material enla cavidad. A partir de entonces ya no tiene sentido seguir aplicando presin de mantenimiento. En este sentido, eltiempo de mantenimiento depender directamente de la temperatura de inyeccin y de la temperatura del molde.Cuando la temperatura del material fundido sea elevada, la entrada del molde permanecer abierta ms tiempo y sedeber aumentar el tiempo de mantenimiento. Por otro lado, si la temperatura de la pared del molde es alta, la piezaenfriar ms lentamente y tambin ser necesario un tiempo de mantenimiento superior. Esto se halla en directa relacincon el espesor de la entrada del molde.

Tiempo de enfriamiento: Como ya ha sido mencionado en las etapas del proceso de inyeccin, el tiempo deenfriamiento del molde comienza en la fase de inyeccin, cuando el material se solidifica en la pared del molde. Sinembargo, este tiempo de enfriamiento debe prolongarse ms all de la fase de mantenimiento; motivado porque la piezamoldeada o se ha enfriado an lo suficiente y no posee la estabilidad necesaria para el desmoldeo.De todas formas, essuficiente que estn fras las regiones externas de la pieza para poder extraerla del molde en condiciones estables sin questa se deforme. As, se consigue acortar el tiempo de ciclo significativamente mejorando la productividad del proceso.Un aspecto decisivo para la economa de un proceso de inyeccin es el nmero de piezas producidas por unidad detiempo, que depende en gran medida del tiempo de enfriamiento y ste, a su vez, vara proporcionalmente en relacincon el cuadrado del espesor de la pared de la pieza. Por tanto, no es recomendable inyectar piezas excesivamentegruesas. Adems, para que el enfriamiento se produzca de forma homognea en toda la pieza es mejor que los espesoresde sta sean uniformes. En general, cuando la pieza permanece en el interior del molde se inhiben mecnicamente porlas paredes de la cavidad ciertas contracciones y alabeos, pero a su vez se produce la formacin de tensiones residuales

dentro de la pieza que pueden ocasionar deformaciones posteriores. Despus, al ser expulsada, algunas de estastensiones provocan deformaciones al no haber restricciones externas. La diferencia entre las condiciones trmicas entreel interior del molde y el exterior tambin resulta un aspecto importante. Mientras que en la cavidad la temperatura estadeterminada por la temperatura del molde, en el exterior el intercambio de calor se produce por conveccin y, por tanto,la pieza se enfra ms lentamente. Por este motivo, un tiempo de enfriamiento alto implica normalmente una disminucinen el grado de contraccin.Para tiempos de enfriamiento ms cortos lo que se consigue es, adems de reducir el tiempode ciclo, minimizar las tensiones residuales ya que la pieza sale ms caliente del molde y tienen lugar entonces procesosde relajacin que reducen estas tensiones, pero en general aumenta las deformaciones.


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Tiempo de plastificacin: El tiempo de plastificacin o de carga es el tiempo que tarda la mquina en cargar materialpara la prxima inyectada y ser afectado por:

La temperatura. La velocidad de giro del husillo. La contrapresin. El tipo del material.

Tiempos de movimiento.

Los tiempos de movimiento corresponden a los tiempos:

De apertura de molde. De expulsin. De cierre de molde.

Tiempo de ciclo.

El tiempo de ciclo depende, principalmente, de los tiempos de las etapas o fases de:

Cierre del molde. Inyeccin. Enfriamiento de la pieza. Apertura delmolde y expulsin de la pieza.

De esta manera, la variable ms importante en el diseo de una pieza de plstico es la velocidad de enfriamiento, debidoa la gran influencia en el tiempo de ciclo, y por lo tanto, en los costes de transformacin. De esta manera, el tiempo deenfriamiento ocupa la mayor parte del tiempo de ciclo y solapa la accin las siguientes fases:

Inyeccin: fase de llenado y fase de mantenimiento. Plastificacin o dosificacin.Como ya se coment, el tiempo de enfriamiento depende del tipo de pieza que se enfra en el molde. No es necesarioesperar hasta que toda la pieza enfre hasta la temperatura del molde, sin que estn lo suficientemente enfriadas las

regiones externas de la pieza para poderla extraer del molde en condiciones estables. Con esto se consigue optimizar eltiempo de produccin.

As el tiempo de enfriamiento y, por tanto, el tiempo de ciclo depender principalmente de:

Temperatura del material fundido. Temperatura de la pared del molde. Temperatura de expulsin. Conductividad trmica del material. Calor especfico del material. Espesor: La parte ms gruesa ser la ltima en enfriar dentro del molde, influyendo en el tiempo de enfriamiento.

Primera presin o presin de inyeccin.

La presin de inyeccin durante la fase de llenado ha de ser la suficiente para que se pueda conseguir la velocidaddeseada, y, por tanto, el tiempo de inyeccin deseado. De esta manera, la presin de inyeccin depende de los mismosfactores que la velocidad.

Segunda presin o presin de mantenimiento.

La presin de mantenimiento o segunda presin se aplica una vez ha finalizado la etapa de inyeccin de material en elmolde. El objetivo es completar el llenado del molde y compactar el material del interior de la cavidad para minimizar lacontraccin que tiene lugar durante su solidificacin.


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El momento del cambio a segunda presin es importante. Si se cambia demasiado pronto, la pieza no queda losuficientemente compacta y aparecen rechupes, mientras que un cambio demasiado tardo provoca una sobrepresin y laformacin de rebabas en la pieza. Para fijar la presin de mantenimiento con la que se va a trabajar se ha de tener encuenta que si sta es demasiado baja o si la duracin de esta fase es excesivamente corta pueden aparecer rechupes ovacuolas en la pieza inyectada, de esta manera, las dimensiones de la pieza pueden estar fuera de las toleranciasespecificadas o haber reflujos de material plstico no consolidado desde el molde hacia la unidad de plastificacin (oincluso no llenar la pieza). Si la presin de mantenimiento resulta ser demasiado elevada puede producirse una sobrecompactacin de la pieza, que implica un aumento de las tensiones residuales, adems de una posible disminucin de las

propiedades mecnicas y aparicin de deformaciones en la pieza o alabeos (en general el lmite mximo puede situarseen la aparicin de rebabas). En general, se suelen utilizar, como mnimo, presiones de mantenimiento de un 50-70% de lapresin de inyeccin para materiales amorfos y de un 70-100% para materiales semicristalinos.

Contrapresi: La contrapresin en la plastificacin frena el retroceso del husillo en la fase de carga. El aumento en losvalores de este parmetro afectar directamente a la temperatura del material procesado. De esta forma, al aumentar lacontrapresin se tiene que el tiempo de plastificacin aumenta, por lo que tambin lo har el tiempo de permanencia enla cmara. La compresin sobre el material aumenta, lo que incrementa la temperatura del fundido. Una primeraconsecuencia de un aumento en la contrapresin, es que se registra un ligero aumento en la cantidad de materialcargado. En si, se recomiendan valores de contrapresin de entre 5 y 10 MPa, ya que si se tienen valores muy bajos, sepueden tener piezas inconsistentes y con poca homogenizacin del material. Por el contrario, elevados valores de

contrapresin ocasionarn un aumento en la contribucin de la friccin a la temperatura del fundido, pudiendodegradarse.

En general se pueden seguir dos lineamientos para el establecimiento de la contrapresin:

1. Cuando se utiliza un porcentaje elevado de la capacidad de plastificacin de la mquina, se utilizarn valores altos decontrapresin a fin de aumentar la velocidad de plastificacin y as conseguir un mayor volumen.

2. Si el porcentaje de utilizacin de la capacidad de plastificacin de la mquina es pequeo, se utilizarn valores decontrapresin bajos, a fin de evitar que el material permanezca por periodos prolongados en la mquina.

Defectos en piezas moldeadas por inyeccin.

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 erroresde proceso, lo cual hace que no se cumplan las especificaciones deseadas y se rechace la pieza inyectada, con lasconsiguientes prdidas econmicas. Es importante, por tanto, conocer cada uno de los problemas y la causa que losprovoca.

Anlisis del error.

Todos los defectos de las piezas inyectadas dependen de una causa, que en algunas ocasiones no puede ser directamentereconocida o clasificada. Se puede evitar la repeticin de un defecto slo despus de haber diagnosticado y corregido suorigen. Por tanto, es de vital importancia la integracin del anlisis sistemtico de los errores y fallos en la produccin.Primero, debe ser reconocido el error. Esto no es problema en el caso de defectos superficiales pero, sin embargo, a

veces, varios defectos implican cambios estructurales que no pueden ser detectados simplemente con una inspeccinvisual. Por esta razn deben introducirse pruebas especiales en el proceso de produccin para determinar rpidamentesi la pieza que ha salido del molde posee las especificaciones correctas. El principal objetivo del anlisis del error esdeterminar el fenmeno fsico responsable del defecto en concreto. Una vez conocido el antecedente, es fcil introducirlas medidas oportunas para eliminar el defecto.

Defectos en los moldes.

La mayor parte de quejas debidas a defectos de piezas de inyeccin de plstico puede ser atribuida a errores triviales delproceso de produccin. Sin embargo, hay que decir que los errores estructurales tanto de la pieza inyectada como delmolde, son a menudo la razn por la cual el molde no puede conseguir la calidad requerida de la pieza incluso cambiando


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lo parmetros de proceso. A continuacin se presenta una lista de algunos de los defectos estructurales ms comunes,adems de la descripcin de los errores de proceso, para determinar si el defecto puede ser corregido cambiando losparmetros de proceso o bien si ha de ser modificado el molde.

Defectos ms comunes.

El moldeo por inyeccin es un proceso complicado y puede fallar muchas cosas. Algunos defectos comunes en las partesmoldeadas por inyeccin son los siguientes:

1 Rechupes y vacuolas.2. Zona mate cerca del punto de colada.3. Estras (estras quemadas, estras de oxidacin, vetas en el material).4. Pulido no uniforme.5. Lneas de flujo.6. Jetting (efecto chorro).7. Efecto Diesel (reas quemadas por concentracin de gases).8. Delaminacin en capas (pieles).9. Efecto stick-slip (irisados circulares micro alas).10. Grietas o microgrietas.11. Grietas de tensiones.12. Falta de llenado completo de la pieza.

13. Marcas del expulsar.14. Deformacin por la expulsin.15. Deformacin o alabeo (warpage).16. Material fro.17. Lneas de ujo fras.18. Aire atrapado.19. Manchas negras.20. Granza sin fundir.21. Compactacin excesiva.

A continuacin se explican algunos de los defectos citados anteriormente, su manifestacin en el producto final, susposibles causas y sus correcciones Para analizar mejor cada uno de ellos, los defectos se pueden clasificar como:

Defectos de superficie Defectos de contorno exterior (forma). Propiedades mecnicas diferentes.

Rechupes (sink marks).

Los rechupes son unos defectos visuales tpicos que desvirtan el aspecto de la pieza inyectada Si no se aade material ala cavidad del molde mientras el plstico se contrae, y si las capas todava no estn suficientemente fuertes debido a unafalta de refrigeracin, se forman hendiduras entre la pared de la cavidad y la corteza de la pieza. Estas hendiduras sondenominadas rechupes, "sink marks", o el efecto "dog-bone"


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Los rechupes tambin se forman incluso despus de que la pieza es extrada del molde. Cuando la pieza es extrada seforma una capa rgida exterior. Si la pieza ha sido inyectada demasiado deprisa el ncleo todava se encuentra en estadolquido El calor contenido en este ncleo debe ser todava extrado Esto crea un estado tensional que se traduce encontracciones en la parte exterior de la pieza. Para prevenir este defecto deben seguirse los siguientes puntos que afectantanto al diseo de la pieza como al diseo del propio molde evitar diferencias de espesor de las paredes evitaracumulaciones de material tomar especial atencin a la relacin grosor-diseo de los nervios (por ejemplo, radios)asegurar una adecuada refrigeracin del molde el conducto de colada debe ser situado en la pared ms gruesa elconducto de colada debe ser suficientemente grande (rea) usar el bebedero cuando sea posible. Si el problema ocurre

cuando el molde ya est construido, el efecto de los siguientes parmetros sobre los rechupes debera ser examinado msdetenidamente.

Reducir temperatura de fusin. Reducir temperatura de la pared de la cavidad. Aumentar velocidad de avance del tornillo. Aumentar presin de contencin. Aumentar tiempo de presin de contencin. Aumentar volumen de inyeccin. Evitar el uso de desmoldeantes en el molde siempre que sea posible.

Rebaba.

Esto ocurre cuando la fusin de polmero se mete en la superficie de separacin entre las partes del molde, tambinpuede 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.4. Tamao excesivo de la carga.

Marcas hundidas y huecos.

Estos son defectos relacionados generalmente con secciones gruesas de la pieza. Una marca hundida ocurre cuando lasuperficie exterior del molde solidifica, pero la contraccin del material interno causa que la costra se deprima pordebajo de la superficie nominal. Un hueco es causa por el mismo fenmeno bsico, sin embargo, el material retiene suforma y la contraccin se manifiesta como un hueco interno debido al alto esfuerzo a la tensin en el polmero anfundido. Estos defectos pueden tener su origen en un incremento de la presin de compactacin que sigue a la inyeccin.Una mejor solucin es disear la parte para tener secciones con espesor uniforme y usando secciones ms delgadas.

Lneas de soldadura.

Las lneas de soldadura ocurren cuando la fusin del polmero fluye alrededor de un corazn u otros detalle convexos enla cavidad del molde y se encuentran en la direccin opuesta; los lmites as formados se llaman lneas soldadas y puedentener propiedades mecnicas que son inferiores a las del resto de la parte. Las temperaturas altas de fusin, las presiones

altas de inyeccin, las localizaciones alternas de las puertas en la pieza y una mejor ventilacin son formas de evitar estedefecto.

Zona mate cerca del punto de colada

La siguiente foto muestra una pieza inyectada con este defecto. Un examen correcto del proceso de llenado del molde yde los esfuerzos generados muestra el origen del defecto. El flujo laminar del plstico fundido slo puede ser mantenidosi la friccin esttica entre la superficie del fluido y la pared de la cavidad permanece constantemente mayor que lafuerza de cizalla ejercida entre las capas del fluido. En este caso la solucin es intentar conseguir condiciones msfavorables para la creacin de una capa suficientemente fuerte para resistir la fuerza de cizalla del flujo, mediante lareduccin de la velocidad inicial de inyeccin. Despus puede subirse la velocidad de inyeccin con el fin de obtener unavelocidad de fusin uniforme.


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Estras (estras quemadas, estras de oxidacin, vetas en el material)

Las rfagas, especialmente las debidas a quemaduras, a humedad y a aire, son muy similares, haciendo muy difcil suclasificacin, si no imposible. Si el fundido se daa trmicamente por temperaturas demasiado altas y/o tiempos deresidencia demasiado largos, se originan productos gaseosos de descomposicin, que son visibles en la superficie, por sucolor parduzco o plateado.

Rfagas.

Como ya se mencion anteriormente, las rfagas tienen un aspecto muy similar a las estras, sin embargo estas tienendiversas causas.

La rfaga aparece peridicamente aparece detrs de secciones estrechas (puntos de cizalla) 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 del defecto. La reduccin de la temperatura de masa acta positivamente contra el defecto. Largo tiempo de permanencia en la unidad de plastifcacin o en la parte delantera del husillo (debido, por ejemplo, a

interrupciones en el ciclo de trabajo o a inyecciones de poco volumen). Alto contenido de material recuperado o el material ha sido fundido varias veces anteriormente. El molde est equipado con colada caliente. El molde est equipado con boquilla de vlvula. Disminuyendo la temperatura de la masa disminuye el defecto.

Rfagas por quemaduras. Son debidas a la degradacin trmica de la masa. El resultado puede ser una disminucin de lalongitud de la cadena molecular (decoloracin plateada) o un cambio de la macromolcula (decoloracin amarronada).Las posibles causas de la degradacin trmica son:

Presecado a temperatura demasiado alta o durante un tiempo demasiado largo. Temperatura de la masa demasiado alta. Cizallamiento demasiado alto en la unidad de plastificacin (por ejemplo; velocidad del husillo demasiado alta) o en elmolde (por ejemplo, velocidad de inyeccin excesiva). Tiempo de permanencia en la unidad plastificacin demasiado largo.

Las rfagas por humedad. Aparecen en la superficie de la pieza moldeada en forma de colas de cometa. La superficie querodea las rfagas plateadas es, a menudo, porosa y rugosa. Las rfagas por humedad debidas a humedad en la superficiedel molde, aparecen como zonas largas, deslustradas y laminadas. Signos de las rfagas por humedad:


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El material tiene tendencia a absorber humedad (ejemplo. PA, ABS, CA, PBT. PC, PMMA, SAN). Cuando al inyectar lentamente al aire, el fundido muestra burbujas y/o desprende vapor, el frente de avancesolidificado en un llenado parcial muestra estructuras tipo crter. Alto contenido de humedad en el material antes del proceso. Alta humedad en el ambiente (especialmente en combinacin con moldes y materiales fros).

Rfagas por aire. En la mayora de los casos, las rfagas de aire aparecen como rfagas mates, plateadas o blancas que sehallan cerca de la ltima zona de llenado, nervios y variacin de grosor de las paredes. Pueden aparecer rfagas de formalaminar partiendo de la entrada y tambin de las depresiones o grabados. A continuacin se explican las posibles causas ysoluciones a las rfagas por aire:

El defecto disminuye con una menor descompresin. El defecto disminuye cuando el husillo avanza ms lentamente. Se aprecian burbujas en el material inyectado. El frente de avance en un llenado parcial muestra estructuras tipo crter.

Rfagas de color. Estas son debidas a una distribucin desigual de los componentes o a distintas orientaciones de lospigmentos en el flujo del fundido La degradacin trmica y las fuertes deformaciones pueden tambin dar origen acambios o diferencias de color.

Cuando se utilizan materiales reforzados con fibra de vidrio, pueden aparecer superficies mates o rugosas. Los reflejos

metlicos de la fibra de vidrio aparecen sobre toda la superficie en forma de rfagas.

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

Las diferencias de brillo aparecen a menudo por las variaciones de espesor de las paredes en la zona visible de las piezas.El brillo de una pieza moldeada es la apariencia de su superficie, cuando es expuesta a la luz. Si un rayo de luz incide en lasuperficie, su direccin cambiar (refraccin de la luz). Mientras que una parte de la luz ser reflejada por la superficie, laotra parte reflejar dentro de la pieza o la penetrar con distintas intensidades. La impresin de brillo ser tanto mejor

cuanto menor sea la rugosidad de la superficie. Para ello, debe proyectarse un molde de paredes pulidas al mximoposible, y no un molde de paredes texturizadas o satinadas. Las diferencias de brillo son el resultado de los distintoscomportamientos de proyeccin del plstico sobre las paredes del molde, a causa de las diferentes condiciones deenfriamiento y diferencias de contraccin. La deformacin de las zonas ya enfriadas (debida, por ejemplo, a distorsindurante el enfriamiento en el molde) puede ser otra causa de diferencias del brillo.


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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 undebilitamiento mecnico Puede aparecer una muesca y/o cambio de color. Las muescas son particularmente visibles enpiezas negras o transparentes, de superficies lisas o muy pulidas Los cambios de color son visibles principalmente enpiezas con pigmentos de efecto metlico.

Las lneas de soldadura se originan cuando se encuentran dos o ms frentes de flujo. Los frentes de flujo redondeados de

la masa quedan aplastados y unidos cuando se tocan. Este proceso requiere el estiramiento del ya muy viscoso flujo. Si latemperatura y la presin no son lo suficiente altas, las esquinas de los frentes de flujo no se desarrollarn del todo,apareciendo una muesca. Adems, los fluidos ya no se mezclarn homogneamente, producindose posiblemente unazona ms dbil mecnicamente. Si se usan compuestos que contengan aditivos (por ejemplo, pigmentos de color), esposible que se produzcan fuertes orientaciones de dichos aditivos cerca de la lnea de soldadura. Estas orientacionestambin pueden ser causa de cambios de color cerca de la lnea de soldadura.

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


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pliegues durante la fase de llenado que despus son rodeados por el plstico fundido que entra a continuacin. Estefenmeno crea una falta de homogeneidad, deformaciones, tensiones locales internas, etc.

La causa fsica del jetting se basa en un insuficiente flujo del polmero fundido desarrollado en la cavidad. El flujo idealno se consigue necesariamente durante la fase de llenado del molde sin las medidas correctas. Esto es particularmente

cierto en puntos donde de repente el canal se ensancha. Las dificultades de mantener un flujo correcto se agravan con loscambios bruscos del canal de fusin y con la velocidad del plstico inyectado. Las medidas para prevenir este fenmenodependen de las causas especficas de este efecto Cuando un material fundido de alta viscosidad entra en el espacio vacode la cavidad, la fuerza de cohesin de materia crea una gran resistencia al extenderse. Esta fuerza cohesiva internapuede ser reducida con un incremento de la temperatura.

Tambin una reduccin del esfuerzo de cizalladura sera de gran ayuda, reduciendo por ejemplo, la velocidad Otramedida es disear la direccin de inyeccin de forma que la resistencia del flujo es generada directamente detrs delconducto de colada. La velocidad inicial de inyeccin de la fase de llenado debe ser lenta hasta que la capa de material

fundido ha sido formada Despus se pueden utilizar las ventajas de a alta velocidad de inyeccin.

Efecto Diesel: Se aprecian unas manchas negras (quemaduras) en la superficie de la pieza moldeada. A menudo laspiezas 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 deflujo. Ocurre cuando el aire no puede escapar o no se desplaza suficientemente rpido hacia las comisuras, canales deventilacin o expulsores Hacia el final del proceso de inyectado, el aire queda comprimido y sube de temperatura. Elresultado son temperaturas muy altas que pueden llegar a la auto ignicin del plstico y ser la causa de quemaduras en elmaterial.


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Delaminacin en capas. Otro defecto que ocurre en los moldes de inyeccin es cuando el polmero fundido est sujeto aun esfuerzo de cizalladura excesivo durante la fase de llenado. Este defecto ocurre principalmente en zonas delgadas ylargas de la pieza.La de laminacin puede ser eliminada con la reduccin de la diferencia de temperatura entre molde y

material reduccin de los esfuerzos de cizalladura mantener el cilindro de plastificacin libre de materia extraa. Esimportante aadir que el fenmeno de laminacin suele ocurrir despus de un cierto tiempo de utilizacin de la pieza.Por esta razn, una vez realizada la pieza debe analizarse microscpicamente su estructura interna.

Efecto stick-slip (irisados circulares o micro-alas).

Este defecto superficial recuerda las ranuras de un disco. La razn fsica de este son las vibraciones elsticas del plsticofundido inyectado. Esto se debe en parte a una velocidad demasiado lenta en conjuncin con las paredes de la cavidad,relativamente fras. Estas ranuras en la pieza inyectada tambin pueden ser producidas por una falta de presin deinyeccin. Una baja temperatura del plstico fundido y/o la temperatura del molde en combinacin con las dos causasmencionadas anteriormente son a menudo las responsables del efecto Stick-SlipLa eliminacin del defecto se consiguemediante la correccin de estos parmetros del molde y de la mquina de inyeccin


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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). Lasreas expuestas a la tensin se vuelven de color blanco Las roturas por tensin suelen tener la direccin del desmolde.Muchas veces, las roturas por tensin aparecen varios das o semanas despus de la inyeccin. El color blanco y lasroturas que se producen a causa de la tensin tienen lugar cuando se sobrepasa la deformacin mxima tolerada (porejemplo, por tensin exterior o por deformacin). La deformacin mxima depende del tipo de material que se utilice, dela estructura molecular, del proceso y del clima que rodea a la pieza.

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. Eldefecto puede corregidores incrementando la temperatura o la presin. El efecto tambin pude originarse por el uso deuna mquina con capacidad de dosificacin insuficiente, en cuyo caso se necesita una mquina ms grande.


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Una pieza mal llenada puede ser consecuencia de diversas causas que deberan ser investigadas tal y como se explica acontinuacin.

Una cantidad insuficiente de carga de material en el plastificador es la causa tpica de una pieza mal llenada. Este defecto tambin ocurre si la temperatura de fusin es demasiado baja. Adems, una temperatura insuficiente del molde combinada con una velocidad de inyeccin excesivamente lenta,

precipita el enfriamiento del flujo, lo cual impide el llenado de la cavidad. Esto tambin suele ocurrir si la presin de inyeccin es demasiado baja. La mquina de inyectar debe ser en este caso suficientemente potente. Unas salidas de aire del molde deficientes facilitan la formacin de burbujas de aire en los puntos ms lejanos Son, portanto, necesarias adecuadas salidas de aire para solucionar este problema. Si el conducto de colada o su recorrido son demasiado estrechos, el material se enfra antes que la ca vidad sea llenada.En este caso, un ensanchamiento de stos elimina el problema con la reduccin del nivel de presin requerido. La temperatura de la boquilla es otro factor. Si es demasiado baja resulta un enfriamiento prematuro con el

consiguiente llenado incompleto. Finalmente, si el defecto no puede ser corregido con las medidas descritas anteriormente, debe ser verificada la vlvulaantirretorno. Aumentar el tiempo de refrigeracin. Revisar la vlvula antirretorno si es necesario.

Se puede aadir una pequea cantidad de agente espumante para prevenir las contracciones. El tipo y cantidad de agentedependen del tipo de plstico utilizado, y debe de ser determinado separadamente para cada caso particular.

Marcas del expulsor o de la expulsin.

Las marcas de expulsin son depresiones o elevaciones en el lugar correspondiente a la posicin de los expulsoresvisibles en la superficie de las piezas. Estas diferencias de espesor de pared pueden causar diferencias de brillo odepresiones en la superficie visible de la pieza. Las posibles causas son:

Desmolde prematuro. Fuerzas muy fuertes de desmolde debidas a un mal ajuste de la mquina. Colocacin incorrecta o largo inadecuado del expulsor.

Mal diseo y dimensionado del molde, de la pieza o delsistema de desmolde. Grandes diferencias de temperatura entre el expulsor y la pared del molde.


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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 deexcesiva tensin y expulsores profundamente hundidos Son criticas las piezas con contrasalidas, que hayan de serdesmoldadas sin piezas mviles (por ejemplo, correderas).

Deformacin o alabeo (warpage).

Las causas fsicas de las deformaciones pueden clasificarse de la siguiente forma:

Las fuerzas necesarias para el desmolde no pueden aplicarse sin daar la pieza. El movimiento de desmolde es obstaculizado en algn punto.

El total de la fuerza de desmolde aplicada es algo crucial y debe, por tanto, mantenerse baja. Adems de otros factores, lacontraccin de la pieza ejerce un impacto directo sobre las fuerzas de desmolde. Cambiando los parmetros de proceso,puede influirse considerablemente sobre las fuerzas de desmolde y la contraccin. Sin embargo, debe tenerse enconsideracin que la geometra de la pieza moldeada es un factor muy importante a la hora de producirse deformacionesdebidas a las fuerzas que se producen en el desmolde. En general, es conveniente que se produzca una baja contraccin

en las piezas de tipo cilndrico o en forma de caja, ya que dichas piezas tienden a contraerse contra su ncleo (aumente lapresin de mantenimiento o aumente el tiempo de enfriamiento). En la proximidad a los nervios la contraccin acta demodo que aumenta la fuerza de desmolde por causa de que los nervios han de ser separados de las paredes del molde(disminuya la presin de mantenimiento o aumente el tiempo de enfriamiento).

Material fro.

El fluido fro que sale por la boquilla (tambin en colada caliente) y que va a parar al interior del molde, puede originarmarcas parecidas a las rfagas del tipo de cola de cometa. Estas pueden aparecer cerca de la entrada o bien esparcirsepor toda la pieza. Cuando se fuerza el recorrido, el material fri tambin puede ser la causa de las lneas de soldaduravisibles debido a que obligan la masa a dividirse


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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 undebilitamiento mecnico Puede aparecer una muesca y/o cambio de color. Las muescas son particularmente visibles enpiezas negras o transparentes, de superficies lisas o muy pulidas. Los cambios de color son visibles principalmente enpiezas con pigmentos de efecto metlico.

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 especificas referentes al material plstico al empezar el diseo tanto de la pieza como delmolde.

Aumentar la temperatura de fusin. Aumentar la temperatura de la pared de la cavidad. Aumentar la velocidad de avance del tomillo. Aumentar la presin de mantenimiento. Aumentar el tiempo de sostenimiento Revisar la vlvula antirretorno si es necesario.


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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 odesgaste. Hay distintos factores que pueden ocasionar la formacin de manchas oscuras o de piezas moteadas Haydiferentes causas, algunas por proceso, el material o con la mquina, aqu mencionamos las ms comunes.

Causas relacionadas con el proceso:

Temperatura de fusin demasiado alta Tiempo de residencia en la unidad de plastificado demasiado alto. Perfil de temperatura equivocado. Fallos en la colada caliente

Causas relacionadas con la mquina:

La unidad de plastificado est sucia. El husillo y el cilindro estn gastados.

Causas debidas al polmero o a los tintes:

Impurezas en el granulo. Demasiado material reciclado. Tintes / masterbatches no adecuados.

Grnulos de materia prima no fundida: Aparecen en zonas dbiles de la estructura de la pieza acabada, y son el origende las grietas. La siguiente foto muestra los infundidos en una microtoma, sacada del fondo de un cubo de agua. Estedefecto se produce por una falta de temperatura en el cilindro durante el proceso de plastificacin Por tanto, el defectoproviene de unos parmetros incorrectos de la mquina de inyectar. Los ms tpicos son:


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Insuficiente presin de retorno. Insuficiente velocidad del tornillo. Insuficiente temperatura del cilindro.

Compactacin excesiva.

Despus de la fase de llenado del molde, estando todava la mazarota y la entrada a la cavidad en estado fundido, se pasaa la presin de mantenimiento, que es ms baja que la de inyeccin. La funcin de esta presin de mantenimiento es la deaportar material por la parte ms interna de la pieza, para suplir con ello la reduccin de espesor debida a la contraccin

por enfriamiento. La presin de mantenimiento es efectiva hasta que se colapsa la entrada a la cavidad por enfriamiento.A partir de este momento no se podr aadir ms material. El enfriamiento de la entrada de la cavidad es funcin de:

La temperatura del material. La temperatura del molde. El tiempo de duracin de la presin.

Si se retira la presin antes de tiempo, la pieza no quedar compactada, tendr menos peso del que cabra esperar. Si seretira la presin de mantenimiento en el momento adecuado, la pieza tendr el peso correcto. Si se logra mantener laentrada del material caliente, y la presin durante ms tiempo, el material, una vez enfriado, ejercer tanta presinperpendicular a las paredes del molde que, segn sea su geometra, si esta presin se efecta en sentido perpendicular aleje principal de la mquina podr llegar a impedir incluso la apertura del molde, y adems, dependiendo de la salida que

tenga el molde y el texturizado de la pared de la figura podr producir ralladuras inaceptables. An en el supuesto de quela mquina pueda abrir el molde, la pieza resultar de mayor peso del que estaba calculado con el consiguiente perjuicioeconmico.

La Mquina de Inyeccin

Una mquina inyectora es un equipo capaz de plastificar el material polimrico y bombearlo hacia un molde en dondellena una cavidad y adquiere la forma del producto deseado.

Una inyectora se compone de cuatro unidades principales:

La unidad de cierre

La unidad de inyeccinLa unidad de potencia

La unidad de control


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Unidad de cierre

Consiste de una prensa conformada por dos placas portamoldes, una mvil y otra fija. El sistema de accionamiento de laplaca mvil puede ser un mecanismo de palancas acodadas, accionado hidrulicamente, un cilindro hidrulico o unsistema elctrico de tornillo sin fin accionado por un motor. El parmetro fundamental para dimensionar una unidad decierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. Usualmente se da este valor en toneladas (ton). Otros parmetrosimportantes en una unidad de cierre son: la distancia mnima entre placas, la distancia mxima de apertura, lasdimensiones de las placas y la distancia entre columnas, la carrera del sistema de expulsin. Estos datos se utilizan paradimensionar los moldes.

Unidad de inyeccin

La unidad de inyeccin est conformada por el tornillo y el barril de inyeccin, la boquilla y las resistencias alrededor delbarril. El material slido ingresa por la tolva a la zona de alimentacin del tornillo, en esta zona es transportado, porefecto de la rotacin del tornillo dentro del barril, hacia la zona de fusin donde se plastifica; finalmente el material esbombeado hacia la parte delantera del tornillo en la zona de dosificacin. Durante el proceso de plastificacin delmaterial el tornillo gira constantemente. Cuando se va a realizar la inyeccin hacia el molde, el tornillo deja de girar yacta a manera de pistn, haciendo fluir el plstico fundido hacia el molde y llenando las cavidades.


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Es bien sabido que la conductividad trmica de los plsticos es muy inferior a la de los metales, por lo que su

procesamiento debe hacerse en capas delgadas para que la transferencia de calor sea lo ms rpida posible y sostenibleeconmicamente. Esto se logra aprovechando el fenmeno de plastificacin, que consiste en la fusin de la capa dematerial directamente en contacto con la superficie del barril, la cual transmite el calor, por conveccin forzada, almaterial slido en las capas inferiores hasta que se plastifica completamente la masa de material.

En las inyectoras comerciales aproximadamente un 50% del calor requerido para fundir el material lo aporta la friccinviscosa, generada por el giro del tornillo con respecto al barril, y el otro 50% lo aportan las resistencias elctricas.

La unidad de potencia

Es el sistema que suministra la potencia necesaria para el funcionamiento de la unidad de inyeccin y de la unidad decierre. Los principales tipos de sistemas de potencia se pueden clasificar como.

Sistema de motor elctrico con unidad reductora de engranajes

Sistema de motor hidrulico con unidad reductora de engranajes

Sistema hidrulico directo

Sistema de potencia elctrico: El sistema elctrico se utiliza generalmente en mquinas relativamente pequeas. Estesistema se emplea tanto para el giro del tornillo como para la apertura y cierre del molde. La mquina emplea dossistemas mecnicos de engranajes y palancas acodadas, uno para el cierre del molde y otro para el tornillo. Cada unoaccionado por un motor elctrico independiente. El accionamiento del tornillo cuando realiza la inyeccin lo ejecuta uncilindro hidrulico. En los sistemas con motor elctrico, la velocidad puede ajustarse slo en un determinado nmero devalores, lo cual puede ocasionar problemas en la reproduccin de parmetros de operacin y dificultar la obtencin depiezas con una calidad constante. Los motores elctricos generan grandes torques de arranque, por lo que debe tenerseprecaucin al usar tornillos con dimetros pequeos para evitar que se rompan.


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Sistema de potencia hidrulico: Los motores hidrulicos son los ms comnmente utilizados, su funcionamiento se basaen la transformacin de la potencia hidrulica del fluido en potencia mecnica. A diferencia de los sistemaselectromecnicos, donde la potencia es transmitida a travs de engranajes y palancas, en un sistema con fluidos estoselementos se sustituyen, parcial o totalmente, por tuberas de conduccin que llevan el fluido a presin a los pistones deinyeccin y de cierre del molde. El fluido que ms se utiliza es el aceite debido, principalmente, a sus propiedadeslubricantes en aplicaciones que involucran grandes cargas. En los sistemas hidrulicos es comn utilizar presiones quevaran entre los 70 y 140 kg/cm2. Las ventajas del motor hidrulico con respecto al elctrico pueden resumirseprincipalmente en:

Fcil variacin de velocidades, regulando el volumen de fluido.

La relacin entre el torque y la velocidad es aproximadamente lineal. El lmite de torque se determina por la

presin limitante y el torque de arranque es aproximadamente igual al de funcionamiento.

Permite arranques y paradas rpidos debido al pequeo momento de inercia.

Permite relaciones bajas de peso potencia, lo que posibilita alcanzar altas velocidades de inyeccin del material.

La unidad de control

Este sistema bsicamente contiene un controlador lgico programable (PLC) y controladores PID para las resistenciaselctricas del barril y de la boquilla. El PLC permite programar la secuencia del ciclo de inyeccin y recibe seales de

alarma, por sobrepresin o finales de carrera, para detener el ciclo. Los controladores PID son los ms adecuados para elcontrol de temperatura debido a su elevada velocidad de respuesta para mantener la temperatura a los nivelesrequeridos.

Parmetros de una inyectora

Las principales caractersticas utilizadas para dimensionar y comparar mquinas inyectoras son:

Capacidad o fuerza de cierre: usualmente se da en toneladas (ton)

Capacidad de inyeccin: es el volumen de material que es capaz de suministrar la mquina en una inyeccin

(cm3/inyeccin). Es comn dar este valor en gramos, tomando como referencia la densidad del poliestireno.

Presin de inyeccin: es la presin mxima a la que puede bombear la unidad de inyeccin el material hacia el

molde. Usualmente se trabaja a un 60% de esta presin o menos.Capacidad de plastificacin: es la cantidad mxima de material que es capaz de suministrar el tornillo, por hora,

cuando plastifica el material; se da en kg/h.

Velocidad de inyeccin: es la velocidad mxima a la cual puede suministrar la unidad de inyeccin el material hacia

el molde; se da en cm3/s.


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Inyección de Materiales Plasticos

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