diseño industrial tecnologia iii plasticos inyeccion

Diseño Industrial- Tecnología III
Plásticos – Inyección
Generalidades
Inyección (Proceso de moldeo)
- Es el proceso más importante de fabricación de piezas de plástico
- Aproximadamente el 60% de las máquinas de transformación de plástico
son inyectoras.
- Se inyectan piezas de unos pocos miligramos hasta piezas de 90 Kg.
- Permite la fabricación de artículos de gran consumo ya que se obtiene el
producto final, a partir de la materia prima, en un solo paso.
- Necesidad mínima de acabado, ya que permite la obtención de piezas sin
rebabas.
-Se obtienen piezas de geometría compleja en una sola etapa de
producción.

Piezas del tipo familia (Molde del tipo familia)

1: Llenado
2: Presión posterior,
enfriamiento,
plastificación
3: Desmoldear
Proceso de moldeado por Inyección

Generalidades
- Los plásticos
que se moldean
por inyección
son
normalmente
termoplásticos
aunque
termoestables y
elastómeros
también son
susceptibles de
ser empleados
en este proceso.

Generalidades
Tiempo de enfriamiento
-El número de piezas producidas por unidad de tiempo es DECISIVO para
la rentabilidad del proceso y esto depende en gran medida del tiempo de
refrigeración necesario de la pieza dentro del molde.
- El tiempo de enfriamiento varía proporcionalmente en relación al cuadrado
del espesor de la pared. Ej.: Para 8 mm; 64 segundos. Es rentable?.
Ciclo
Es el tiempo transcurrido entre los desmoldeos de dos piezas consecutivas.

Generalidades
Resumen de ventajas
- La pieza se obtiene a partir del plástico en una sola etapa.
- Normalmente no se necesita trabajo posterior de acabado.
- El proceso es totalmente automatizable.
- Las condiciones de fabricación son fácilmente reproducibles.
- Las piezas terminadas son de elevada calidad.

La máquina de inyección
Definición
- Son universales.
- Tarea: Fabricación discontinua de piezas a partir de masas de moldeo, con
la ayuda de presiones elevadas.

Unidad de
inyección
Funciones
- Fundir el plástico.
- Homogeneizarlo.
- Transportarlo.
- Dosificarlo.
-Inyectarlo en el
molde.
La unidad de inyección plastifica el material y lo inyecta en el
molde

Unidad de cierre
- Prensa dispuesta en posición horizontal.
- La placa de sujeción del molde (lado de inyección) es fija, mientras que la
del lado de expulsión puede deslizarse por cuatro guías.
- En estas placas van montado el molde, de manera que las piezas caen
cuando éste se abre.
Sistemas de accionamiento
Los dos sistemas de accionamiento más frecuentes para la placa de
sujeción del lado de expulsión son:
- Rodillera de accionamiento hidráulico.
- La unidad de inyección totalmente hidráulica.

Unidad de cierre
Sistemas de rodillera
-Se emplean en máquinas de pequeño o mediano tamaño.
- Rapidez, fiabilidad y autoblocante.
- Desventajas; roturas de las guías, deformaciones en el molde en caso de
ajuste defectuoso y elevados costo de mantenimiento.

Unidad de cierre
Unidad de cierre hidráulica
- No existe el peligro de rotura de las guías ya que los líquidos hidráulicos son
compresibles y pueden absorber grandes deformaciones.
- Ventaja; Alta precisión y posicionamiento versátil, ausencia de deformaciones
indeseables en el molde y ausencia de roturas de las guías.
- Desventajas; menor velocidad de cierre, menor resistencia a la apertura forzada
(condicionada a la compresibilidad del aceite), y mayor consumo energético.

El zócalo de la máquina y panel de controles
Zócalo de la máquina
Soporta las unidades de plastificación y cierre, el deposito de aceite hidráulico y el
sistema hidráulico y de propulsión.
Panel de mandos
Contiene los elementos destinados al control y ajuste del proceso como ser: los
instrumentos, los interruptores hidráulicos, los reguladores y el sistema de gestión
de la energía.

Moldes
Moldes de inyección
-No es directamente un elemento de la máquina, ya que debe construirse
especialmente para cada pieza.
- Consta, como mínimo, de dos mitades, que se fijan a las placas de sujeción de la
unidad de cierre.
- El tamaño del molde viene determinado por el tamaño de las placas de sujeción
y de la distancia entre guías.
Elementos
-Placas con cavidades con la forma deseada.
- Sistema de alimentación.
- Sistema de refrigeración.
- Expulsores.

Moldes
SIMULACION HASCO – Vaso y tapitas.

Ejemplo de un
molde: Molde de
inyección de dos
cavidades para
pieza de cierre o
tapa, de ABS
Proceso de moldeado por Inyección
Línea de separación

Moldes
Funciones
- Permitir la entrada y distribución de la masa fundida.
- Moldear la masa fundida hasta darle la forma deseada.
- Facilitar el enfriamiento de la masa fundida (termoplásticos), o bien aportar la
energía de activación necesaria (termoestables y elastómeros).
- Desmoldear.
Costos
- Ej. de precios: Entre 5.000 Usd. y
50.000 Usd., por lo que solo resultan
rentables fabricaciones de grandes
series de piezas.
Clasificación – Criterios
Construcción básica.
Tipos de sistemas de desmoldeo.
Clase de bebedero.
Número de cavidades.
Numero de particiones.
Tamaño.

Moldes
Sistemas de desmoldeo
Unidad de expulsión
- Elementos móviles provistos
de placas y barras.
- Luego del enfriamiento, la
unidad de cierre se encarga de
abrir el molde.
- Entonces, los expulsores son
proyectados por un cilindro
hidráulico hacia la pieza, que es
obligada a salir de la cavidad
hasta caer del molde.

Moldes
Sistemas de alimentación
Funciones
- La masa fundida es introducida a presión
durante la fase de inyección en el sistema de
alimentación, y, posteriormente, a través de unas
entradas, en la cavidad que da forma a la pieza.
- El sistema de bebederos puede ser de canal frío
o de canal caliente
Cavidades múltiples
-El canal único se divide en varios canales que
conducen a las diversas cavidades.
- Llenar todas las cavidades al mismo tiempo,
para tener la misma presión y temperatura en
todas ellas.

Etapas del proceso
Ciclo de inyección

Etapas del proceso
Ciclo de inyección
Desarrollo temporal

Etapas del proceso
Ciclo de inyección
Desarrollo temporal
Las primeras fases se suceden unas tras otras sin solaparse hasta que se
inicia en importante proceso de enfriado, que si coincide en el tiempo con
otras fases.
Rentabilidad
-La unidad de control se encarga de repetirlas en cada inyectada.
- Ciclos cortos, asegura producción elevada y buena rentabilidad.

Etapas del proceso
Dosificación
Punta del husillo
- El material es extruido.
- Mientras el husillo transporta el material hacia delante sufre un retroceso a causa del
material que se acumula en la zona delantera.
- El retroceso del husillo se detiene cuando este ha alcanzado una determinada
posición.

Etapas del proceso
Dosificación
En ese momento se ha acumulado ya suficiente material como para poder inyectar la
pieza.
- La distancia que ha retrocedido el husillo se llama carrera de dosificación.
-El volumen de material en el extremo del cilindro se llama volumen de dosificación.
Ambos parámetros deben ajustarse de nuevo cada vez que se cambia el molde

Etapas del proceso
Inyección
Al inyectar, el husillo avanza sin rotación, impulsado por el cilindro hidráulico,
empujando la masa fundida dosificada a través de una boquilla hacia el interior del
molde. Gracias a la acción de una válvula antirretorno, el husillo se comporta como un
embolo.
La presión de inyección es una magnitud que debe ser programada en la maquina y
no puede ser sobrepasada.
También se regula la velocidad de inyección.

Etapas del proceso
Comportamiento del flujo dentro del molde
Fases
Fase I: Fase de inyección
Fase II: Fase de compresión
Fase III: Fase de presión posterior
Fase de inyección: El molde se llena volumetricamente.
Fase de compresión
-Tan pronto se llena el molde, la velocidad de la masa fundida disminuye y se inicia la
fase de compresión.
-Con el fin de compactar la pieza se sigue introduciendo material en el molde. La
cantidad añadida es de un 7% aproximadamente.
- La presión del molde sigue aumentando bruscamente.
-Cuando se ha alcanzado un determinado nivel, se conmuta a la fase de presión
posterior.

Etapas del proceso
Contracción
Durante el enfriamiento, el material se contrae dentro de la cavidad, y por ello debe
añadirse más material, para que el volumen final de la pieza sea constante. Este es el
objetivo de la fase de compresión.
Fase de presión posterior
- La presión sobre la pieza desciende durante la fase de presión posterior, incluso a
valores constantes, ya que la pieza va enfriándose más y más.
-Cuando la presión ha caído hasta el valor del entorno, la fase de presión posterior ha
finalizado.
Punto de conmutación
-Es el momento del cambio de la fase de compresión a la presión posterior.
- Si se conmuta demasiado pronto, la pieza no queda lo suficientemente compacta y
aparecen rechupes.
- Una conmutación tardía provoca exceso de material y, con ello la formación de
rebabas en la pieza.
Luego de la fase de presión posterior, la unidad de inyección inicia la
dosificación para la siguiente pieza.

Modelo de enfriamiento
Alma o hueco en el plastico Estructura enfriada
Contorno desaparecido
Contorno del molde

Etapas del proceso
Enfriamiento
-El tiempo de enfriamiento empieza con el llenado y termina con el
desmoldeo.
- Este tiempo se ajusta de tal modo que al final del mismo la pieza deberá
tener solo una temperatura y ser estable en su forma.
- Este proceso se acelera mediante los canales de refrigeración.

Inyección de termoestables y elastómeros
Reacción de reticulación
-Contrariamente a los termoplásticos que solidifican al enfriarse, los
elastómeros y termoestables se estabilizan mediante una reacción química,
en la que se produce la reticulación de los productos de partida.
-Esta reacción es iniciada durante la inyección por medio del aporte de calor.
Temperaturas - Peculiaridad
-En la unidad de inyección, las temperaturas deben mantenerse más bajas
que con los termoplásticos, para evitar una reticulación prematura (80º C a
100º C).
- Como una parte del calor proviene de la fricción, puede incluso ser
necesaria la refrigeración del cilindro de plastificación.

Inyección de termoestables y elastómeros
Inicio de la reticulación
- Cuando el material entra en el molde, se procede a aportar calor, para así
producir una rápida reticulación.
- Por ello, no se enfrían los moldes, como en el caso de los termoplásticos,
sino que se calientan hasta 160ºC – 200º C.
- Esta fase del ciclo es la que consume mas tiempo.
- Al igual que los termoplásticos, su duración es proporcional al grosor de las
paredes de la pieza, por lo que es aconsejable no emplear este
procedimiento para piezas de grandes espesores.
Partición del molde
- En los moldes hay que tener especialmente en cuenta la estanqueidad de la
partición de sus dos mitades.
- El motivo es la viscosidad extremadamente baja de la masa fundida, que
puede producir la formación de rebabas

Zweifarben-Spritzguss
Inyección de varios colores, Overmolding:
EN este proceso de inyección se fabrica en una primera etapa una preforma, la cual en un
segundo paso del proceso es sobreinyectada o completada con otro componente plástico de color
distinto.
Inyección de varios colores, Overmolding

ICI-Proceso sandwich: Pasos de trabajo
Inyección de varios componentes:
Producción de piezas con material de la pared externa distinta a la interna. Es posible 2 capas de
espesores de pared hasta por debajo de 0.6mm

Inyección de varios componentes

Tecnica de inyección
con gas
1- Herramienta para inyección con gas
Presentación de la
masa plástica en la
entrada y la cavidad
Se cierra la
entrada del
material

Tecnica de inyección
con gas
Proceso de soplado
de la masa plastica
fundida
1- Herramienta para
inyección con gas
Presentación de
la masa plástica
en la entrada y
la cavidad
Se cierra la
entrada del
material
2. Proceso de soplado de la masa plastica fundida
Cavidad llena al
100%
La masa fundida es
devuelta al cilindro
Se cierra la
entrada del
material

Procesos de moldeado - Inyección
Inyeción de agua, inyección de fluidos (WIT):
La masa es desalojada por medio de un fluido, generalmete agua. Con esto se
obtiene mejores efectos de refrigeración. Presión posterior por presión de vapor.
Espumado de la superficie.
Presentación de la masa
plástica en la entrada y la
cavidad
Se cierra la
entrada del
material

Inyección en cascada:
Las boquillas con obturadores son reguladas de tal forma que exista un
solo frente de flujo. Cada boquilla se abre recien cuando el frente de
flujo atraviesa su punto de inyección.
Ventajas: No se originan lineas de soldadura; Se minimiza la tendencia a
la deformación en piezas largas.
1 2 3

Tecnica de inyección trasera
SE coloca en el molde un sustrato plano como por ej.: un film. La masa plastica recubre
en la inyección, en el molde, el sustrato.

Pieza estructural, tecnica de inyección trasera

Tecnica de decorado en el molde (In-Mould-Dekorieren
(IMD))/Etiquetado en el molde (Labeling (IML)):
En el IMD se introduce en el molde y se inyecta por inyección trasera un
film especial estampado en caliente, el cual se va desenrrollando de su
rodillo.
El IML sirve igualmente para decoración de piezas plàsticas. Para esto
se coloca en el molde un film y se le inyecta luego el material por la
tecnica de inyección trasera.
Decorado en el molde (In-
Mould-Decorieren (IMD))
Etiquetado en el molde
(In-Mould-Labeling (IML))

Decoración en el molde (In-Mold-Labeling (IML)): Vasito para
envase

Insertos en el molde
(In-Mould-Insert (IMI))
Insertos en el molde (In-Mould-Insert (IMI)):
Se inserta en el molde una pieza fabricada en un proceso anterior y por
medio de un proceso de inyección se completa la piezas.

Insertos en el molde (In-
Mould-Insert (IMI)):
Estuructura con
revestimiento

Tecnica del nucleo
fundible (Lost Core-)
Technik
Arriba: pieza moldeada
Abajo: Nucleo fundible
(Aleación Estaño-Bismuto)

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