Inyeccion Plastico

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    Moldeo por inyeccin 1

    Moldeo por inyeccin

    Mquina de inyeccin de plstico.

    En ingeniera, el moldeo por inyeccin es

    un proceso semicontinuo que consiste en

    inyectar un polmero, cermico o un metal[1]

    en estado fundido (o ahulado) en un molde

    cerrado a presin y fro, a travs de un

    orificio pequeo llamado compuerta. En ese

    molde el material se solidifica, comenzando

    a cristalizar en polmeros semicristalinos. La

    pieza o parte final se obtiene al abrir el

    molde y sacar de la cavidad la pieza

    moldeada.

    El moldeo por inyeccin es una tcnica muy

    popular para la fabricacin de artculos muydiferentes. Slo en los Estados Unidos, la

    industria del plstico ha crecido a una tasa

    de 12% anual durante los ltimos 25 aos, y el principal proceso de transformacin de plstico es el moldeo por

    inyeccin, seguido del de extrusin. Un ejemplo de productos fabricados por esta tcnica son los famosos bloques

    interconectables LEGO y juguetes Playmobil, as como una gran cantidad de componentes de automviles,

    componentes para aviones y naves espaciales.

    Los polmeros han logrado sustituir otros materiales como son madera, metales, fibras naturales, cermicas y hasta

    piedras preciosas; el moldeo por inyeccin es un proceso ambientalmente ms favorable comparado con la

    fabricacin de papel, la tala de rboles o cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite

    gases ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido. Sin embargo, no todos los plsticos pueden ser reciclados y

    algunos susceptibles de ser reciclados son depositados en el ambiente, causando daos al medio ambiente.

    La popularidad de este mtodo se explica con la versatilidad de piezas que pueden fabricarse, la rapidez de

    fabricacin, el diseo escalable desde procesos de prototipos rpidos, altos niveles de produccin y bajos costos, alta

    o baja automatizacin segn el costo de la pieza, geometras muy complicadas que seran imposibles por otras

    tcnicas, las piezas moldeadas requieren muy poco o nulo acabado pues son terminadas con la rugosidad de

    superficie deseada, color y transparencia u opacidad, buena tolerancia dimensional de piezas moldeadas con o sin

    insertos y con diferentes colores.

    Antecedentes histricosEl diseo actual de la mquina de moldeo por inyeccin ha sido influido por la demanda de productos con diferentes

    caractersticas geomtricas, con diferentes polmeros involucrados y colores. Adems, su diseo se ha modificado de

    manera que las piezas moldeadas tengan un menor costo de produccin, lo cual exige rapidez de inyeccin, bajas

    temperaturas, y un ciclo de moldeo corto y preciso.

    John Hyatt registr en 1872 la primera patente de una mquina de inyeccin, la cual consista en un pistn que

    contena en la cmara derivados celulsicos fundidos. Sin embargo, se atribuye a la compaa alemana

    Cellon-Werkw el haber sido pionera de la mquina de inyeccin moderna. Esta firma present, en 1928, una patente

    incluyendo la descripcin de nitrocelulosa (celuloide). Debido al carcter inflamable de la nitrocelulosa, se utilizaron

    posteriormente otros derivados celulsicos como el etanoato de celulosa. Los britnicos John Beard y Peter

    Delafield, debido a ciertas diferencias en la traduccin de la patente alemana, desarrollaron paralelamente la misma

    tcnica en Inglaterra, con los derechos de patente inglesa para la compaa F.A. Hughes Ltd.

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    El primer artculo de produccin masiva en Inglaterra fue la pluma fuente, producida durante los aos treinta por la

    compaa Mentmore Manufacturing. La misma utilizaba mquinas de moldeo por inyeccin de Eckert & Ziegler

    (Alemania). Estas mquinas funcionaban originalmente con aire comprimido (aproximadamente 31 kg/cm2); el

    sistema de apertura de molde y la extraccin de la pieza eran realizados manualmente, y los controles incluan

    vlvulas manuales, sin control automtico ni pantallas digitales; adems, carecan de sistemas de seguridad.

    El principio del moldeo

    El moldeo por inyeccin es una de las tecnologas de procesamiento de plstico ms famosas, ya que representa un

    modo relativamente simple de fabricar componentes con formas geomtricas de alta complejidad. Para ello se

    necesita una mquina de inyeccin que incluya un molde. En este ltimo, se fabrica una cavidad cuya forma es

    idntica a la de la pieza que se desea obtener y para su tamao se aplica un factor de contraccin el cual se agrega en

    las medidas de la cavidad para que al enfriarse la pieza moldeada se logren las dimensiones deseadas. La cavidad se

    llena con plstico fundido, el cual se solidifica, manteniendo la forma moldeada.

    Los polmeros conservan su forma tridimensional cuando son enfriados por debajo de su Tg Temperatura de

    transicin vtrea - y, por tanto, tambin de su temperatura de fusin para polmeros semicristalinos. Los polmeros

    amorfos, cuya temperatura til es inferior a su Tg, se encuentran en un estado termodinmico de pseudoequilibrio.

    En ese estado, no existen movimientos de rotacin y de relajacin (desenredo de las cadenas) del polmero. Es por

    esta causa que, en ausencia de esfuerzos, se mantiene la forma tridimensional. Los polmeros semicristalinos poseen,

    adems, la caracterstica de formar cristales. Estos cristales proporcionan estabilidad dimensional a la molcula, la

    cual tambin esen la regin cristalina termodinmicamente estable. La entropa de las molculas del plstico

    disminuye drsticamente debido al orden de las molculas en los cristales.

    Maquinaria

    La unidad de inyeccin.

    Las partes ms importantes de la

    mquina son:

    Unidad de inyeccin

    La funcin principal de la unidad de

    inyeccin es la de fundir, mezclar e

    inyectar el polmero. Para lograr esto se

    utilizan husillos de diferentes

    caractersticas segn el polmero que se

    desea fundir. El estudio del proceso de

    fusin de un polmero en la unidad deinyeccin debe considerar tres

    condiciones termodinmicas:

    1.1. Las temperaturas de procesamiento

    del polmero.

    2. La capacidad calorfica del polmero

    Cp [cal/g C].

    3. El calor latente de fusin, si el polmero es semicristalino.

    El proceso de fusin necesita de un aumento de la temperatura del polmero, que resulta del calentamiento y la

    friccin de este con la cmara y el husillo. La friccin y esfuerzos cortantes son bsicos para una fusin eficiente,

    dado que los polmeros no son buenos conductores de calor. Un incremento en temperatura disminuye la viscosidad

    del polmero fundido; lo mismo sucede al incrementar la velocidad de corte. Por ello ambos parmetros deben ser

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aislante_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aislante_t%C3%A9rmicohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calor_latentehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Capacidad_calor%C3%ADficahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termodin%C3%A1micahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3AUnidad_de_inyeccion_de_inyectora2.pnghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Macromol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Entrop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmero_amorfohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmero_amorfohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatura_de_transici%C3%B3n_v%C3%ADtreahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termopl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pluma_fuente
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    ajustados durante el proceso. Existen, adems, cmaras y husillos fabricados con diferentes aleaciones de metales,

    para cada polmero, con el fin de evitar el desgaste, la corrosin o la degradacin. Con algunas excepcionescomo

    el PVC, la mayora de los plsticos pueden utilizarse en las mismas mquinas.

    La unidad de inyeccin es en origen una mquina de extrusin con un solo husillo, teniendo la cmara calentadores y

    sensores para mantener una temperatura programada constante. La profundidad del canal del husillo disminuye de

    forma gradual (o drstica, en aplicaciones especiales) desde la zona de alimentacin hasta la zona de dosificacin.De esta manera, la presin en la cmara aumenta gradualmente. El esfuerzo mecnico, de corte y la compresin

    aaden calor al sistema y funden el polmero ms eficientemente que si hubiera nicamente calentamiento, siendo

    sta la razn fundamental por la cual se utiliza un husillo y no una autoclave para obtener el fundido.

    Una diferencia sustancial con respecto al proceso de extrusin es que durante la dosificacin el husillo retrocede

    transportando el material hacia la parte anterior de la cmara. Es all donde se acumula el polmero fundido para ser

    inyectado. Esta cmara acta como la de un pistn; el husillo entonces, se comporta como el mbolo que empuja el

    material. Tanto en inyeccin como en extrusin se deben tomar en cuenta las relaciones de PvT (Presin, volumen,

    temperatura), que ayudan a entender cmo se comporta un polmero al fundir.

    Unidad de cierre

    Es una prensa hidrulica o mecnica, con una fuerza de cierre suficiente para contrarrestar la fuerza ejercida por el

    polmero fundido al ser inyectado en el molde. Las fuerzas localizadas pueden generar presiones del orden de cientos

    de MPa, que slo se encuentran en el planeta de forma natural nicamente en los puntos ms profundos del ocano.

    Si la fuerza de cierre es insuficiente el molde tender a abrirse y el material escapar por la unin del molde. Es

    comn utilizar el rea proyectada de una pieza (rea que representa perpendicularmente a la unidad de cierre el total

    de la cavidad) para determinar la fuerza de cierre requerida, excluyendo posibles huecos o agujeros de la pieza.

    Donde:

    F = Fuerza (N)

    Pm = Presin media (Pa)

    Ap = rea proyectada (m2)

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Oc%C3%A9anohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tierrahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pascal_%28unidad_de_presi%C3%B3n%29http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fuerzahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Prensa_mec%C3%A1nicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Prensa_hidr%C3%A1ulicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Volumenhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gato_mec%C3%A1nicohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pist%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Autoclavehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Eficienciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Esfuerzo_de_compresi%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Esfuerzo_cortantehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Esfuerzo_internohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termoparhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Husillo_de_extrusi%C3%B3n
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    Molde

    Esquema de un molde comercial prefabricado, al cual slo le falta la cavidad parala pieza deseada.

    El molde (tambin llamado herramienta) es

    el espacio donde se genera la pieza; para

    producir un producto diferente, simplemente

    se cambia el molde, al ser una pieza

    intercambiable que se atornilla en la unidadde cierre. Existen varios tipos de molde,

    para inyectar plsticos, metal, etc.

    Las partes del molde son:

    Cavidad: es el volumen en el cual la

    pieza ser moldeada.

    Canales o ductos: son conductos a

    travs de los cuales el polmero fundido

    fluye debido a la presin de inyeccin. El

    canal de alimentacin se llena a travs dela boquilla, los siguientes canales son los

    denominados bebederos y finalmente se

    encuentra la compuerta.

    Canales de enfriamiento: Son canales por los cuales circula refrigerante (el ms comn agua) para regular la

    temperatura del molde. Su diseo es complejo y especfico para cada pieza y molde, esto en vista de que la

    refrigeracin debe ser lo ms homognea posible en toda la cavidad y en la parte fija como en la parte mvil, esto

    con el fin de evitar los efectos de contraccin diferencial. Cabe destacar que al momento de realizar el diseo de

    un molde, el sistema de refrigeracin es lo ltimo que se debe disear.

    Barras expulsoras: al abrir el molde, estas barras expulsan la pieza moldeada fuera de la cavidad, pudiendo a

    veces contar con la ayuda de un robot para realizar esta operacin.Comnmente se utiliza el acero bonificado (templado y revenido) que algunos lo conocen como acero P20, debido a

    la norma americana AISI. Este acero es un material que se puede pulir fcilmente, ya que se puede trabajar en el

    estado de suministro (tornear, fresar, etc.), tiene una dureza similar a la de los aceros 705 y 709.Este material es ideal

    como molde ya que es efectivo con cualquier tipo de plstico corrosivo.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3AMolde_inyecci%C3%B3n_prefabricado.png
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    Control de parmetros

    Llenado de molde por inyeccin.

    Lneas genricas isobricas de polmeros amorfos y semicristalinos en inyeccin.

    Los parmetros ms importantes para un

    proceso de inyeccin son los siguientes.

    Ciclo de moldeo

    En el ciclo de moldeo se distinguen 6 pasos

    principales (aunque algunos autores llegan a

    distinguir hasta 9 pasos):

    1. Molde cerrado y vaco. La unidad de

    inyeccin carga material y se llena de

    polmero fundido.

    2. Se inyecta el polmero abrindose la

    vlvula y, con el husillo que acta como

    un pistn, se hace pasar el material a

    travs de la boquilla hacia las cavidadesdel molde.

    3. La presin se mantiene constante para

    lograr que la pieza tenga las dimensiones

    adecuadas, pues al enfriarse tiende a

    contraerse.

    4. La presin se elimina. La vlvula se

    cierra y el husillo gira para cargar

    material; al girar tambin retrocede.

    5. La pieza en el molde termina de

    enfriarse (este tiempo es el ms caro pues

    es largo e interrumpe el proceso

    continuo), la prensa libera la presin y el

    molde se abre; las barras expulsan la

    parte moldeada fuera de la cavidad.

    6. La unidad de cierre vuelve a cerrar el

    molde y el ciclo puede reiniciarse.

    PvT (relaciones de

    presin-volumen-temperatura)

    En cualquier polmero, las relaciones entre presin, volumen y temperatura son muy importantes para obtener un

    proceso de inyeccin eficiente, ya que el volumen de un polmero aumenta al ascender la temperatura del mismo. El

    comportamiento de los polmeros amorfos y semicristalinos en el paso de enfriamiento es muy diferente, lo que debe

    ser tenido en cuenta si se quiere obtener una pieza de alta calidad.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Amorfo_%28pol%C3%ADmero%29http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Volumenhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3AEnfriamiento_amorfo_y_cristalino.pnghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3ALlenado_de_molde_en_inyeccion.png
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    Al enfriarse, las partes inyectadas se contraen, siendo su

    volumen menor que el de la cavidad.

    Pieza de Nylon 6 moldeada para un Automvil.

    Molde para fabricar un clip de plstico para papel.

    Para diseo de equipo de proceso es necesario conocer las

    relaciones de PvT de lo polmeros que se utilizarn, en su

    forma final, es decir aditivados. A continuacin se

    mencionan los parmetros ms comunes para el inicio de las

    relaciones de PvT, basados en la ecuacin de Flory:

    = Coeficiente de expansin trmica = Compresibilidad isotrmica

    Y una ecuacin emprica es:

    Cuando

    Las relaciones de PvT se utilizan en ingeniera de polmeros

    para lograr un sistema tcnico que, basado en la teora

    molecular, proporcione datos aplicados a los polmeros en

    estado fundido en un amplio rango de presin y

    temperatura. Esto se logra con datos empricos concretos y

    limitados. Para determinar estas relaciones existen otras

    ecuaciones como la de Simha-Somcynsky, el modelo para

    fluidos de Snchez y Lacombe y por supuesto, la ecuacin

    de mayor xito, la ecuacin de Flory (Flory-Orwoll-Vrij).

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3APlasticsInjectionMoulder-die.jpghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3AParte_de_motor.JPGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3AContracci%C3%B3n_de_parte_polimerica_inyectada.png
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    Cristalizacin y deformacin de la pieza al enfriarse (contraccin)

    Debe tenerse en cuenta que la razn de este fenmeno se debe al cambio de densidad del material, que sigue un

    propio comportamiento fisicoqumico, particular para cada polmero, y que puede ser istropo o anistropo.

    De acuerdo con las relaciones de PVT anteriores, se infiere que la parte moldeada sufrir una contraccin,

    presentando cada polmero diferentes tipos de contraccin; sin embargo, puede decirse que, en general, siguen las

    mismas ecuaciones para contraccin istropa:

    Donde:

    Lc = longitud de la cavidad

    Lmp = longitud de la parte moldeada

    Cv = contraccin volumtricaC

    L= contraccin lineal

    Vc = Volumen de la cavidad

    Vmp = Volumen de la parte moldeada

    Los polmeros semicristalinos modificarn ms su tamao dependiendo de la temperatura en la cual se les permita

    cristalizar. Las cadenas que forman esferulitas y lamelas ocupan menos espacio (mayor densidad) que las cadenas en

    estado amorfo. Por ello, el grado de cristalinidad afecta directamente a la densidad final de la pieza. La temperatura

    del molde y el enfriamiento deben ser los adecuados para obtener piezas de calidad.

    A continuacin se enumeran algunos valores comunes de contraccin en polmeros para inyeccin (para diseo de

    moldes es conveniente solicitar una hoja de parmetros tcnicos del proveedor de polmeros para obtener un rangoespecfico).

    Termoplstico Contraccin (%)

    Acrilonitrilo butadieno estireno 0,4 0,8

    Poliacetal 0,1 2,3

    Polimetilmetacrilato (PMMA) 0,2 0,7

    Acetato de celulosa 0,5

    Nylon 6,6 1,4 1,6

    Policarbonato 0,6

    Polietileno de baja densidad 4,0 4,5

    Polipropileno 1,3 1,6

    Poliestireno 0,4 0,7

    PVC rgido 0,6 1,2

    PVC plastificado 1,0 4,5

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=PVChttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Poliestirenohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Polipropilenohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Polietilenohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Policarbonatohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nylonhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Acetato_de_celulosahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Polimetilmetacrilatohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Poliacetalhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Acrilonitrilo_butadieno_estirenohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Isotrop%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fisicoqu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Densidad
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    Colada fra y caliente

    Existen dos tipos de colada. La colada fra es el remanente de polmero solidificado que queda en los canales, y que

    es necesario cortar de la pieza final. La colada caliente mantiene al polmero en estado fundido para continuar con la

    inyeccin. Con esta tcnica se ahorra una considerable cantidad de plstico, aunque presenta algunos inconvenientes:

    los pigmentos deben tener mayor resistencia a la temperatura, el polmero aumenta su historia trmica, el molde debe

    ser diseado especialmente para esto, etc.

    Coloracin de la pieza

    Piezas de LEGO de diferentes colores moldeados por

    inyeccin.

    La coloracin de las piezas a moldear es un paso crtico,

    puesto que la belleza de la pieza, la identificacin y las

    funciones pticas dependen de este proceso. Bsicamente

    existen tres formas de colorear una pieza en los procesos de

    inyeccin:

    1. Utilizar plstico del color que se necesita

    (precoloreados). 2. Utilizar un plstico de color natural y mezclarlo con

    pigmento en polvo o colorante lquido.

    3. Utilizar un plstico de color natural y mezclarlo con

    concentrado de color.

    La eleccin cmoda y limpia es el uso del concentrado de

    color (en ingls Masterbatch), el cual se disea con

    caractersticas de ndice de fluidez y viscosidad acordes al

    polmero que se desea procesar. Con los concentrados de

    color se puede cambiar de un color a otro de manera rpida,

    sencilla y limpia. Los pigmentos en polvo presentan mayores problemas de coloracin que los concentrados de colory estos ms que los precoloreados; sin embargo, los precoloreados son los ms caros y presentan una historia trmica

    mayor. Los problemas de procesamiento ms comunes con relacin al color de una pieza son: lneas de color ms o

    menos intenso, puntos negros, rfagas, y piel de naranja.

    Los colores pueden ser opacos y, si el polmero es transparente, colores translcidos. Es importante que el proveedor

    de los concentrados de color sea consciente de la aplicacin final de la pieza, para utilizar pigmentos o colorantes

    que no migren a la superficie. En poliolefinas no debe utilizarse colorantes porque migran, un error muy comn en la

    industria ya que son baratos, si bien este ahorro merma la calidad de la pieza y puede resultar en una reclamacin por

    parte del cliente.

    Los colores finales en la pieza pueden ser translcidos, slidos, pasteles, metlicos, perlados, fosforescentes,fluorescentes, etc. Algunos polmeros como el ABS son ms difciles de colorear que otros como el polietileno, por

    su alta temperatura de proceso y su color amarillento.

    Un experto en diseo de un color ha de poseer una habilidad visual impresionante, puesto que sus ojos estn

    entrenados para reconocer colores con diferencias mnimas, lo cual requiere una habilidad natural y amplia

    experiencia. Debe tomarse en cuenta tambin la teora del color, ya que los pigmentos son substractivos y la luz es

    aditiva; adems, si como color objetivo se tiene una pieza de metal, vidrio, lquido, papel o polmero diferente al

    polmero final, es posible que bajo diferente luz sea igual o distinto el color final del objetivo. Por ello debe decidirse

    cul ser la luz bajo la cual los colores deben ser observados. Para personas que no son expertas en identificacin de

    color, son muy tiles los colormetros, aunque su grado de confianza no llega al 100%. Una persona no entrenada

    puede ver dos colores diferentes como iguales y dos iguales como diferentes, debido a errores en el ngulo conrespecto a la incidencia de la luz, distancia entre uno y otro objetivo, luz ambiental, etc.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Color%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Color%C3%ADmetrohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Metalhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Luzhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Teor%C3%ADa_del_colorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Habilidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Colorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ojohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Polietilenohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Acrilonitrilo_butadieno_estirenohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluorescenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fosforescenciahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Colorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Poliolefinahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=%C3%8Dndice_de_fluidezhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Idioma_ingl%C3%A9shttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Concentrado_de_colorhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pigmentohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3ALEGO-02.jpghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=LEGO
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    Moldeo por inyeccin 9

    Temperatura de proceso

    Para inyectar un polmero, especficamente un termoplstico, es necesario conocer su temperatura de transicin

    vtrea (Tg) y su temperatura de fusin de la regin cristalina (Tm), si es un polmero semicristalino.

    La temperatura de operacin de cada termoplstico no es estndar, y vara segn el proveedor (de acuerdo con el

    peso molecular, ramificacin del polmero, polidispersidad y aditivos). Es por tanto necesario solicitarle una Hoja de

    Especificaciones donde se encuentre tanto el ndice de fluidez como la temperatura de trabajo, que adems es unrango de temperaturas, y la temperatura de degradacin, con lo cual se obtiene un intervalo dentro del cual se puede

    trabajar el material eficientemente.

    Dimensiones de la mquina

    La efectividad de una mquina de inyeccin se basa en la cantidad de presin que esta pueda generar, por dos

    razones principales:

    1. Incrementando la presin se puede inyectar ms material

    2. Incrementando la presin se puede disminuir la temperatura, que se traduce en menor costo de operacin.

    Las mquinas se venden dependiendo de su fuerza de cierre expresada en toneladas, y van desde 10 Ton las mspequeas, hasta 3.000 Ton las de mayor capacidad.

    Es aconsejable utilizar el can ms largo posible si se necesita mezclar compuestos, y tambin hacer nfasis en el

    husillo adecuado. A continuacin se muestra un husillo tpico de laboratorio para polioleofinas:

    Aunque las dimensiones de la mquina dependen principalmente de la cantidad de polmero que se necesita para

    llenar la pieza deseada, es comn que los proveedores de mquinas vendan equipos ms o menos estndares. Las

    principales caractersticas para determinar las dimensiones de una mquina son: la capacidad de cierre, dimensiones

    del molde, carrera o recorrido del molde, presin de inyeccin, capacidad volumtrica de inyeccin, caractersticas

    de plastificado y velocidad de inyeccin..

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3ADimensiones_husillo_comunes.pnghttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatura_de_degradaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatura_de_transici%C3%B3n_v%C3%ADtreahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Temperatura_de_transici%C3%B3n_v%C3%ADtrea
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    Moldeo por inyeccin 10

    Flujo y diseo de flujo

    Flujo de polmero en la cavidad. La viscosidad del polmero aumenta al enfriarseen contacto con las paredes del molde.

    Los polmeros son materiales cuyas

    viscosidades son muy altas, por lo que su

    flujo es lento y complicado. La razn de

    esto es que son cadenas muy largas de

    unidades ms simples, a causa de lo cual lospolmeros presentan una orientacin con

    respecto al esfuerzo cortante al que han sido

    sometidos. En general, es conveniente

    eliminar lo ms posible la orientacin de las

    molculas, propiedad que se contrapone a la

    rapidez de moldeo (y por tanto al costo). Sin

    embargo, si el estrs debido a una

    orientacin extremadamente alta no se

    libera, la pieza se deformar al enfriarse o al

    calentar el material en su aplicacin.

    El polmero entra en el molde y se va

    acumulando desde el punto de entrada, arrastrndose por las paredes y empujando el polmero en el centro. Cuando

    este toca las paredes del molde, comienza a enfriarse y solidificarse. Esto ocurre con cierta baja orientacin, pero

    cuando se va llenando la cavidad en capas posteriores lejanas a la pared del molde, la orientacin se incrementa y un

    inadecuado enfriamiento congela los estreses generados, siguiendo un perfil de velocidades semejante al del flujo

    parablico en un tubo.

    El flujo de un polmero a travs de una cavidad rectangular se puede estudiar utilizando condiciones isotrmicas, o

    con el molde a temperaturas menores que la Tg del polmero a estudiar. Para los experimentos en condiciones

    isotrmicas, se observa que el tipo de polmero no modifica el flujo, que mantiene un perfil de velocidades constante,con un flujo radial despus de la compuerta hasta llenar las esquinas. Despus, el flujo se aproxima a un flujo tapn,

    perdiendo movilidad en las zonas de contacto con la pared fra. El flujo de cada polmero es estudiado por la

    reologa.

    Una aproximacin al estudio del flujo de polmeros en el llenado de un molde es la ecuacin de Hagen y Poiseuille,

    la cual considera parmetros en el rgimen laminar. Esta ecuacin, despejada para la viscosidad del material es:

    Donde: = Viscosidad

    r = Radio del tubo o canalP = Cada de presin

    L = Longitud del tubo

    Q = Flujo volumtrico

    = Esfuerzo cortante

    = Velocidad de corte

    Para el diseo de los canales en el molde, se observa de la ecuacin anterior que la velocidad de corte y la viscosidad

    se ven afectadas por el diseo del radio del canal. Si el flujo volumtrico y la cada de presin se mantienen

    constantes, en condiciones isotrmicas entre los ciclos de moldeo, la viscosidad permanece constante y por lo tanto

    se espera que la calidad de la pieza moldeada sea constante.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Calidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Caudal_%28fluido%29http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%A9gimen_laminarhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Jean_Louis_Marie_Poiseuillehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gotthilf_Heinrich_Ludwig_Hagenhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ecuaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Reolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Costohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Rapidezhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Esfuerzo_cortantehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Orientaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Grado_de_polimerizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo%3AFlujo_en_la_cavidad_del_molde.png
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    Moldeo por inyeccin 11

    En la prctica, los ingenieros toman en cuenta que los polmeros son fluidos no newtonianos (particularmente. son

    materiales viscoelsticos). Por lo tanto, se debern hacer correcciones a la frmula anterior dependiendo de para qu

    plstico se realizar el molde. Tambin se utilizan "curvas de viscosidad", que grafican frente a .

    Un parmetro importante en el flujo incluye la temperatura; otra buena aproximacin a polmeros obedece a la

    ecuacin de Arrhenius:

    Donde:

    = Constante del polmero en cuestin

    R = Constante universal de los gases ideales, Por lo general expresada en Joules, kelvins y moles

    T = Temperatura

    E = Energa de activacin para el flujo viscoso

    Ventilacin y presin

    Conforme el polmero avanza desde la entrada o tolva, va reduciendo el tamao de sus grnulos por medios tantomecnicos (friccin, compresin y arrastres) como trmicos (aumento en su temperatura interna), llegando al estado

    gomoso o fusin, dependiendo de si el material es amorfo o semicristalino. Conforme este material avanza, el aire

    presente experimenta un aumento de presin y generalmente escapa en direccin opuesta al avance del polmero. Si

    esto no ocurre, entonces es necesario abrir una compuerta de ventilacin, igualndose de esta manera la presin

    generada a la presin atmosfrica. Debido a las propiedades de viscosidad y de arrastre del polmero, slo escapa

    mediante la ventilacin una parte mnima de plstico.

    El error ms comn con la ventilacin es el aadir aditivos espumantes desde la tolva. Los espumantes generan gas,

    aire o agua que queda atrapado en clulas abiertas o cerradas del polmero. No obstante, si la presin disminuye a

    presin atmosfrica, este gas generado escapa, resultando as un polmero sin espumar. Para una eficiente

    alimentacin del espumante, ste debe ser aadido despus de la ventilacin o eliminar el mismo.

    Tcnicas modernas

    Algunas de las tcnicas modernas incluyen la inyeccin de multicomponentes, es decir, una pieza que contiene dos

    polmeros unidos entre s o un polmero con diferentes colores y aditivos separados en capas. En esta tcnica es

    posible inyectar dos polmeros en la misma pieza. Existen dos mtodos para lograr esto: uno es con dos unidades de

    inyeccin, y otro con una unidad de inyeccin compuesta. Un polmero queda inmerso en el otro, o un color queda

    inmerso en el otro, ahorrando as costos: esta tcnica es llamada inyeccin emparedado o sndwich. Otra posibilidad

    es inyectar con agentes formadores de celdas o espumantes que reducen la densidad de la pieza moldeada.

    La inyeccin puede contener injertos metlicos, cermicos o plsticos. Estos son colocados manual oautomticamente en el molde, sobre el cual es inyectado el polmero que, por medios geomtricos, evita su

    separacin al enfriarse.

    En el moldeo con reaccin qumica no se usa el extrusor, sino ms bien componentes lquidos que se van

    administrando. Estas resinas pueden estar activadas o activarse al unir los diferentes fluidos. Un ejemplo tpico de

    polmero inyectado por este proceso es el poliuretano y la poliurea. Generalmente, las temperaturas en este proceso

    son mucho ms bajas que las temperaturas de la inyeccin con husillo.

    La inyeccin de hule y de termoestables consiste en un proceso que incluye la inyeccin con todos los ingredientes

    necesarios para el curado o vulcanizado, pero a temperaturas bajas en el can. ste debe provocar poca friccin en

    el material para evitar el sobrecalentamiento y reaccin prematura, cambiando as la cintica de reaccin deseada. La

    reaccin termina precisamente en el molde, el cual no es necesario enfriar.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cin%C3%A9tica_qu%C3%ADmicahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Vulcanizaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Termoestablehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Hulehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Poliureahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Poliuretanohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Densidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Espumantehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aguahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Airehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gashttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Aditivos_para_pl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Viscosidadhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Semicristalinohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmero_amorfohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fusi%C3%B3n_%28cambio_de_estado%29http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fricci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gr%C3%A1nulohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Tolvahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Energ%C3%ADa_de_activaci%C3%B3nhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Molhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Kelvinhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Julio_%28unidad%29http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Gas_idealhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Svante_August_Arrheniushttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Viscoelasticidad_de_pol%C3%ADmeroshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fluido_no-newtoniano
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    Moldeo por inyeccin 12

    La inyeccin con equipo moderno de polmeros semiconductores y de polmeros conductores requiere mucho menos

    cuidado que en el proceso de semiconductores tradicionales de silicio y germanio. El cuarto limpio no es necesario y

    el proceso se puede llevar a cabo con un cuidado semejante al de inyeccin de equipo mdico.

    La inyeccin de materiales compuestos como madera-plstico o fibras naturales con polmero, fibra de carbn y

    nanopartculas tienen una problemtica particular, debido a que el husillo tiende a romper, cortar o aglomerar las

    partculas, por lo que presentan un doble reto: por una parte deben ser dispersadas y distribuidas (como cualquierpigmento), a la vez que deben permanecer lo ms estables posible. Las nanopartculas generalmente forman

    aglomerados, que reflejan una prdida de propiedades mecnicas y no un aumento, ya que el estrs es funcin directa

    del rea de la unin partcula-polmero.

    Entradas

    Las funciones concretas de una entrada son simples: sirven para ayudar a que el polmero solidifique pronto cuando

    la inyeccin concluye, y para separar fcilmente los remanentes de inyeccin de la pieza final. Muchas veces elimina

    la necesidad de cortar o desbastar este sobrante y acelerar el flujo de material fundido, que se refleja en una menor

    viscosidad y mayor rapidez de inyeccin.

    Para garantizar el buen funcionamiento de un polmero inyectado, es imprescindible tener en cuenta los fenmenosde transporte y particularmente el flujo del polmero. Recurdese que no se habla de molculas o iones como los

    metales fundidos, sino de largas cadenas de macromolculas en estado gomoso. Las entradas son as diseadas para

    mejorar el flujo y para permitir un orden distributivo del mismo. Las entradas ms comunes son:

    Tipo de

    entrada

    Esquema Caracterstica

    Entrada de

    canal

    (sin

    esquema)

    Alimentan de manera directa desde la cavidad.

    Entrada cnica Alimentan e l polmero permitiendo una ligera re la jacin de esfuerzos.

    Entrada

    puntiforme

    Se llenan desde los bebederos; comnmente usadas en moldes de tres placas, permiten altas velocidades y se llenan

    con facilidad; pueden eliminarse sin dificultad de la pieza moldeada.

    Entrada lateral Alimentan desde un lado del molde; comnmente util izadas para impresin mltiple.

    Entrada anular Se usan para moldear partes huecas ya que su flujo es previamente modificado a la forma final.

    Entrada de

    diafragma

    Similares a las compuertas anular, pero distribuyen el material fundido desde el canal de alimentacin.

    Entrada de

    abanico

    Sirven para cubrir reas grandes o largas de manera homognea y distributivamente correcta.

    Entrada de

    lengeta

    Estas compuertas minimizan el efecto de jet y ayudan a lograr un flujo de rgimen laminar cuyo nmero de

    Reynolds es adecuado para la inyeccin.

    Entrada de

    cinta o laminar

    Sirven para moldear homogneamente reas planas y delgadas, sobre todo en productos translcidos y transparentes

    como objetivos de policarbonato, lminas de PMMA y dispositivos pticos de medicin, ya que minimiza las

    aberraciones cromticas y pticas debidas a ondas formadas por flujo en rgimen turbulento.

    Estas entradas se utilizan en el diseo de molde preferentemente bajo la experiencia y el diseo por computadora,

    con programas como Moldflow que simulan el flujo de polmeros en el molde.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Moldflowhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%A9gimen_turbulentohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=PMMAhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Policarbonatohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_de_pelicula.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=N%C3%BAmero_de_Reynoldshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=N%C3%BAmero_de_Reynoldshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=R%C3%A9gimen_laminarhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_de_languueta.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_de_abanico.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Abanicohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_diafragma.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Diafragma_%28mec%C3%A1nica%29http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_anular.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_lateral.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_de_aguja.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Archivo:Compuerta_de_espiga.PNGhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Macromol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Metalhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Ionhttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Mol%C3%A9culahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fen%C3%B3menos_de_transportehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fen%C3%B3menos_de_transportehttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Nanotecnolog%C3%ADahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Fibra_de_carbonohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Compuesto_de_madera_y_pl%C3%A1sticohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Medicinahttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Cuarto_limpiohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Germaniohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Siliciohttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmeros_conductoreshttp://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Pol%C3%ADmeros_semiconductores
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    Moldeo por inyeccin 13

    Defectos, causas posibles y soluciones en partes moldeadas

    Los defectos en partes moldeadas requieren experiencia tanto para ser identificados como para ser resueltos. Los

    operarios con aos de experiencia en inyeccin son los mejores maestros de identificacin y solucin de problemas,

    ya que su experiencia les da las ideas y recursos necesarios para solucionar problemas rpidamente. Aqu se sugieren

    algunas de las soluciones a los problemas ms comunes:

    Defecto Causas posibles Probables soluciones

    Enchuecamiento Enfriamiento demasiado intensivo. Diseo inadecuado de la pieza.

    Tiempo de enfriamiento muy corto. Sistema de extraccin

    inapropiado. Esfuerzos en el material.

    Incremente el tiempo de enfriamiento dentro del molde.

    Utilizar un polmero reforzado.

    Flash Presin de cierre demasiado baja. Incrementar la presin de la unidad de cierre.

    Lneas de flujo Mala dispersin del concentrado de color o del pigmento.

    Temperatura demasiado baja.

    Cargar el material ms lentamente. Incrementar la

    temperatura del barril. Modificar el perfil de

    temperaturas.

    Puntos negros Hay carbonizaciones. Purgar el husillo. Reducir la temperatura de proceso.

    Limpiar el husillo manualmente.

    Piel de naranja Incompatibilidad del material. Disminuir la temperatura de proceso. Incrementar la

    temperatura del molde. Cambiar el concentrado de color.

    Parte incompleta Insuficiente material en la cavidad. Falta de material en la tolva.

    Can demasiado pequeo. Temperatura demasiado baja.

    Obstruccin de la tolva o de la boquilla. Vlvula tapada. Tiempo

    de sostenimiento demasiado corto. Velocidad de inyeccin

    demasiado baja. Canales demasiado pequeos. Respiracin

    insuficiente.

    Inyectar ms material. Cambiar el molde a una mquina

    de mayor capacidad. Incrementar la temperatura del

    barril. Incrementar la velocidad de inyeccin. Modificar

    el tamao de los canales del molde.

    Parte con rebabas Dosificacin excesiva. Temperatura de inyeccin muy alta.

    Presin de inyeccin muy alta. Tiempo de inyeccin muy largo.

    Temperatura de molde muy alta.

    Dosificar menos material. Disminuir la temperatura de

    inyeccin. Disminuir la presin. Disminuir el tiempo de

    inyeccin. Disminuir la temperatura del molde.

    Rechupados y

    huecos

    Presin de inyeccin demasiado baja. Tiempo de sostenimiento de

    presin muy corto. Velocidad de inyeccin baja. Material

    sobrecalentado. Humedad. Enfriamiento del molde no uniforme.

    Canales o compuerta muy pequeos. Mal diseo de la pieza.

    Incrementar la presin. Incrementar el tiempo de

    sostenimiento de presin. Disminuir la temperatura del

    barril. Incrementar la velocidad de inyeccin. Abrir el

    venteo o preseque el material. Modificar los canales de

    enfriamiento del molde o el flujo del agua. Modificar el

    molde.

    Lneas de unin Temperatura general muy baja en el molde. Temperatura del

    fundido no uniforme. Presin de inyeccin muy baja. Velocidad

    de inyeccin muy baja. Insuficiente respiracin en la zona de

    unin de los flujos encontrados. Velocidad de llenado no

    uniforme. Flujo no adecuado del material por los canales o la

    cavidad.

    Incrementar la temperatura. Incrementar la presin.

    Incrementar la velocidad de inyeccin. Modificar la

    respiracin del material en el molde. Modificar la

    compuerta para uniformar el flujo.

    Degradacin por

    aire atrapado

    Humedad. Degradacin de aditivos. Temperatura demasiado alta.

    Respiracin del molde insuficiente.

    Secar el material. Disminuir la temperatura. Modificar la

    respiracin del molde.

    Delaminacin de

    capas

    Temperatura demasiado baja. Velocidad de inyeccin demasiado

    baja. Baja contrapresin de la mquina. Temperatura del molde

    muy baja.

    Incrementar la temperatura. Incrementar la velocidad de

    inyeccin. Incrementar la contrapresin de la mquina.

    Fracturas o grietas

    en la superficie

    Temperatura del molde demasiado baja. Sistema de eyeccin

    demasiado agresivo o inadecuado. Empacado excesivo.

    Incrementar la temperatura. Modificar las barras

    eyectoras. Utilice un robot para extraer la pieza.

    Disminuir la presin de sostenimiento.

    Marcas de las

    barras eyectoras

    Tiempo de enfriamiento muy corto. Temperatura del molde alta.

    Temperatura del polmero demasiado alta. Rapidez de eyeccindemasiado alta. Localizacin inadecuada de las barras eyectoras.

    Incrementar el tiempo de enfriamiento. Disminuir la

    temperatura del fundido. Disminuir la rapidez deeyeccin. Modificar la ubicacin de las barra eyectoras.

    http://es.wikipedia.org/w/index.php?title=Purga_de_extrusi%C3%B3n
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    Moldeo por inyeccin 14

    Quemado de la

    pieza

    Quemado por efecto de jet. Disminuya la velocidad de inyeccin.

    El concentrado de

    color no se mezcla

    Perfil incorrecto de temperaturas. Probar un perfil inverso de temperaturas. Bajar la

    temperatura de las primeras dos zonas de la unidad de

    inyeccin. Usar un perfil de temperaturas ms agresivo.

    El color es ms

    obscuro

    La temperatura es demasiado alta. La compuerta es demasiado

    pequea y se quema el polmero por presin.

    Disminuir la temperatura. Modificar la compuerta del

    molde.

    Referencias

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    Manufacturing Engineers, 1996. ISBN 0-87263-472-8

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    He J, Zoller J. Crystallization of polypropylene, nylon-66 and poly (ethylene terephthalate) at pressures to 200

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    En ingls

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    Moldeo por inyeccin 15

    Injection molding cycle & process description [10]

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    Fuentes y contribuyentes del artculo 16

    Fuentes y contribuyentes del artculoMoldeo por inyeccinFuente: http://es.wikipedia.org/w/index.php?oldid=55330249 Contribuyentes: .Sergio, Albrutus, Azarahi, Aipni-Lovrij, Bernardogu ar, CleverChemist, Darz Mol, EnricNaval, HUB, Icvav, Ideea, Iqmann, J.M.Domingo, JMCC1, Janopo, Jcaraballo, John plaut, JorgeGG, Kordas, Loqu, Macarrones, Matdrodes, Miguelbarra, Mushii, Octavio, Plux, Ravave,RoyFocker, Superzerocool, Svgv 13, Taichi, Tano4595, Tjmoel, 87 ediciones annimas

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