PRACTICA DE LABORATORIO N 3Moldeo por Inyeccin

I. RESUMEN.-En esta prctica, se desarroll el moldeo por inyeccin, mediante el cual pudimos conocer el sistema del proceso de moldeo y manipularlo y as obtener un producto de calidad. Para esta prctica se necesit polmero en forma de pellets, la Mquina inyectora, una esptula metlica y un molde. Primero limpiamos la maquina inyectora para eliminar algunos residuos que hayan quedado de otros ensayos; luego procedimos a pesar 18 gr de HDP/ PP y la agregamos a la mquina inyectora; luego se ejerce presin para cerrar el molde e inyectar el material polimrico una vez llegada la temperatura de 280 C mantener por un tiempo de 10 minutos y finalmente se retir cuidadosamente la pieza de HDP/PP.

II. OBJETIVOS.-

2.1 Conocer el sistema del proceso de moldeo por inyeccin.2.2 Aprender a manipular el sistema del proceso de moldeo por inyeccin.2.3 Obtener un producto de calidad por el proceso de moldeo por inyeccin.

III. MARCO TERICO.-El proceso de moldeo por inyeccin es uno de los procesos ms importantes en la transformacin del plstico y permite fabricar piezas acabadas de forma econmica y en grandes cantidades. Al mismo tiempo ofrece una libertad de diseo prcticamente ilimitada, como por ejemplo la creacin de roscas interiores, rebajes, dentados o superficies de conformacin libre.Un husillo rotativo funde el granulado plstico bajo el efecto de la temperatura y transporta la masa plastificada a la punta del husillo. Seguidamente, mediante un desplazamiento axial del husillo la masa fundida se inyecta a alta presin en el molde cerrado donde se encuentra una cavidad con la forma que deber tener la pieza.Se calienta. En el interior del cilindro hay un tornillo sinfn que acta de igual manera que el mbolo de una jeringuilla. Cuando el plstico se reblandece lo suficiente, el tornillo sinfn lo inyecta a alta presin en el interior de un molde de acero para darle forma. El molde y el plstico inyectado se enfran mediante unos canales interiores por los que circula agua. Por su economa y rapidez, el moldeo por inyeccin resulta muy indicado para la produccin de grandes series de piezas. Por este procedimiento se fabrican palanganas, cubos, carcasas, componentes del automvil, etc. Este proceso es apropiado para todos los termoplsticos con la excepcin de los fluoroplsticos de politetrafluoroetileno (PTFE), las poliimidas y algunos polisteres aromticos. La inyeccin es til debido a su alto ndice de productividad, pues brinda la posibilidad de aplicar, cargas e insertos a los polmeros; permite moldear piezas pequeas con mrgenes de dimensin ajustados y deja la posibilidad de moler y volver a utilizar los desechos termoplsticos.

Figura N 1 inyectoraCiclo de Moldeo 1. 1. Se cierra el molde. 2. Se calienta para plastificar el material, manteniendo la temperatura en el can.3. Se empuja el material caliente hacia la cavidad del molde. 4. El tornillo mantiene la presin hasta que se enfra el plstico.5. El tornillo retrocede para recoger material nuevo de la tolva y plastificar nuevamente.6. Se abre el molde y se extrae la pieza.

Figura N 2 diagrama de la inyectora

Una mquina de moldeo por inyeccin consta de tres secciones esenciales:1. Unidad de inyeccin 2. Unidad de plastificacin3. Unidad de Cierre

La unidad de inyeccin.-Es la parte plastificante del proceso, la cual se encarga de fundir el polmero en una masa homognea y uniforme. Consta principalmente de tobera, tornillo de empuje, vlvula de retencin, bandas de calefactoras y cilindro hidrulico.

Durante la fase de plastificacin el extremo de salida y el tornillo acumulan una reserva o carga de material fundido al frente, el tornillo se mueve hacia atrs en contra del frente de presin mientras gira, con lo cual empuja el material hacia la parte frontal y a su vez ayuda a fundirlo con el rozamiento que genera. Cuando se completa la etapa de plastificacin, se abre la vlvula de retencin de flujo, el tornillo detiene su giro y se le aplica presin que lo convierte en un embolo o pistn que impulsa el material fundido acumulado, a travs de la boquilla hacia el molde, que se encuentra montado en la placa porta moldes.

La unidad de cierre.-

Es la encargada de sostener el molde y generar la fuerza de cierre mientras se inyecta el polmero, adems permite la expulsin de la pieza. El cierre del molde se realiza por medio de una prensa controlada por sistemas hidrulicos o mecnicos. La fuerza de cierre requerida depende de la mxima rea proyectada de la pieza a inyectar, y la presin de moldeo. Esta fuerza contrarresta la resistencia que genera el material fundido cuando se inyecta. La unidad de cierre de la inyectora que se encuentra en el laboratorio est conformada por un mecanismo pin-cremallera, para mover la placa mvil, por medio de palancas de rodillera y mantener la fuerza necesaria para contrarrestar la presin de inyeccin.

Figura N 3 Unidad de cierre

El molde o herramienta.- Es sujetado en la unidad de cierre por medio de tornillos, para permitir su fcil instalacin, entre la placa fija y la placa mvil de la unidad de cierre.

Figura N4 molde de inyeccin de plsticos..Sus caractersticas generales son:

1. Cavidad o impresin: aqu se moldea el producto, puede existir una o varias cavidades2. Canales: por donde fluye el material fundido a inyectarse3. Canales de enfriamiento: Por donde se bombea el agua de enfriamiento para eliminar el calor del material fundido (No se muestran). 4. Expulsores: sacan la pieza moldeada de la cavidad.Para manipular la maquina inyectora de plstico se deben manejar varios parmetros, entre ellos los dos pasos bsicos: inyeccin, plastificacin, que se realizan uno a la vez y son manejados desde el tablero de control en el que se enciende o se apaga cada uno de los procesos. La cantidad de material a inyectar determina el tiempo del ciclo de inyeccin, teniendo en cuenta la capacidad de flujo del tornillo de la inyectora. La temperatura de las bandas calefactoras en zonas 1, 2 y 3 de la can de inyeccin es controlada por los controlado-res de temperatura, ubicados en el segundo tablero de control colocado detrs de la mquina; en el cual, adems se mide el voltaje y corriente del motor, para conocer la energa consumida durante el proceso de inyeccin. Las piezas obtenidas por inyeccin, pueden tener problemas en el formado, debido al conjunto de especificaciones de presin, temperatura y cantidad de material con que se aplique.

CICLO DE PRODUCCIN:

Figura N 5 Ciclo de produccin

Aplicaciones del moldeo por inyeccin.- Es la tcnica ms empleada.

Para termoplsticos reforzados con fibras las presiones son muy superiores a termoplsticos no reforzados (mucho mayor viscosidad) y se produce mayor desgaste de la mquina. Generalmente se emplean fibras cortas (0.2-0.4mm), pero pueden emplearse fibras largas con modificaciones en la mquina (~10mm, el tamao de la granza producida por pultrusin) [BMC, bulk molding compounds].

Figura N 6 engranes PA + GF

Moldeo de espumas estructurales termoplsticas.

Mezcla de polmero + espumante antes de la inyeccin. No se rellena el molde completamente durante la inyeccin. Bajas presiones (las producidas por el gas generado). La densidad se controla con la dosificacin del agente espumante. Pueden moldearse elementos con distribucin de densidad no uniforme.

Figura N 7 Panel de puerta, consola y soporte para bomba EPP.

Moldeo por inyeccin asistido por gases.- Inyeccin de la masa de polmero sin llenar completamente el molde + inyeccin de gas.

Figura N 8. Moldeo por inyeccin asistido por gases

El gas desplaza el material ms caliente (menos viscoso).

Parmetros: Tiempo transcurrido entre inyeccin del plstico y del gas. Caudal de gas. Presin mxima. Calidad superficial buena (posibles inrregularidades internas). Ejemplos: asideros sobre cabeza en vehculos. Inyeccin de multicomponentes (biinyeccin)Proceso: inyeccin de una primera pieza en un molde + se incluye esta primera pieza dentro de un nuevo molde y se inyectan nuevas partes (la primera pieza puede contener cavidades, puede ser un injerto). Para cada parte aadida se emplea un bebedero.

Ejemplos de aplicacin:

Elemento con diferentes materiales. Elemento con diferentes colores. Por ejemplo, pilotos traseros de vehculos sobre preforma incolora. Con materiales incompatibles, elementos que pueden deslizar. Ejemplo: rtulas esfricas (preforma) y alojamientos (postinyeccin).

Moldeo por inyeccin de polmeros duroplsticos:

Diferencias: El husillo tiene la funcin aadida de mezclar los componentes (polvo, granza o masa plstica previamente preparada en malaxadora). Dentro del cilindro se evita el calentamiento del fundido para que no se inicie la reticulacin. El molde se mantiene caliente (~ 100C por encima de la cabeza inyectora), para completar reticulacin. Expulsin de las piezas calientes.

Problemas en el moldeo por inyeccin.-

En la tabla N 1se dan algunos de los problemas que pueden aparecer en el moldeo por inyeccin, mencionando las causas y las posibles soluciones.

Tabla 1. Problemas del moldeo por inyeccin

Dificultad CausaPosible remedio

IV. EQUIPOS, MATERIALES E INSTRUMENTOS.

Mquina inyectora. Polmero en forma de pellets. Esptula metlica. Molde.

V. PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL Primero limpiamos la maquina inyectora de algunos residuos de polmeros que hayan quedado de ensayos realizados anteriormente, para eso se enciende la mquina por unos 5 minutos aproximadamente.

Fig. 1: Limpieza de la tolva Luego pesamos 18 gr de HDP/ PP. Agregar el material HDP/ PP a la mquina inyectora.

Fig. 2: El material polimrico ya agregado a la mquina de inyeccin

Luego se ejerce presin para cerrar el molde e inyectar el material polimrico (HDP/PP)

Fig. 3: Ejerciendo presin para el cierre del molde

Una vez finalizada la temperatura de 280 C mantener por un tiempo de 10 minutos.

Fig. 3: El enfriamiento de la pieza de HDP/PP

Al cumplir el tiempo de espera se abre el molde y se retira cuidadosamente la pieza de HDP/PP. Luego se desenchufa la maquina inyectora.

VI. RESULTADOS.

Figura N9 producto final del proceso de inyeccin

VII. DISCUSIN DE RESULTADOS.

Segn la tabla 1. Pudimos determinar que presento dos tipos de defectos el primero rebabas a causas de material demasiado caliente, presin demasiado alta, lnea de separacin demasiado alta y presin de sujecin insuficiente la posible solucin a esto es reducir la temperatura, reducir la presin, reducir la lnea de separacin y aumentar la presin de sujecin. El segundo defecto acabado deficiente causas es que aya sido un moldeo demasiado frio , presin de inyeccin demasiado baja , agua en el molde, exceso de lubricante y poco sujecin en el moldeo.

VIII. CONCLUSIONES Y RECOMENDACIONES.

8.1 Conclusiones. Se logr aprender a utilizar con efectividad la mquina del proceso de moldeo por inyeccin. Se pudo obtener un buen producto hecho por el proceso de moldeo por inyeccin. Los plsticos se han convertido en uno de los principales materiales para la fabricacin de muchos artculos y el proceso de moldeo por inyeccin nos facilita a conformarlos. Entre los diferentes los procesos de transformacin (inyeccin, extrusin, soplado y vaco, principalmente) destaca el proceso de moldeo por inyeccin, gracias a ciclos rpidos de produccin y consecucin de productos terminados a la salida de mquina.

8.2 Recomendaciones.

En el momento de cierre del molde tener cuidado y asegurarse apagar el circuito de calentamiento para que el polmero enfri en caso contario el molde se pegar a la pieza y no podremos desmoldar. En la etapa de alimentacin ingresar el polmero poco a poco ya que se cuenta con un conducto reducible que llevara a la existencia de fugas debido al equipo, esto hacerlo de manera continua ya que el tiempo de este proceso es largo.

IX. REFERENCIAS BIBLIOGRFICAS.PGINA WEB: http://www.escuelaing.edu.co/uploads/laboratorios/2734_plimeros.pdf http://www.mater.upm.es/polimeros/documentos/cap6_5moldeoinyeccion.pdf http://www6.uniovi.es/usr/fblanco/Leccion11.MOLDEO.POR.INYECCION.pdf http://www.arburg.com/es/mediateca/videos/procesos/moldeo-por-inyeccion/

X. ANEXOS.

Figura N10 Mquina inyectora.

Figura N 11 Materia prima para el proceso de inyeccin. (Pellets)