PROCESO DEINYECCION

Eningeniera, elmoldeo por inyeccines un proceso semicontinuo que consiste en inyectar unpolmero,cermicoo un metal en estado fundido (o ahulado) en unmolde cerrado apresinyfro, a travs de un orificio pequeo llamado compuerta. En ese molde el material sesolidifica, comenzando a cristalizaren polmerossemicristalinos. La pieza o parte final se obtiene al abrir el molde y sacar de la cavidad la pieza moldeada.

Los polmeros han logrado sustituir otros materiales como sonmadera,metales,fibras naturales, cermicasy hastapiedras preciosas; el moldeo por inyeccin es un proceso ambientalmente ms favorable comparado con la fabricacin de papel, la taladerboleso cromados. Ya que no contamina el ambiente de forma directa, no emite gases ni desechos acuosos, con bajos niveles de ruido.El 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 exigerapidezde inyeccin, bajastemperaturas, y un ciclo de moldeo corto y preciso.ANTECEDENTES HISTRICOS

John Hyattregistr en1872la primerapatentede una mquina de inyeccin, la cual consista en un pistn que contena en la cmara derivados celulsicos fundidos. Sin embargo, se atribuyea la compaaalemanaCellon-Werkw el haber sido pionera de la mquina de inyeccin moderna. Esta firma present, en1928, una patente incluyendo la descripcin de nitrocelulosa (celuloide). Debido al carcter inflamable de la nitrocelulosa, se utilizaron posteriormente otros derivados celulsicos como eletanoato 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. HughesLtd.

El primer artculo de produccinmasiva 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 funcionabanoriginalmente con aire comprimido (aproximadamente 31 kg/cm2); el sistema deapertura de molde y la extraccin de la pieza eran realizados manualmente, y los controles incluan vlvulasmanuales, sin control automtico ni pantallasdigitales; adems, carecan de sistemas de seguridad.

En 1932 apareci la primera mquina para inyeccin operada con sistemas elctricos, desarrollada por la compaa Eckert & Ziegler. Al mismo tiempo, otros pases como Suiza e Italia empezaban a conseguir importantes avances en maquinaria. Ya a finales de los aos treinta, el polietileno y el PVC, ambos, de alta produccin y bajo costo, provocaron una revolucin en el desarrollo dela maquinara, teniendo el PVC mayor xito como material para extrusin.En 1951 sedesarroll en Estados Unidos la primera mquina de inyeccin con un tornilloreciprocante (o, simplemente, husillo), aunque no fue patentada hasta 1956. Este cambio ha sido la aportacin ms importante en la historia de las mquinas inyectoras. Al finalizar la segunda guerra mundial, la industria de la inyeccin de plstico experiment un crecimiento comercial sostenido.

MODELO PORINYECCION

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 conplsticofundido, el cual se solidifica, manteniendo la formamoldeada.

Los polmeros conservan su forma tridimensional cuando son enfriados por debajo de sutemperatura de transicin vtrea y, por tanto, tambin de su temperatura de fusin para polmeros semicristalinos. Lospolmeros 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 estacausa que, en ausencia de esfuerzos, se mantiene la forma tridimensional. Los polmeros semicristalinos poseen, adems, la caracterstica de formarcristales. Estos cristales proporcionan estabilidad dimensional a la molcula, la cual tambin es en la regin cristalina termodinmicamente estable. Laentropade lasmolculasdel plstico disminuye drsticamente debido al orden de las molculasen los cristales.

Moldeado por inyeccin: Es el proceso ms prctico, la operacin es fcil, pero el equipo no.Un material termoplstico, que es viscoso a temperaturas elevadas y es estable a temperaturas del ambiente, se mantiene caliente. El material es forzado desde el reservorio hasta un molde que es mantenido a bajas temperaturas,el molde es abierto tanpronto como el material se enfra, la velocidaddel ciclo es determinada por la rapidez con queel material usado se enfra, esto depende enla conductibilidad trmicadel material.

MATERIALES PARA MOLDEO POR INYECCION

TERMOPLASTICOS CRISTALINOS

Al enfriarse, sus cadenas tienden a enlazarse muy ordenadamente por lo que se produce un empaquetamiento muyordenado. A ste empaquetamiento ordenado se le denomina cristalizacin. Podemos comparar ste proceso con lo que pasa con los minerales (Cuarzo, Diamante, etc.) que susmolculas tienen un ordenamiento muy alto, es decir, alta cristalizacin. Vemosque ofrecen formas muy definidas en su aspecto externo. Son opacos, tienen resistencia mecnica alta, y son altos en las contracciones de moldeo.

Los polmeros semicristalinos modificarn ms su tamao dependiendo de la temperatura en la cual se les permita cristalizar. Lascadenas 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 rango especfico:

TERMOPLASTICOS AMORFOS:

Es todo lo contrario a loscristalinos. Las cadenas no mantienen ningn orden aparente durante su enfriamiento. El empaquetamiento es mucho menor queen los cristalinos. Sonnormalmente transparentes, su resistencia mecnica es media, poca resistencia a la fatiga y bajas contracciones de moldeo.MQUINA DE INYECCINUna mquina inyectora es un equipo capazde plastificar el materialpolimrico ybombearlo hacia un molde en donde llena una cavidad y adquiere la forma del producto deseado.

Una inyectora se compone de cuatro unidadesprincipales:La unidad de cierreLa unidad de inyeccinLa unidad de potenciaLa unidad de control

Unidad de inyeccin:La unidad de inyeccin est conformada por el tornillo y el barril de inyeccin, la boquilla y las resistencias alrededor del barril. El material slido ingresa por la tolva a la zona de alimentacin del tornillo, en esta zona es transportado, por efecto 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 del material el tornillo gira constantemente. Cuando se va a realizar la inyeccin hacia el molde, el tornillo deja de girar y acta a manera depistn, haciendo fluir el plstico fundido hacia el molde y llenando las cavidades.

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

Unidad de Control de proceso:Este sistema bsicamente contiene uncontrolador lgico programable (PLC) y controladores PID para las resistencias elctricas del barril y de la boquilla. El PLC permite programar la secuencia del ciclo deinyeccin y recibe seales de alarma,por sobre presin o finales de carrera, para detener el ciclo. Los controladores PID son los ms adecuados para el control de temperatura debido a su elevada velocidad de respuesta paramantener la temperatura a los niveles requeridos.

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

Sistema de motor elctrico con unidad reductora de engranajesSistema de motor hidrulico con unidad reductora de engranajesSistema hidrulico directo.

CICLO DE INYECCIN.El ciclo de inyeccin se puede dividir en las siguientes etapas:Cierre del moldeSe cierra elmolde vaco, mientras setiene lista la cantidad de material fundido para inyectar dentro del barril. El molde se cierra en tres pasos:

Primero con alta velocidad y baja presin, luego se disminuye la velocidad y se mantiene la bajapresin hasta que las dos partes del molde hacencontacto, finalmente se aplica la presin necesaria para alcanzar la fuerza de cierre requerida.

InyeccinEl tornillo inyecta el material, actuando como pistn, sin girar, forzando el material a pasar atravs de la boquillahacia las cavidades del molde con una determinadapresin de inyeccin.

Presin de sostenimientoAl terminar de inyectar el material, se mantiene el tornillo adelante aplicando una presin de sostenimiento antes de que se solidifique, con el fin de contrarrestar la contraccin de la pieza durante el enfriamiento.La presin de sostenimiento, usualmente, es menor que la de inyeccin y se mantiene hasta que la pieza comienza a solidificarse.

Nueva PlastificacinEl tornillo gira haciendo circular los grnulos de plstico desde la tolva yplastificndolos. El material fundido es suministrado hacia la parte delantera del tornillo, donde se desarrolla una presin contra la boquilla cerrada, obligando al tornillo a retroceder hasta que se acumula el material requerido para la inyeccin.

ExtraccinEl material dentro del molde se contina enfriando en donde el calor es disipado por elfluido refrigerante. Una vezterminado el tiempo de enfriamiento, la parte mvil del molde se abre y la pieza es extrada.

Cierre del molde:El molde cierra y se reinicia el ciclo.

PERFIL DEL CARGO: Experiencia comprobable en operacin de mquinas de inyeccin: Chequear que las mquinas, moldes, chillers, compresores funcionen correctamente, en caso de falla corregirlo de inmediato Verificar que no haya fugas de agua en las conexiones de agua de moldes y chillers Despejar del rea de mquinas toda la produccin correspondiente a su turno, para evitar obstaculizar las reas de trnsito Supervisar que las operadoras, completen los formatos de control de avance de inyeccin y los identificadores de control de produccin Supervisar que el personal entregue el rea de trabajo y la mquina en orden y limpia Completar los formatos de reporte de turno, reporte de inventario de materia prima y control de produccin y entregarlos a la Gerencia de Planta al finalizar su turno Verificar que las operadoras de maquina de su turno, lleven al rea de molino todo el material descartado durante la produccin despus de contabilizarlo y pesarlo Mantener las reas de trabajo y de almacenaje de herramientas y repuestos limpia y ordenada

Defectos, causas posibles y soluciones en partes moldeadas[editar]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:DefectoCausas posiblesProbables soluciones

EnchuecamientoEnfriamiento 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.

FlashPresin de cierre demasiado baja.Incrementar la presin de la unidad de cierre.

Lneas de flujoMala 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 negrosHay carbonizaciones.Purgarel husillo. Reducir la temperatura de proceso. Limpiar el husillo manualmente.

Piel de naranjaIncompatibilidad del material.Disminuir la temperatura de proceso. Incrementar la temperatura del molde. Cambiar el concentrado de color.

Parte incompletaInsuficiente 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 rebabasDosificacin 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 huecosPresin 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 uninTemperatura 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 atrapadoHumedad. Degradacin de aditivos. Temperatura demasiado alta. Respiracin del molde insuficiente.Secar el material. Disminuir la temperatura. Modificar la respiracin del molde.

Delaminacin de capasTemperatura 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 superficieTemperatura 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 eyectorasTiempo de enfriamiento muy corto. Temperatura del molde alta. Temperatura del polmero demasiado alta. Rapidez de eyeccin demasiado alta. Localizacin inadecuada de las barras eyectoras.Incrementar el tiempo de enfriamiento. Disminuir la temperatura del fundido. Disminuir la rapidez de eyeccin. Modificar la ubicacin de las barra eyectoras.

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

El concentrado de color no se mezclaPerfil 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 oscuroLa temperatura es demasiado alta. La compuerta es demasiado pequea y se quema el polmero por presin.Disminuir la temperatura. Modificar la compuerta del molde.