Propósito de la unidad:
Operará la máquina de inyección
considerando las características y propiedades de la materia prima, así como
sus partes: componentes y equipos auxiliares de acuerdo con el tipo de pieza a
fabricar para cumplir con los procedimientos de uso y manejo.
Resultado de aprendizaje:
1.1. Analiza el proceso de inyección de acuerdo a sus fases
para identificar variables relevantes al conformar las resinas.
MAQUINAS DE INYECCION
Introducción
La inyección de termoplásticos es
un proceso físico y reversible, en el que se funde una materia prima llamada
termoplástico, por el efecto del calor, en una máquina llamada
inyectora. Esta máquina con el termoplástico en estado fundido, lo inyecta,
dentro de las cavidades huecas de un molde, con una determinada presión,
velocidad y temperatura. Transcurrido un cierto tiempo, el plástico fundido en
el molde, va perdiendo su calor y volviéndose sólido, copiando las formas de
las partes huecas del molde donde ha estado alojado. El resultado es un trozo
de plástico sólido, pero con las formas y dimensiones similares a las partes
huecas del molde. A este termoplástico solidificado le llamamos inyectada.
Generalidades de las máquinas de
moldeo por inyección.
Las máquinas de moldeo por
inyección tienen tres módulos principales:
1.-La unidad de inyección o
plastificación. La unidad de inyección plastifica e inyecta el polímero
fundido.
2.-La unidad de cierre. Soporta el
molde, lo abre y lo cierra además de contener el sistema de expulsión de la
pieza.
3.-La
unidad de control. Es donde se establecen, monitorean y controlan todos los
parámetros del proceso: tiempos, temperaturas, presiones y velocidades.
Básicamente
todas las máquinas de inyección están formadas por los mismos elementos. Las
diferencias entre una máquina y otra radican en su tamaño, la unidad de cierre
y el diseño de la unidad de plastificación.
A continuación se explicarán a
detalle los elementos constitutivos de cada subsistema que componen a una
máquina de inyección de plásticos así como de una breve descripción del proceso
de moldeo por inyección para poder comprender mejor el funcionamiento de las
máquinas.
El Ciclo de Inyección
El proceso de obtención de una pieza de plástico
por inyección, sigue un orden de operaciones que se repite para cada una de las
piezas. Este orden, conocido como ciclo de inyección, se puede dividir en las
siguientes seis etapas:
1.-Se cierra el molde vacío, mientras se tiene lista
la cantidad de material fundido para inyectar dentro del barril. El molde se
cierra en tres pasos: primero con alta velocidad y baja presión, luego se
disminuye la velocidad y se mantiene la baja presión hasta que las dos partes
del molde hacen contacto, finalmente se aplica la presión necesaria para
alcanzar la fuerza de cierre requerida.
Cierre
del molde e inicio de la inyección
3.-Al terminar de inyectar
el material, se mantiene el tornillo adelante aplicando una presión de
sostenimiento antes de que se solidifique, con el fin de contrarrestar la
contracción de la pieza durante el enfriamiento. La presión de sostenimiento,
usualmente, es menor que la de inyección y se mantiene hasta que la pieza
comienza a solidificarse.
Aplicación de la presión de
sostenimiento
4.-El tornillo gira haciendo
circular los gránulos de plástico desde la tolva y plastificándolos. El
material fundido es suministrado hacia la parte delantera del tornillo, donde
se desarrolla una presión contra la boquilla cerrada, obligando al tornillo a
retroceder hasta que se acumula el material requerido para la inyección.
Plastificación del material
5.-El material dentro del molde
se continúa enfriando en donde el calor es disipado por el fluido refrigerante.
Una vez terminado el tiempo de enfriamiento, la parte móvil del molde se abre y
la pieza es extraída.
Enfriamiento y extracción de
la pieza
6.-El molde cierra y se
reinicia el ciclo.
Partes de una inyectora
Unidad de plastificación.
La unidad de inyección realiza
las funciones de cargar y plastificar el material sólido mediante el giro del
tornillo, mover el tornillo axialmente para inyectar el material plastificado
hacia las cavidades del molde y mantenerlo bajo presión hasta que sea
expulsado. El tornillo tiene una acción reciprocante además de girar para
fundir el plástico, se mueve de manera axial para actuar como pistón durante el
proceso de inyección.
Unidad de plastificación.
La unidad de inyección
consta de un barril (o cañón) de acero capaz de soportar altas presiones, este
cilindro va cubierto por bandas calefactores para calentar y ayudar a fundir el
material mientras avanza por el tornillo. Consta además de una unidad
hidráulica que es la que transmite el movimiento lineal al husillo en el
proceso de inyección. Algunas máquinas tienen 2 unidades hidráulicas, una para
la inyección y otra para el cierre.
Típica
unidad de plastificación
Tolva de alimentación.
Las partículas sólidas de la
resina en forma de gránulos, se depositan en la tolva de alimentación de la
máquina, esta tolva normalmente está conectada a algún equipo periférico o
auxiliar que proporciona las condiciones especificadas por el fabricante de la
resina para obtener los óptimos resultados de procesamiento. Estas condiciones
normalmente son las de porcentaje máximo permitido de humedad. También encontramos
que algunos manufactureros emplean sistemas de alimentación continua de resina
de manera centralizada para toda la planta o particular en cada máquina. Estas
tolvas son en realidad contenedores de forma cónica truncada, aunque esta
geometría depende de cada fabricante de máquina. Pueden clasificarse en tolvas
cortas y tolvas largas.
Las tolvas cortas son típicamente
utilizadas cuando se seca la resina de manera independiente en una mezanine o
en una máquina de secado fuera de la máquina de inyección, esto con la
finalidad de que no se acumule mucho material en la tolva y que alcance a
absorber humedad del ambiente.
Máquina con tolva corta.
Tolva larga con
secador.
Algunas también presentan la
opción de un dispositivo magnético en la base, su propósito es únicamente
tratar de eliminar cualquier objeto metálico que pudiese caer dentro de la
tolva de alimentación.
La garganta de alimentación de la
tolva se enfría con agua para evitar que el plástico granulado se funda
(aglomerándose) en la garganta de alimentación.
Anillo de
enfriamiento.
Husillos.
El calentamiento del tornillo se
hace por zonas y el número de zonas dependerá del tamaño del cañón, normalmente
se dividen 3. Dentro del barril se encuentra un tornillo de material muy duro,
el cual generalmente está pulido y cromado para facilitar el movimiento del
material sobre su superficie. El tornillo se encarga de recibir el plástico,
fundirlo, mezclarlo y alimentarlo en la parte delantera hasta que se junta la
cantidad suficiente para luego inyectarlo hacia el molde.
 
Zonas del tornillo
reciprocante.
Los husillos, o tornillos reciprocantes
por lo general se dividen en 3 zonas y tienen relaciones de longitud/diámetro
(L/D) de 20:1. Esto es debido a que husillos con relaciones más pequeñas no
proporcionan un fundido homogéneo, y con husillo con relaciones L/D mayores a
24 se tiene una degradación no deseada en muchos plásticos de ingeniería debido
a que el material tendrá un tiempo de residencia excesivamente largo.
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