La cantidad máxima de material plástico que puede inyectarse durante un ciclo de moldeo se conoce como tamaño de la dosis o shot size. Los pellets (gránulos) se alimentan al conjunto del cañón y el husillo a través de la tolva.
Mediante la técnica de moldeo por inyección, el material fundido se inyecta en la cavidad del molde para crear grandes cantidades de piezas de plástico.
En el proceso de moldeo por inyección de plástico, la materia prima se introduce en el cañón, se funde y luego el plástico se inyecta en la cavidad del molde para su enfriamiento y solidificación una vez que el molde está cerrado. Finalmente, el molde se abre y los componentes son expulsados.
Cómo Calcular el Tamaño de la Dosis
La duración de los tiempos de residencia está influenciada por el tamaño de la dosis y el cañón, lo cual también puede afectar la calidad final del producto. Tiempos de residencia largos y la degradación del polímero pueden derivar de tamaños de dosis pequeños que requieren poca capacidad del cañón.
Los tamaños de perdigones pequeños que ocupan menos del 20% de la capacidad del cañón con frecuencia resultan en tiempos de residencia prolongados, lo que a su vez causa la degradación del polímero y un control inadecuado del proceso.
Por otro lado, los tamaños grandes de perdigones y los niveles de llenado del cañón superiores al 50% pueden provocar una fusión desigual y una recuperación lenta del tornillo.
Además, los husillos más grandes suelen tener capacidades de presión plástica más bajas. Los tamaños de dosis grandes, que ocupan más del 65% de la capacidad del cañón, frecuentemente causan problemas de calidad en la fusión, como material sin fundir, mala uniformidad de la mezcla y largos tiempos de recuperación del husillo (carga).
Para mayor seguridad, puede considerar realizar un pedido de dos cañones. Incluso más, los moldes pueden usarse con dos unidades. Al pedir un segundo cañón con la máquina nueva, se sorprenderá gratamente por su bajo costo. Los cañones se pueden cambiar en menos de 30 minutos con las especificaciones correctas y un operador experimentado, incluso si el cañón está caliente.
Fórmula para el Tamaño de la Dosis del Molde en Inyección
La fórmula más simple para calcular el tamaño de la dosis requerida para un molde es:
Contracción + Volumen del bebedero + Volumen del producto + Volumen de los canales = Tamaño de la dosis del molde
Fórmula de Capacidad de Dosis de la Máquina / Tamaño de Dosis
El peso o volumen total que el husillo inyecta durante un ciclo de moldeo se expresa como capacidad de dosis de la máquina (g) o tamaño de dosis de la máquina (mm), también conocida como capacidad de inyección de la máquina.
Sus cálculos al considerar la presión deben ser los siguientes:
Carrera × Superficie del pistón del husillo = Volumen de inyección
Fuerza de inyección / Superficie del pistón del husillo = Presión de inyección
Por lo tanto:
Máximo volumen de inyección por unidad cúbica × Máxima presión de inyección (bar por unidad cúbica) / 1000 = Capacidad de dosis de la unidad de inyección.
Los cálculos al usar el peso del husillo y la densidad del material deben ser los siguientes:
Masa/densidad = volumen
ᴨ*D2*TTamaño de dosis/4= Volumen del Cañón/Dosis
Factores que Afectan el Tamaño de la Dosis del Producto
Hay varios factores que debe considerar al calcular un tamaño de dosis. Estos factores son los siguientes:
- Debe considerar el volumen del bebedero (sprue), el volumen de los canales (runners) y el volumen del producto al determinar el tamaño de la dosis. Esto se debe a que el polímero debe llenar el bebedero, los canales y el volumen del producto cuando se inyecta en el molde.
- Otro tema importante que afecta los cálculos para el tamaño de la dosis es la contracción del polímero. La contracción resulta del enfriamiento del polímero fundido. Debido a las variadas densidades de los polímeros, la contracción en el molde varía.
- El tipo de polímero y la cantidad de aditivos pueden cambiar su densidad y características de flujo.
Estos factores pueden ayudarle a estimar el tamaño de la dosis, el volumen y la capacidad del cañón.
Unidad de Inyección
El propósito de la unidad de inyección es fundir el material plástico uniformemente antes de inyectarlo en el molde a una presión y velocidad de flujo predeterminadas. Estas son actividades exigentes porque los fluoropolímeros tienen una conductividad térmica limitada, un alto calor específico y una alta viscosidad de fusión.
Nuevamente, se han desarrollado numerosas variaciones para abordar los complejos problemas actuales. Se puede hacer una clasificación general de las variaciones en cuatro conceptos principales de unidades de inyección:
- Pistón o ariete de una etapa
- Ariete de dos etapas
- Husillo de una etapa
- Husillo/ariete de dos etapas
Aunque todavía existe en máquinas pequeñas y en algunos equipos especializados, la unidad de ariete (pistón) de una etapa es esencialmente obsoleta debido a su ineficacia en el calentamiento, mezclado y transmisión de presión. Se beneficia de su simplicidad y asequibilidad.
Además, el ariete de dos etapas está prácticamente obsoleto. Sigue siendo un mezclador y calentador ineficaz, a pesar de los intentos de mejorarlo separando las operaciones de calentamiento y flujo de presión.
La unidad de husillo/ariete de dos etapas separa aún más los roles de flujo y calor al usar un ariete para la inyección en lugar de un husillo para mezclar y calentar. La idea es atractiva porque ambas son herramientas efectivas para sus respectivas tareas.
Además, la unidad de inyección a menudo se califica utilizando la presión de inyección máxima y el volumen de inyección disponible. La mayor presión posible en el extremo aguas abajo del husillo se llama presión de inyección. Esto depende del diámetro del husillo y de la fuerza que empuja contra él.
Sin embargo, asegúrese de no confundirlo con la presión en la línea hidráulica que actúa sobre el cilindro de inyección, que impulsa el husillo, ni debe interpretarse como la presión requerida para llenar las cavidades del molde. Debido a las pérdidas de presión en la boquilla y los sistemas de alimentación del molde, esta es sustancialmente menor.
La serie principal de acciones de la unidad de inyección es la siguiente:
- El material se calienta y funde a medida que el husillo gira, luego se transporta a lo largo de los filetes del husillo hacia el extremo delantero. La boquilla del cañón se cierra mediante una válvula mecánica o térmica o por la existencia de una pieza moldeada anterior.
Hasta que se haya acumulado suficiente material fundido para fabricar la siguiente pieza, el material fundido acumulado fuerza al husillo, que aún gira, hacia atrás contra una resistencia controlada (la contrapresión). La rotación del husillo se detiene aquí. Es el momento de estar listo para la inyección.
- Cuando se abre la boquilla del cañón, el husillo se mueve hacia adelante en dirección axial sin girar, actuando como un ariete. Como resultado, el material fundido reunido frente al extremo del husillo es forzado (inyectado) a través de la boquilla y hacia el molde.
Para evitar que el material fundido fluya de regreso por los filetes del husillo, se puede instalar un sistema de válvula (válvula check) en la punta del husillo. Esta es la etapa de inyección o llenado del molde.
- Después de que se ha llenado el molde, la presión del husillo se mantiene por un corto tiempo para compensar la contracción volumétrica del material fundido que se enfría dentro del molde. Esta es la fase de compactación o mantenimiento (packing/holding).
- Finalmente, se llega a la fase de enfriamiento, donde el ciclo de la unidad de inyección se reanuda con la rotación del husillo y la preparación de material fundido (carga), mientras el molde se mantiene cerrado para permitir que la pieza se enfríe a la temperatura de expulsión.
Existen caídas de presión significativas cuando el plástico fundido es forzado hacia la boquilla de inyección y posteriormente a través del sistema de alimentación del molde y las cavidades. No se pueden usar reglas simples para calcular estas pérdidas de presión.
Unidad de Cierre
El cierre del molde se mantiene contra las fuerzas creadas cuando el plástico es empujado hacia un molde cerrado por la presión de inyección utilizando una unidad de cierre para una máquina de moldeo por inyección (IMM). Tiene un sistema de accionamiento que puede mover el plato móvil de la máquina de inyección en al menos una dirección.
Tipos de Unidades de Cierre
Existen varios tipos de unidades de cierre en el proceso de moldeo por inyección. Son los siguientes:
Cierre Tipo Rodillera
Un dispositivo mecánico que amplifica la fuerza es una rodillera. Dos barras están conectadas y terminan con un pivote en una máquina de moldeo. El extremo de una barra está conectado a un plato fijo, mientras que el otro está conectado a un plato móvil. La rodillera tiene una forma de V cuando el molde está abierto. Las dos barras forman una línea recta cuando se aplica presión al pivote.
Los beneficios del cierre tipo rodillera incluyen que requiere menos dinero y caballos de fuerza para realizarse y proporciona un bloqueo positivo del molde. Además, los inconvenientes del cierre tipo rodillera son que requiere un alto mantenimiento y es difícil de ajustar.
Cierre Hidráulico
En este caso, el ariete (RAM) del sistema hidráulico está atado al plato móvil, y una unidad de cierre impulsada por un cilindro hidráulico está directamente conectada al molde móvil cerrado. El cilindro hidráulico tiene dos secciones: la entrada y la salida de aceite.
El aceite empuja el ariete hacia adelante cuando entra en el cilindro bajo presión, haciendo que el plato móvil y el molde se cierren. Adicionalmente, el ariete retrocede y el molde se abre cuando se libera aceite del cilindro.
Algunas ventajas del cierre hidráulico incluyen un control fácil de la velocidad de cierre y soporte en cualquier ángulo, medición simple de la fuerza de cierre, configuración de modo fácil y ajuste de fuerza de cierre, y su simplicidad en el mantenimiento.
Los inconvenientes de este tipo de cierre son que cuesta más y es más caro que un sistema de rodillera y un cierre mecánico positivo.
Unidad de Cierre Tipo Magnético
Los módulos magnéticos dentro de las placas o platos de cierre del molde magnético producen la fuerza de cierre. El panel de interfaz puede controlar el cierre del molde, el cambio de molde y la magnetización y desmagnetización de los platos.
Los beneficios de esta unidad de cierre incluyen que la electricidad solo se requiere durante las fases de magnetización y desmagnetización, no durante el cierre, medición de la fuerza de cierre en tiempo real con muchas características de seguridad y libre de mantenimiento.
Peso de la Dosis del Molde
La cantidad de material inyectado en el molde para llenarlo, incluido el sistema de alimentación, se conoce como "peso de la dosis del molde" o "peso de inyección del producto". Por otro lado, el bebedero, los canales y el peso de la entrada son los componentes del peso de la dosis. La distancia que cubre el husillo para llenar el producto, incluido el sistema de alimentación, se conoce como tamaño de la dosis del molde/producto.
Conclusión
Utilizando la técnica de moldeo por inyección, el plástico crudo se funde, se inyecta en el molde, se deja enfriar y solidificar, y luego se expulsa el objeto terminado. El tamaño de la dosis es crucial porque previene el llenado incompleto (tiros cortos) y la rebaba (flash) en el polímero. Otros factores, como la capacidad del cañón, también afectan el proceso general de moldeo por inyección.
