Inyectora

Escuela de Ingeniería

Departamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de Procesos de Manufactura

Práctica 6: Inyección de plástico

MARCO TEÓRICO

El proceso de inyección de plástico consiste en la inyección a presión de un polímero fundido, dentro de un molde, de tal manera que el material tome la forma de la cavidad para luego dejarlo solidificar y obtener la geometría deseada. Algunas de las ventajas de este proceso son que permite la utilización de una amplia gama de polímeros, es posible la fabricación de piezas con geometrías complejas, las piezas requieren mínimo o nulo acabado posterior, es un proceso amigable con el medio ambiente ya que prácticamente no produce desechos ni emisiones a la atmósfera, es un proceso relativamente silencioso y permite tasas de producción altas.

Figura 1: Inyectora de plástico.

Estructura de la máquina

La estructura de las inyectoras de plástico puede dividirse en tres segmentos principales, que son los siguientes:

• Unidad de inyección

• Molde

• Unidad de cierre

Figura 2: Estructura general de una inyectora de plástico.

Proceso

De manera general el proceso de fabricación de una pieza por inyección de plástico es el siguiente:

1. Alimentar un polímero en forma de bolitas (“pellets”) a la máquina, a través de la tolva. El material debe estar seco y a temperatura ambiente.

2. El plástico pasa hacia el cañón donde se deposita alrededor del husillo. Con ayuda de las bandas calentadoras se aumenta la temperatura del material.

3. El husillo gira hacia atrás para que el material pase hacia la parte frontal de la unidad de inyección. Con este movimiento el plástico es comprimido e inducido a un estado de esfuerzos de corte, con lo cual se funde de una forma más eficiente.

4. Una vez cargada de plástico la punta del husillo, éste se mueve hacia el frente, empujando el polímero fundido a través de la nariz y dentro de la cavidad del molde. La unidad de inyección mantiene la presión durante unos segundos para evitar que el material fundido regrese antes de que solidifique dentro del molde.

5. El material fundido es mantenido dentro del molde durante unos segundos para que solidifique, obtenga una dureza adecuada y se enfríe. Una vez lista la pieza, el molde se abre y los eyectores la empujan fuera de las cavidades. La pieza cae por gravedad.

Figura 3: Estructura de la unidad de inyección. Adaptado de: Kalpakjian, S. Steven Schmid. 2008. Manufacturing Processes for Engineering Materials. 5ª ed. Prentice Hall. Fig. 10.27

Parámetros

Los principales parámetros que deben optimizarse para tener un proceso de inyección de plástico adecuado son los siguientes:

• Temperatura del material a inyectar

• Cantidad de material a inyectar

• Presión de inyección

• Velocidad de inyección

• Fuerza de cierre del molde

• Tiempo de enfriamiento

La mala programación de alguno(s) de estos parámetros puede derivar en la obtención de piezas defectuosas.

Defectos

Al igual que en los demás procesos de manufactura, en la inyección de plástico pueden presentarse piezas defectuosas. Los defectos pueden ser de diversa índole. Podemos agrupar las causas de éstos de la siguiente manera:

• Por temperaturas de proceso inadecuadas

• Por presión de inyección inadecuada

• Por fuerza de cierre inadecuada

• Por tiempo de enfriamiento inadecuado

• Por mal manejo del material

• Por mal diseño del molde

A continuación se enumeran algunos de los defectos más comunes:

• Burbujas: Son huecos en la pieza debidos a aire atrapado dentro del material.

• Rechupes: Son huecos en la pieza debidos a contracción durante la solidificación y una insuficiente inyección de material o presión de sostenimiento baja.

• Piezas incompletas: Se refiere al mal llenado de la cavidad del molde, debido a una inyección insuficiente de material.

• Rebabas: Son sobrantes de material en la pieza, que aparecen en forma de aletas a lo largo de la línea de unión del molde. Sus posibles causas son una presión de inyección muy alta, una presión de cierre baja, una inyección excesiva de material, viscosidad del material baja, un mal cierre del molde o un mal funcionamiento del mismo por desgaste o por mal diseño.

• Deformación: Puede deberse a una mala expulsión de la pieza o a un tiempo de enfriamiento insuficiente.

• Quemado: Es la degradación del material debido a un calentamiento excesivo.

Materiales

El proceso de inyección de plástico permite la utilización tanto de polímeros termoplásticos como de termoestables, aunque estos últimos son muy poco utilizados debido a que una vez solidificados no pueden volverse a fundir, ya que se descomponen, razón por la cual no es posible reutilizarlos. Algunos de los polímeros más usados para inyección son:

• Nylon

• Policarbonato

• Polietileno

• Polipropileno

• Poliestireno

• PVC

• ABS

• Acrílico

OBJETIVOS

1) El alumno comprenderá las normas de seguridad específicas aplicables a la práctica.

2) El alumno conocerá la estructura de la máquina de inyección de plástico, su funcionamiento, sus capacidades y limitaciones, y los defectos que pueden presentar las piezas manufacturadas mediante este proceso.

3) El alumno conocerá el manejo básico de la máquina de inyección de plástico.

4) El alumno observará el proceso de producción de piezas y buscará defectos en las mismas.

SEGURIDAD

Para utilizar los instrumentos básicos de medición durante esta práctica es necesario que se adopten los siguientes cuidados:

¡ATENCIÓN! MOTIVO

No aplicar fuerza excesiva al instrumento de medición. Esto podría provocar una deformación permanente en el instrumento.

Limpiar la pieza y superficie del área de contacto del instrumento con la pieza. Lograr una medición correcta.

Mantener limpio en todo momento el instrumento que se ha utilizado. No perder la calibración y así no perder la precisión del instrumento.

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