Introducción a los moldes de inyección de plástico

¿En qué consiste el proceso de inyección de plástico?

El proceso de inyección de plástico consiste en calentar los pellets de un material termoplástico para transformarlos en un tipo masa a través de un cilindro de plastificación, dándole la forma final al molde. Cuando el plástico está en el molde, se enfría por medio de circuitos donde fluye agua y finalmente, se abre el molde para obtener una pieza sólida.

Las máquinas de inyección tienen sistemas hidráulicos, los cuales controlan el movimiento de los sistemas de inyección y cierre; y sistemas eléctricos, que controlan las temperaturas, flujo de agua, aceite, etc.

El proceso de inyección de plástico se divide en tres etapas:

• Inyección.
• Plastificación.
• Expulsión.

Principales partes de la maquinaria usada en el proceso de inyección de plástico

El proceso de inyección de plásticos involucra el uso de maquinaria, la cual debe de contar con las siguientes características, principalmente:

• Unidad de inyección: La función principal de la unidad de inyección es la de fundir, mezclar e inyectar el polímero.

1. Engranes. 2. Cilindro hidráulico. 3. Motor. 4. Dosificador. 5. Pellets. 6. Tolva. 7. Husillo. 8. Calentadores y termopares. 9. Reserva de material fundido.

• Unidad de cierre: Una prensa hidráulica o mecánica, con una fuerza de cierre lo suficientemente grande para contrarrestar la fuerza ejercida por el polímero fundido al ser inyectado en el molde. Si la fuerza de cierre es insuficiente, el material escapará por la unión del molde.
• Molde: Es la parte más importante de la máquina de inyección. Es el espacio donde se genera la pieza. Para producir un producto diferente, solamente se cambia el molde.

Características técnicas de las máquinas de inyección de plástico

Dependiendo del material que se inyecte, se debe tomar en cuenta ciertas características técnicas de las máquinas en la inyección de plástico, dentro de las que se encuentra las siguientes:

Sistema de inyección

• Diámetro del husillo (mm): Diámetro externo del husillo que plastifica e inyecta el plástico.
• Relación L/D del husillo: Es la relación entre la longitud del husillo (L) y el diámetro del mismo (D).
• Máxima presión de inyección (kg/cm2): Presión que se aplica sobre el material al ser inyectado.
• Volumen teórico de inyección (cm3): Volumen generado por el husillo que se inyecta.
• Velocidad de inyección (cm3/s): Velocidad con el que se inyecta el material al molde.
• Velocidad de rotación del husillo (rpm): Velocidad de rotación que alcanza el husillo en la etapa de plastificación.
• Potencia del motor hidráulico (HP): Es la potencia disponible para hacer girar el husillo.

Sistema de cierre

• Fuerza de cierre (Ton.): Fuerza máxima con la que puede cerrarse el molde.
• Distancia entre columnas (mm): Máxima distancia entre las columnas de deslizamiento de la platina móvil.
• Carrera de la platina móvil (mm): Carrera máxima de la apertura del molde.

Especificaciones generales

• Potencia máxima instalada (HP): Potencia del motor eléctrico que activa el sistema hidráulico.
• Ciclos en vacío (ciclos/min): Número de ciclos que la máquina realiza en un minuto, sin realizar fase de inyección y plastificación.

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El control de los parámetros en la inyección de plástico

El proceso de inyección de plástico consiste en calentar los pellets de un material termoplástico para transformarlos en un tipo masa a través de un cilindro de plastificación, dándole la forma final al molde. En el proceso de inyección de plástico es necesario optimizar la relación producción-calidad a través del ajuste adecuado de los parámetros.

Los parámetros más importantes para un proceso de inyección son los siguientes:

Ciclo de moldeo en la inyección de plástico

En el ciclo de moldeo destacan los siguientes pasos principales:

• Molde cerrado y vacío. La unidad de inyección carga material y se llena de polímero fundido.
• Se inyecta el polímero abriéndose la válvula y, con el husillo que actúa como un pistón, se transporta el material a través de la boquilla hacia las cavidades del molde.
• La presión se mantiene constante para lograr que la pieza tenga las dimensiones adecuadas, pues al enfriarse puede contraerse.
• La presión se elimina y la válvula se cierra. El husillo gira para cargar material y al girar también retrocede.
• La pieza en el molde termina de enfriarse. La prensa libera la presión y el molde se abre; las barras expulsan la parte moldeada fuera de la cavidad.

Relaciones de presión, volumen y temperatura en la inyección de plástico

• Para obtener un proceso de inyección eficiente, las relaciones entre presión, volumen y temperatura juegan un papel importante.
• Al ascender la temperatura del polímero su volumen específico también aumenta.
• Los polímeros amorfos y semicristalinos tienen un comportamiento diferente durante el enfriamiento.
• En el diseño de equipos de procesos es importante conocer las relaciones de presión, volumen y temperatura de los polímeros que se utilizarán.

Cristalización y deformación de la pieza al enfriarse en el proceso de inyección de plástico

• Al enfriarse, las partes inyectadas se contraen, siendo su volumen menor que el de la cavidad.
• Los polímeros semicristalinos modifican más su tamaño dependiendo de la temperatura en la cual se les permita cristalizar.
• Las cadenas que forman cristales de menor granulometría ocupan menos espacio (mayor densidad) que las cadenas en estado amorfo.
• 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 partes de calidad.

Colada fría y caliente en la inyección de plástico

La colada fría es el remanente de polímero solidificado que queda en los canales y por su parte, la colada caliente mantiene al polímero en estado fundido para continuar con la inyección.

Coloración de la pieza en la inyección de plástico

El acabado de la pieza, la identificación y las funciones ópticas dependen de su coloración. Los colores pueden ser opacos y, si el polímero es transparente, se pueden utilizar colores translúcidos.

Existen tres formas de colorear una pieza en los procesos de inyección:

1. Usar plástico del color que se necesita (precoloreados).
2. Usar plástico de color natural y mezclarlo con pigmento en polvo o colorante líquido.
3. Usar un plástico de color natural y mezclarlo con concentrado de color.

Los concentrados de color deben cumplir con la aplicación final de la parte, para utilizar pigmentos o colorantes que no migren a la superficie.

En polioleofinas no se debe utilizar colorantes porque migran.

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El sistema de inyección automotriz

La inyección de combustible es un sistema de alimentación de motores de combustión interna, alternativo al carburador, que es el que usan prácticamente todos los automóviles europeos desde 1993, debido a la obligación de reducir las emisiones contaminantes y para que sea posible y duradero el uso del catalizador.

Este sistema es utilizando obligatoriamente en el ciclo del diésel desde siempre, puesto que el combustible tiene que ser inyectado dentro de la cámara en el momento de la combustión y es imposible usar un carburador.

En los motores de gasolina o GLP actualmente está desterrado el carburador en favor de la inyección, ya que permite una mejor dosificación del combustible, sobre todo desde la aplicación del gobierno electrónico por medio de la zonda lambda.

Sistemas de inyección

Los sistemas de inyección se dividen en:
* En un principio se usaba inyección mecánica pero actualmente la inyección electrónica es común incluso en motor diésel|motores diésel

* Inyección multipunto y monopunto, solo en gasolina o GLP. Para ahorrar costes a veces se utilizaba un solo inyector para todos los cilindros, o sea, monopunto; en vez de uno por cada cilindro, o multipunto. Actualmente, y debido a las normas de anticontaminación existentes en la gran mayoría de los países, la inyección monopunto ha caído en desuso.
 

* Directa e indirecta. En los motores de gasolina es indirecta si se pulveriza el combustible en el colector de admisión en vez de dentro de la cámara de combustión. En los diésel, en cambio, se denomina indirecta si se inyecta dentro de una precámara que se encuentra conectada a la cámara de combustión en vez de directamente en la cámara principal.

Gracias a la electrónica de hoy en día, son indiscutibles las ventajas de la inyección eléctrónica. Aparte de tener un mapa de inyección para todas las circunstancias de carga y régimen del motor, permite algunas técnicas como el corte de inyección para evitar que el motor se revolucione excesivamente, y al retener el vehículo con el motor, o desacelerar, para aumentar la retención y evitar el gasto innecesario de combustible.

En los motores diésel el combustible debe estar más pulverizado porque se tiene que mezclar en un lapso menor y para que el encendido del mismo sea completo. Un motor de gasolina tiene toda ciclo de cuatro tiempos|la carrera de admisión y la de compresión para mezclarse, en cambio un diésel solo parte de la de compresión y la de combustión; por ello necesita mayores presiones y para eso se han diseñado entre otros sistemas, el common-rail y el elemento Inyector-bomba|bomba-inyector.
 

Información Cortesía de Soporte Técnico Automotriz

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