Campus Monterrey

Escuela de IngenieríaDepartamento de Ingeniería Mecánica

Laboratorio de Procesos de Manufactura

Práctica 6: Inyección de plástico

MARCO TEÓRICO1

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 máquina1 Fuentes:Olmsted, B. Martin Davis. 2001. PRACTICAL INJECTION MOLDING. Marcel Dekker.

Rubin, I. 1972. Injection Molding, Theory and Practice. Wiley-Interscience.

Kalpakjian, S. Steven Schmid. 2008. Manufacturing Processes for Engineering Materials. 5a edición. Prentice Hall.

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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.

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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

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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

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ABS Acrílico

OBJETIVOS1) 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.

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

¡ATENCIÓN! MOTIVONo 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.

Las herramientas de medición no se deben dejar sobre superficies donde haya viruta, grasa o cualquier otra suciedad.

Esto podría provocar daño permanente en el instrumento.

Durante la operación de la inyectora de plástico se deberán siempre seguir los procedimientos siguientes:

¡ATENCIÓN! MOTIVONo intente manejar la máquina hasta que esté familiarizado con su funcionamiento.

El riesgo de daño a su persona y/o a la máquina es alto.

Nunca abra las puertas de la máquina ni introduzca alguna parte del cuerpo, algún objeto o herramienta a la cavidad del molde, la unidad de cierre o la unidad de inyección, mientras la máquina esté en funcionamiento.

La máquina aplica fuerzas de cierre muy altas, las cuales pueden dañar de manera grave e irreversible cualquier extremidad, incluso pudiendo causar su pérdida. Además, cualquier objeto que quede atrapado dentro del molde, los mecanismos de la máquina o entre la unidad de cierre y el bebedero, pueden dañar la máquina.

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Durante la limpieza de la nariz de la unidad de inyección o del bebedero, utilice guantes.

El cañón de la unidad de inyección puede encontrarse a una temperatura elevada y cualquier contacto con éste podría causar una quemadura.

Nunca golpear la máquina. Golpear la máquina le resta vida y precisión a la misma.

MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO1) Material

a) Bolitas de polímero termoplástico.2) Herramientas

a) Vernier.b) Micrómetro.

3) Equipo y maquinariaa) Inyectora de plástico.b) Molde para inyección.c) Enfriador para molde.d) Estereoscopio.

PROCEDIMIENTO1) Imprimir y leer toda la práctica antes de ir al laboratorio. Preparar el pre-reporte. 2) Presentarse puntualmente a la práctica, con ropa cómoda, calzado cerrado y fuerte, sin joyas

ni cadenas, el pre-reporte completo y el reporte impreso y engrapado (páginas 7 a 11).3) El instructor aplicará un examen al inicio de la sesión, que evaluará su comprensión del marco

teórico y también se utilizará como lista de asistencia. 4) El instructor explicará la estructura de la máquina de inyección de plástico, sus principios de

funcionamiento y su manejo básico.5) Con ayuda del instructor, los alumnos producirán piezas con la inyectora en modo de

operación automático.6) Los alumnos analizarán las piezas producidas en busca de posibles defectos de fabricación.

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Manufactura

PRE-REPORTE DE LA PRÁCTICAAcuse de Recibo

Plasmando mi firma al calce, acuso el recibo expreso de las normas y procedimientos de seguridad obligatorios para realizar la Práctica 6: Inyección de plástico, del Laboratorio de Procesos de Manufactura.

Nombre Completo: ___________________________________________________________

Matrícula: __________________ Clave del curso: _________________ Grupo: ___________

Firma: _________________________________ Fecha: ______________________________

1) Describe de forma general las etapas del proceso de inyección de plástico.

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Práctica 6 Inyección de plástico

AlumnoMatrícula

GrupoInstructor

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Referencia bibliográfica que se consultó:

2) Describe de manera detallada las partes que componen la unidad de inyección.

Referencia bibliográfica que se consultó:

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3) Clasifica los defectos que pueden presentar las piezas hechas por inyección de plástico, de acuerdo a las causas que los originan.

Referencia bibliográfica que se consultó:

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Práctica 6 Inyección de plástico

AlumnoMatrícula

GrupoInstructor

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REPORTE DE LA PRÁCTICA1) Describe los pasos que deben seguirse en la operación de la inyectora para la preparación

inicial y producción de piezas.

2) Examina las piezas producidas en busca de defectos y responde las siguientes preguntas: ¿Cuántas piezas defectuosas se encontraron? ¿Qué tipo de defecto presentó cada una y cuál sería una posible causa?

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3) Elige 3 piezas al azar y mide su ancho en 2 secciones y su longitud. ¿Existe variación dimensional entre las piezas? ¿Existe variación con respecto a las dimensiones de las cavidades del molde? Apóyate en diagramas para explicar tus conclusiones.

ENTREGA DEL PRE-REPORTE Y REPORTE DE LA PRÁCTICAAsegúrese de que su pre-reporte y reporte tengan todos los datos del recuadro de identificación y que haya contestado todos los elementos solicitados, antes de entregarlos al instructor. Después, pase al almacén a entregar los materiales, herramientas y accesorios, y asegúrese de dejar el área de trabajo limpia y en orden, antes de retirarse.

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