MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 150 Esquema de página de inyección y sostenimiento Página de temperaturas. En esta página es donde se programan las temperaturas de la unidad de inyección. En esta página también llevamos control de la temperatura del aceite hidráulico y temperatura de zona entrada de material, con tolerancia y alarmas. Esquema de página de temperatura Página de parámetros de carga. En esta página es donde se programan los parámetros de carga del tamaño de disparo. Esquema de página de parámetros de carga Página de parámetros de movimiento del carro de la unidad de inyección. La velocidad de entrada, fuerza y distancia del carro de la unidad de inyección se programan en esta página.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 151 Esquema de página de parámetros del carro de la unidad de inyección Página de parámetros de alarmas de la maquina moldeadora. En esta página se muestra un registro por fecha y hora de las alarmas que se están presentando en la maquina moldeadora. Las alarmas de la maquina moldeadora se dividen en dos tipos. Alarmas de prevención algo no está funcionando bien, pero no es condición de parar la máquina. Ejemplo: Temperatura de aceite se está elevando pero no está en el valor máximo permitido. Alarma paro de maquina por mal funcionamiento de la máquina y se requiere corregir de inmediato para un buen funcionamiento de la máquina. Ejemplo. Temperatura del aceite en el punto máximo permitido. Esquema de página de alarmas Página de cambios de parámetros. En esta página se lleva un control por fecha y hora de los cabios realizados en la máquina, donde también indica el valor del parámetro antes y después del cambio.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 152 Esquema de página de cambios a parámetros Página de tiempos. Las funciones relacionadas con tiempo, como el tiempo de enfriamiento se controlan en esta página. Esquema de página de tiempos Página de parámetros de referencia. En esta página podemos ver valores como tiempo de llenado, tiempo de carga del tamaño de disparo, tiempo de ciclo, presión de inyección, colchón y punto de transferencia. Estos datos son muy importantes para el manejo de la máquina, y podemos detectar anomalías de funcionamiento. Esquema de página de parámetros de referencia. Página de gráficas. En esta página podemos ver el comportamiento de parámetros de set up de manera gráfica.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 153 Esquema de página de gráficas. Página de almacenamiento de set-up. Permite guardar los set-up de moldes o corridas prototipo que se realizan en la máquina de moldeo. Es importante saber el procedimiento para gravar y mandar llamar un set-up. Esquema de página de almacenamiento de set-up Página de parámetros de pines expulsores. En esta página es donde programan los valores tales como distancia, presión de avance y retroceso del sistema de expulsión. Esquema de página de pines expulsores El cuadro de mandos. Trabajar de modo automático. Hará los ciclos de trabajo enlazados de forma automática.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 154 Esquema de botones modo automático Trabajar de forma semiautomático. Hará un ciclo de trabajo y cuando termine la última secuencia no realizará más movimientos. Esquema de botones modo semiautomático y automático Trabajar de forma manual. Permite realizar las operaciones fundamentales de la máquina de una forma manual. Esquema de botón de modo manual Trabajar en mold set. Con esta posibilidad la máquina realiza los movimientos con bajas velocidades y con baja presión. Esquema de botón en modo mold set Abertura de puerta. Abrir y cerrar puerta (cuando la máquina tiene apertura de puerta automática). Esquema de botón de abertura de puerta Abrir y cerrar molde. Botón donde de manera manual podemos abrir y cerrar el molde. Esquema de botón de abertura y cerrado de molde Sistema de expulsión. Botón donde manera manual activamos el sistema de expulsión del molde.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 155 Esquema de botón de sistema de expulsión Avance carro inyección y retroceso carro inyección. Botón donde manera manual podemos mover el carro de la unidad de inyección hacia atrás y adelante. Esquema de botón de avance y retroceso de carro de inyección Rotación husillo (retrocediendo y girando hacia atrás). Botón que de manera manual podemos activar el movimiento de rotación del tornillo para cargar el tamaño de disparo manual o realizar procedimiento de purgado. Esquema de botón de rotación de husillo Inyección y retraer el tornillo (Movimiento lineal del tornillo). Botón que de manera manual podemos mover el tornillo hacia adelante para realizar proceso de purgado, como también podemos mover el tornillo de manera lineal hacia atrás. Esquema de botón de movimiento lineal del tornillo Movimiento de la platina móvil. Con este botón ajustamos de manera manual la distancia de abertura de la platina móvil. Esta función es cuando se cambia de molde y se tiene que ajustar las distancias abertura y cerrado Esquema de botón de ajuste de distancia de platina móvil Ajuste de entrada y salida de core.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 156 Este botón sirve para programar los core que moldean partes huecas en la parte moldeada y al momento de abrir el molde estos se deben de retroceder para facilitar la expulsión de la pieza moldeada. Esquema de botón de entrada y salida de core Esquema de controlador de máquina de moldeo Sistema de microprocesador. Así como el cilindro de inyección es el corazón de la máquina de inyección el microprocesador es el cerebro de la máquina de inyección. La máquina de inyección tiene una serie de elementos de medida y de situación que le dice al microprocesador en qué posición se encuentra al máquina, en cada uno de sus movimientos y que presiones, temperaturas... tiene en diferentes puntos. El microprocesador ejecuta los programas que tiene instalados, comparando los datos que se han establecido como consigna por el preparador de la máquina y los datos reales que va recibiendo de la máquina. De esta comparación, surgen del microprocesador las órdenes a los grupos de válvulas, resistencias, bombas, motores, para que actúen o dejen de actuar de una forma determinada. El microprocesador dispone de una pantalla donde aparecen varias páginas y subpáginas, donde nosotros podemos cambiar los parámetros de consigna. La estructura de las pantallas varía según el proveedor de la máquina, o sea según la marca de la máquina, aunque todas guardan una similitud. Podemos poner como ejemplo las principales páginas y subpáginas: Definición del hardware. El hardware es la infraestructura del sistema de control que comprende las tablillas encargadas de almacenar el software, de registrar las señales de entradas y salidas, las señales de presiones de flujo y presión, la pantalla de control, la tablilla de comunicación, la tablilla DFE, etc.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 157 Definición de sistema hidráulico. El sistema hidráulico comprende todos los componentes importantes de las máquinas moldeadoras que son movidos por la fuerza hidráulica. El fluido hidráulico debe de transmitir potencia rápida y uniforme bajo las condiciones de operación Los sistemas hidráulicos que operan a presiones mayores a 1500 psi. y a volúmenes de bombeo altos (GPM). Puesto que el aceite hidráulico es esencialmente no comprensible, siempre toma cierta cantidad de espacio. De lo anterior podemos decir que es importante mantener un nivel de aceite mínimo del 80 % de la capacidad del depósito. En teoría no es lo mismo comprimir aceite, que comprimir aire, el aire es más fácil de comprimir, por lo tanto dificulta la transición de la presión, y una combinación de aceite hidráulico y aire nos dará como resultado una variación de la presiones. Para evitar esta condición debemos de mantener un nivel óptimo de aceite limpio. Más del 80 %de las fallas con el equipo de moldeo son relacionadas con la limpieza del aceite. Esquema de nivel de aceite hidráulico. Sistema hidráulico. Existe una gran variedad de sistemas según los fabricantes, solo daremos nociones de lo fundamental.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 158 Esquema de un circuito hidráulico Definición del diagrama hidráulico. Partimos de un depósito de aceite. Por medio de una bomba accionada por un motor eléctrico, absorbemos el aceite del depósito y lo mandamos con una presión determinada a un circuito cerrado con retornos al mismo depósito. Este aceite llega a una serie de electroválvulas direccionales, que como su nombre indica le dan una dirección. Definición de intercambiador de calor. Un intercambiador de calor es un dispositivo diseñado para transferir calor entre dos medios, que estén separados por una barrera o que se encuentren en contacto. Son parte esencial de los dispositivos de refrigeración, acondicionamiento de aire, producción de energía y procesamiento químico. Esquema de intercambiador de calor. Función del intercambiador de calor. Mantener la temperatura del aceite hidráulico (145ºF Máximo) de la maquina moldeadora. Definición de aceite hidráulico. Los aceites hidráulicos son líquidos transmisores de potencia que se utilizan para transformar, controlar y transmitir los esfuerzos mecánicos a través de una variación de presión o de flujo
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 159 Función del aceite hidráulico. Transmitir la potencia de un punto a otro. Lubricar y proteger contra herrumbre o corrosión las piezas del sistema. Suministrar protección contra el desgaste mecánico. Parámetros más importantes de la maquina moldeadora. Esquema de nivel y temperatura del aceite La temperatura del aceite y nivel son dos parámetros importante en una maquina moldeadora. Temperatura de funcionamiento. Influyen sobre las propiedades físicas y químicas del fluido. Las altas temperaturas condicionan la vida útil del fluido, su resistencia de película, su viscosidad, etc. La temperatura baja puede presentar problemas debidos a dificultades en el bombeo. Rango de trabajo del aceite hidráulico es de mínimo 100°F a máximo 145°F. Definición de la ley de Charles. Es Importante la temperatura en el uso del aceite, puesto que temperaturas demasiados elevadas (mayor de 145° F) provocan un deterioro prematuro del fluido, además de incrementar el volumen del aceite ocasionando una sobrepresión en las mangueras del sistema hidráulico de la maquina moldeadora. La máquina interpreta la sobrepresión de aceite con el volumen de aceite que le está mandando la bomba hidráulica para realizar una función determinada, mando una señal a la bomba para disminuir el volumen de aceite y esta disminución de volumen de aceite se refleja como una pérdida de presión que impacta en el llenado de la pieza moldeada o funcionamiento de la maquina La relación entre temperatura, volumen y presión de un gas podemos calcularla por la ley de Charles. Esquema de la ley de charles
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 160 Importancia de un aceite limpio. La presencia de partículas de desgaste en el aceite hidráulico causa la mayoría de las averías hidráulicas. El uso de un filtro de aceite hidráulico de gran rendimiento de filtrado es importante para proteger el sistema hidráulico de un desgaste innecesario Esquema de aceite sucio y limpio Importancia de la viscosidad del aceite. La viscosidad del aceite hidráulico es capaz de afectar severamente la presión de inyección. Los aceites hidráulicos, su viscosidad (fluidez) disminuyen con el incremento de temperatura. La disminución en la viscosidad del aceite por lo general afecta los ajustes de la presión, esta se desarrolla con mayor rapidez en las líneas hidráulicas, por lo que las válvulas de control de la presión se abren prematuramente. Las máquinas de moldeo por inyección vigilan o controlan la temperatura del aceite. Cuando se prende una maquina moldeadora la bomba hidráulica hace circular el aceite por el sistema hidráulico para que de esta manera generar fricción en el aceite que servirá para calentarlo. Por esta razón cuando se prende la maquina moldeadora pareciera que esta sobre revolucionada la bomba, pero una vez que el aceite llega a su temperatura de trajo (100° a 105° F) la bomba hidráulica bajara sus revoluciones. Reflexión. Deberemos de considerar la calidad de las primeros ciclos de moldo, porque estas piezas se moldean cuando la temperatura del aceite hidráulico y unidad de inyección en están en proceso de estabilización. Normalmente se recomienda mandar al scrap las primeras piezas moldeadas. Lo que si debemos de hacer no considerar para muestreo de calidad los primeros tiros, si no dejar que la maquina moldeadora corra por lo menos de 5 minutos (De moldeo continuo) para que las temperaturas estén bien estabilizadas y nos reflejen el comportamiento real de las piezas moldeadas.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 161 Nota: Las fugas de aceite nos impactan en el nivel de aceite y por lo tanto en el funcionamiento de la maquina moldeadora y un mal funcionamiento de la maquina nos dará piezas de dudosa calidad. Esquema de servo válvulas mangueras y pistón Esquema de cómo encontrar fuga de aceite. Para la selección del lubricante. Los diferentes tipos de bombas y sus requerimientos de viscosidad. Existen tres tipos de diseños de bombas utilizados en sistemas hidráulicos: álabes o paletas, pistones y engranes (internos y externos). Cada uno de estos tipos de bombas es utilizado para cierto desempeño y operación. Cada tipo de bomba debe considerarse por separado para la selección del lubricante adecuado. RANDO ® HD. Proporciona excelente protección anti desgaste, inhibición de la oxidación y la corrosión, supresión de la espuma y la aireación. RANDO HD ISO 10 y 22 puede utilizarse como lubricante del eje donde el aceite libre de zinc no es un requisito. RANDO HD ISO 32, 46 y 68 están diseñados para las bombas de paleta, pistón o tipo de engranaje y compresores de pistón de cargado ligero.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 162 RANDO HD ISO 100, 150 y 200 se recomiendan para aplicaciones donde inhibición la oxidación AGMA y oxidación aceites son necesarios. Moldeadora Cincinaty. Tipo de aceite rando 68 Moldeadora Autojector. Tipo de aceite rando 68 Moldeadora Engel. Tipo de aceite rando 46 Moldeadora Newbury. Tipo de aceite rando 46 Moldeadora Boy. Tipo de aceite rando 46 Moldeadora Battenfeld. Tipo de aceite rando 46 Esquema de tipo de aceite de acuerdo a la marca de la moldeadora Esquema de función del aceite en una maquina moldeadora Esquema de análisis de aceite Nota:
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 163 Cuando se pone aceite por primera vez a una maquina moldeadora nueva, se tiene que poner filtros de aceite nuevos. Esquema de condiciones para ideales para cambio de aceite Esquema de vida útil dl filtro del aceite hidráulico Definición de capacidad de plastificación. Es la cantidad máxima en granos o kilogramos de material que la unidad de inyección puede fundir e inyectar en un disparo. Esquema de cantidad de plastificación Capacidad de prensado. Es la fuerza máxima de cierre dada en toneladas, que la platina móvil es capaz de ejercer sobre el molde. Calculo de fuerza de cierre. Se explica uno de los métodos de cálculo para hallar la fuerza cierre de la máquina para cerrar el molde. Definiciones. APC. Área de la cavidad Llenar de plástico hasta la altura de la garganta posteriormente inyectar en vacio, pesar la purga
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 164 APE Área del esqueleto. AT. Área total. N. Número de cavidades. F. Fuerza de cerrado (Tm). Esquema de área proyectada Cálculo área proyectada de la pieza moldeada. Circulo de diámetro de 3” Nota: Definición de radio es la mitad del diámetro. Fórmula para calcular el área de un círculo es: A= ¶ 2 A = 3.1416 (1.5) 2 A =3.1416 (2.25) A= 7.06” pulgadas cuadradas A= (7.06) (4) A = 28.27 pulgadas cuadradas Donde 4 es el número de cavidades. Calculo del área proyectada del esqueleto. Rectángulo grande de .250” x 8” A= b x a A= (.250”) (8”) A= 2” pulgadas cuadradas Rectángulo chico de .187” x 4” A= b x a A= (.187”) (4”) A= .748” pulgadas cuadradas Sumatoria de áreas. Área de la piezas moldeadas + Áreas del esqueleto = Área total 28.27” + 2” + .748” = At = 31.01” pulgada cuadrada
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 165 Se calcula la fuerza de cierre requerida para este molde. Fuerza de cierre = AT x 3 Fuerza de cierre = 31.01 x 3 Fuerza de cierre = 90.03 Toneladas Nota: Una constante para calcular la fuerza de cierre es que por cada pulgada cuadrada o centímetro cuadrado, se requiere de 3 toneladas de fuerza de cierre. Esquema de fuerza de cerrado Nota: El aplicar una fuerza de cerrado de moldes alta y combinado con velocidad de cerrando fuerte ocasionan daños a las líneas de agua de las cavidades teniendo el problema de fuga de agua en el molde. Esquema de líneas de agua en el molde Para calcular el peso estimado de un molde. Primer paso. Calcular el área del molde. Área del molde (Am)= Ancho x largo x Alto Esquema de dimensiones del molde Ejemplo: Dimensiones del molde: Ancho de 10”. Largo 5”. Alto 30” Am = (10”) (5”) (30”) Am = 1500” ² pulgadas cuadradas
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 166 Segundo paso. El área del molde se debe de multiplicar por la densidad del acero. Densidad del acero es Fórmula para calcular el peso del molde. Peso del molde (Pm)= Área del molde x Densidad del acero Pm= (1500”²)(.283 lb./in³) = 424.5 libras Factor de conversión de para convertir libras a kilo es: .454 (424.5 libras)(.454) = 192.72 Kilos Definición de luz de día. La luz de día es la distancia máxima de abertura de la prensa .283 lb./in³ Acero 2.7 grs./cm³ Acero 7.8 grs./cm³ Aluminio Claro de abertura
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 167 Esquema de luz de día. Esquema de torque manual para apretar tornillos de la platina Definición del área de la platina. Es el espacio útil considerado entre las barras de las platinas para instalar el molde Esquema del área de la platina Definición de manómetro. Los manómetros son dispositivos especialmente diseñados para la medición de la presión en un fluido. Existen diferentes tipos de manómetros entre los cuales se encuentran. El tubo de Bourdon. Es un tubo de sección elíptica que forma un anillo casi completo, cerrado por un extremo. Al aumentar la presión interior del tubo, este tiende a enderezarse y el movimiento es transmitido a la aguja indicadora, por un sector dentado y un piñón. Elemento en espiral. Se forma arrollando el tubo de Bourdon en forma de espiral alrededor de un eje común, y el helicoidal arrollado más de una espira en forma de hélice de esta forma se proporciona un desplazamiento mayor. Diafragma. Consiste en una o varias cápsulas conectadas entre sí por soldadura, de forma que al aplicar presión, cada cápsula se deforma y la suma de los pequeños desplazamientos son amplificadas por un juego de palancas. A B 2/3 L A 2/3 L B
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 168 El fuelle. Es parecido al diafragma compuesto, pero de una sola pieza flexible axialmente, y puede dilatarse o contraerse con un desplazamiento considerable. Esquema de manómetros Definición de manómetros con glicerina. Este tipo de instrumentos funcionan de la misma forma que un manómetro convencional, pero con la diferencia de que poseen glicerina. La función de la glicerina es proteger el mecanismo interno del manómetro. Este relleno brinda estabilidad a la aguja indicadora, una vez que el instrumento ha sido instalando en zonas de vibraciones o donde se realizan cambios bruscos de presión. Hay que llenar la caja aprox. 90 – 95 % del volumen y tras finalizar el llenado es necesario dejar “respirar” el manómetro durante un momento antes de recolocar el tapón. Esquema de llenado de glicerina en un manómetro Definición de traductor de presión. Un transductor de presión, a veces llamado transmisor de presión, es un transductor que convierte presión en una señal eléctrica analógica. Los transmisores de presión se utilizan para el control de sistemas de presión, como por ejemplo, las presiones de funcionamiento de una maquina moldeadora de tipo hidráulica. Esquema de un traductor de presión. (1) Resistencia (2) Resorte (3) Fuelle
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 169 Definición de LVDT. Es un tipo de transformador eléctrico utilizado para medir desplazamientos lineales. Esquema de LVDT Definición de limit switch. Estos elementos, son interruptores que al ser accionado mecánicamente, operan contactos eléctricos. La posición inicial de estos elementos, es cuando no hay una fuerza externa que actúe sobre ellos. Una vez que son actuados, retorna a su posición original cuando cesa la fuerza externa. Esquema de limit switch Esquemas de limit switch en una maquina moldeadora
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 170 Definición de interlock. Los últimos estándares de seguridad funcional se concentran en la necesidad de obtener una tolerancia a cero fallas de funcionamiento. Esquema de funcionamiento de interlock de seguridad Requisistos de seguridad para maquinas de moldeo por inyección. Norma de seguridad para maquinas americanas. SI/PLASTICS B151.1 Norma de seguridad para maquinas europeas. EN 201 Mounting guard. (Guardas) Interlocking mold motions. (No permitir la operación de la maquina cuando esta en modo automatico o semi) Electrical safety. (Seguirida en componentes electricos) Warning signs. (Señales de avertencia alamas luminosa o sonoras) Operation instrucions and manuals.(Manual de operación y de funcionamiento). Como verificar el buen funcionamiento del equipo.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 171 Para que la maquina moldeadora realice los parámetros de set-up deberá de realizar y medir funciones como presión, velocidades, distancias, temperaturas y revoluciones por minuto. Estos son realizados de la siguiente manera. M edición de presión. Traductor de presión. Genera señal Pantalla Medición de distancia. LVT. Genera señal Pantalla Revoluciones por minuto. Tacómetro. Genera señal Pantalla Medición de Temperaturas Termocoples. Genera señal Pantalla Nivel de aceite. Sensor de nivel Genera señal Pantalla Menú Alarmas Alarmas Genera señal Pantalla Reflexión. Yo entiendo como operar y programar la maquina moldeadora, la maquina moldeadora podrá realizar los parámetros de set-up que se están programados. Yo entiendo a la maquina moldeadora, la maquina me entiende a mí. Como verificamos el buen funcionamiento de los componentes anteriores. Traductor de presión. Manómetro. LVDT. Regla
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 172 Tacómetro. Tacómetro portátil Controlador de temperatura Termómetro Sensor de nivel Indicadores de nivel visual Sensor de nivel Indicadores de nivel visua Para que nos sirven estos controladores. Función de LVT en unidad de inyección. Posición al frente y atrás del tornillo de la unidad de inyección. La posición de la unidad de inyección. Función de LVT en unidad de prensa. Distancia de cerrado y abertura del molde. Posición de los pines expulsores. Función del Traductor de presión en la unidad de inyección. Controlar las presiones realizadas en la unidad de inyección tales como, presión de inyección, presión de sostenimiento y back presure. Traductor de presión en el área de prensa. Presión de cerrado y abertura de moldes. Presión de pines expulsores. Función de los controladores de temperatura. Control de temperatura de la unidad de inyección. Control de temperatura del sistema de Hot runer. Control de temperatura del aceite.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 173 Control de temperatura del calentador de agua. Control de temperatura del secador de plásticos. Esquema de pantalla de dialogo de máquina moldeadora Unidad de inyección
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 174 Definición de resistencias. Son cinchos metálicos que nos ayudan a mantener la temperatura en la unidad de inyección, estos aportan el calor necesario para calentar la unidad de inyección cuando se arranca una máquina moldeadora. Esquema de resistencias. Importancia del buen funcionamiento de las resistencias. Las resistencias son las bandas calefactora que aportan el 25% del calor al plástico para fundir la plástico dentro de la unidad de inyección. Watts. Ohm Diámetro interior. Ancho. Datos para solicitar una resistencia
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 175 Las resistencias deberá de estar bien sujetas a la unidad de inyección, si esta condición no se cumple entonces una parte del calor proveniente de la resistencia calienta al aire y por lo tanto tenemos una pérdida de calor al momento de calentar la unidad de inyección. La resistencia deberán de cubrir al 100% la longitud de la unidad de inyección, si esta condición no se cumple deberán de estar todas las resistencias separadas la misma distancia. Esquema de resistencias Todas las resistencias deben ser del mismo voltaje y watts. Esto es con la finalidad de tener un calentamiento uniforme de cada una de la zona, que conforma cada una de la zona de la unidad de inyección. Ejemplo: Zona de la nariz Zona frontal Zona media Zona trasera Watts 800 Watts 1200 Watts 800 Watts 1200 Ohm 1200 Ohm 1200 Ohm 1400 Ohm 1200 En este caso se puede observar que la resistencia de la zona media es de menor Ohm, ocasionando un calentamiento más lento, y por lo tanto una variación de temperatura en esta zona con relación a la zona frontal y trasera, teniendo como consecuencia variación en la fluidez del polímero. Lo mismo ocurre cuando tenemos una resistencia más grande. Esta variación de temperatura afecta el ordenamiento de la estructura molecular del polímero afectando directamente en la fluidez del plástico. La estructura molecular del polímero a medida que avanza en la unidad de inyección de la parte trasera a la parte frontal, su estructura molecular se calienta y al
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 176 calentarse se va desenredando permitiendo una mejor fluidez para tener un buen llenado de la cavidad. Esquema de calentamiento del plástico Esquema de resistencia sellada y convencional Definicion de cinta de aislante. La cinta es usada principalmente para aislar cables eléctricos, es capaz de resistir, humedad y alto voltajes. Esta cinta está fabricada de PVC. El PVC ha sido elegido por ser de un material de bajo costo, flexible y tener excelentes propiedades de aislante eléctrico, aunque posee la desventaja de endurecerse con el tiempo y el calor. Representación gráfica de cinta de aislar Definición de cinta aislar de alta temperatura. Cinta Material Caucho de silicona, Voltaje Máximo 35000, temperatura de Desempeño Hasta 356 ºF, Estas resistencias Son fáciles de incendiar
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 177 Representación gráfica de cinta aislar de alta temperatura. Importancia de un buen funcionamiento del controlador de temperatura. El buen funcionamiento de las resistencias, termocoples y controladores de temperatura de la unidad de inyección nos garantizara una buena fluidez del plástico. El mal funcionamiento de los elementos anteriores no nos permitirá tener un buen control de la fluidez del plástico, ocasionando variación en el llenado de las cavidades, presentándose problemas como piezas incompletas, acabado pobre y variación dimensional de la pieza moldeada. Se deberá de saber qué tipo de termocoples es el adecuado para cada máquina de moldeo, normalmente es termocoples tipo J, pero también algunas marca de moldeadora utilizan el tipo K. Para saber qué tipo de termocoples utiliza una máquina de moldeo se deberá de consultar con el manual de operación de la máquina de moldeo. Esquema de tipos de termocoples Definición de colchas térmicas. El uso de colchas térmicas para mantener un calor uniforme en la unidad de inyección es considerada una buena opción para mantener una temperatura estable y reducir costo de luz Colcha térmica de alta temperatura puede ayudar, mantas de aislamiento térmico, puede ofrecer excelente ahorro de hasta un 45% del consumo electricidad. Ventajas de utilizar colchas térmicas. Las colchas térmicas permitirán ahorrar la energía eléctrica 25%-45% del consumo de electricidad de la unidad de inyección.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 178 Mejorar la calidad de la inyección de alta precisión, reduciendo los defectos en las piezas moldeadas relacionadas con el cambio de temperatura del medioambiente y la influencia del viento (Ductos de ventilación) Reducir la temperatura de la inyección de talleres. Los empleados de mejorar el entorno de trabajo. Esquema de colchas térmicas (Termal Insultaron) Esquema de mala ubicación de máquina de moldeo Esquema de medidor de húmeda y temperatura Definición de perfil plano. Puede ser usado cuando el tamaño de la inyección esté en un rango de 20% a 40% de la capacidad del barril.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 179 Esquema de perfil plano Definición de perfil ascendente. Un perfil ascendente es aceptable cuando el tamaño de la cantidad inyectada corresponde a menos de 30% de la capacidad del barril. Esquema de perfil ascendente Definición de perfil con giba. Un perfil con giba es una solución muy buena cuando el tamaño de la inyección está en el rango de 25% a 50% de la capacidad del barril. Esquema de perfil de giba Definición de perfil descendente. Este perfil de temperatura es muy recomendable para las resinas que son sensibles a la temperatura.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 180 Esquema de perfil de descendente Definición de soak time Cuando una unidad de inyección es prendida el termocoples detecta la temperatura de calentamiento en la mitad del espesor del barril. Esto no significa que el 100% del espesor del barril este caliente. El soak time es tiempo que una vez que el termocoples detecte la temperatura del barril tardara el calor en disiparse en 100% del grosor del barril Normalmente es de 15 a 30 minutos. Nota: El objetivo final de seleccionar un perfil de inyección es tener piezas moldeadas bien y cumplir con los estándares de calidad del cliente. Esquema de objetivo final de los perfiles de inyección Temperatura de la garganta de la unidad de inyección. La función de la garganta es precalentar al plástico que entra proveniente de la tolva de alimentación, hacia la unidad de inyección. Cuando la temperatura en la zona de garganta es muy alta provocara que el plástico se aglomere en la entrada de la garganta provocando tapones de plásticos que impiden el paso total o parcial hacia el interior de la unidad de inyección, otro problema que se puede presentar es que el plástico se empiece a derretir o plastificar desde la entrada de la unidad de inyección provocando una degradación del plástico. La temperatura máxima que se debe trabajar en la zona de la garganta es de 145° F.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 181 Esquema de la temperatura dela garganta Teoría de la vida útil de la viscosidad. El plástico cuando entra a la unidad de inyección pasara del estado sólido al estado líquido, por lo tanto tendremos un cierto tiempo para inyectar el plástico que se encuentra en la unidad de inyección y llenar las cavidades, antes que este se vuelva a solidificar o degradar. Este tiempo está entre los 3 a 12 minutos de tiempo de residencia y dependerá del tipo de plástico, temperatura de la unidad de inyección y tiempo de residencia. Esquema de teoría de la viscosidad Esquema de Reloj de tiempo de residencia.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 182 Nota: Los tamaños de inyección muy pequeños, que utilizan menos del 20% de la capacidad del cañón, a menudo conducen a largos tiempos de residencia, lo que a su vez conduce a la degradación del polímero y al control deficiente del proceso. Además, los husillos grandes suelen significar una menor capacidad de presión en el material. Las inyecciones de gran tamaño, que utilizan más del 65% de la capacidad del cañón, tienden a tener problemas de calidad de la plastificación como falta de fusión, uniformidad pobre de fusión, y tiempos largos de recuperación del husillo. Cálculo del tiempo de permanencia. Esquema de cálculo de tiempo residencia. Definición de máximo tamaño de disparo. La capacidad de plastificación de la unidad de plastificación vendrá determinada por la longitud de la misma y de su valor L/D. Calculo del Porcentaje de utilización de maquina moldeadora. Peso de la pieza moldeada: 47 gramos. Numero de cavidades: 1 cavidades (1 x 47 = 47 grs.) Peso del esqueleto: 3 gramos Total: 50 gramos. La capacidad de plastificación de la unidad de inyección es de 155 gramos. La pieza moldeada pesa 50 gramos 155 100 % 50 X
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 183 Obtenemos que estamos utilizando un 78 % de la capacidad de plastificación de la máquina. Esquema dé % de utilización de unidad de inyección Porcentaje de aprovechamiento de utilización de la unidad de inyección. 10 % – 20 % Bajo. 20 % – 80 % Ideal. 80 % – 100 % No recomendado. Calculo de tiempo de residencia del plástico dentro de la unidad de inyección. Esquema de fórmula para determinar el tiempo de residencia Esquema de unidad de inyección El tiempo de residencia es un factor que es determinante en la calidad del proceso en tanto que puede afectar a las propiedades del material, y por tanto, a las piezas moldeadas. Cuando se produce un defecto en el proceso, normalmente centramos la búsqueda de la causa en múltiples posibles causas, tales como, parámetros de inyección, secado del material, diferencias de características del material, estado del molde, sistema de refrigeración.. Tiempo de residencia = Capacidad de Plastificación del barril Peso de la pieza y esqueleto x Tiempo de ciclo 60 0 a 7 minutos Bueno 7 a 9 minutos precaución 9 a 12 minutos malo
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 184 Sin embargo, existe un factor que a veces pasa desapercibido en la búsqueda de la causa raíz del problema. Se trata del tempo de residencia. Tiempo que no controlamos directamente y que algunos llaman “El parámetro oculto". Algo importante que recordar. Cuando se presenta un problema con las piezas moldeadas, lo primero que deberíamos de hacer es purgar la unidad de inyección en vacío y de esta manera tendremos plástico fresco para iniciar el análisis del problema. Se trata de una relación inversa tiempo-temperatura. A mayor temperatura menor tempo de permanencia disponible para procesar el plástico antes de que entre en zona de degradación. Entrar en la fase de degradación térmica del material por exceso de tempo de residencia provoca una serie de consecuencias. Inicialmente tendremos una pérdida de propiedades del material por pérdida de peso molecular y degradación de los aditivos de la formulación. Podremos observar también un aumento de la fluidez del material, consecuencia esta también de la degradación molecular producida. Esto puede provocar, rebabas, gases, marcas de expulsión. Generalmente cuando hay un defecto en las piezas procesadas, el ingeniero de proceso mira en múltiples direcciones buscando la causa, cuando esta podría estar en el tiempo de residencia excesivo. Los defectos típicos que puede provocar un exceso de tiempo de permanencia pueden ser. Colores de los plásticos al degradarse. Tipo de plástico Color del plástico degradado Poliuretano. Amarillo Policarbonato. Negro / amarillo Polietileno. Negro Nylon. Blanco (Nylon de Color Negro) / Amarillo. (Nylon de Color Blanco) Defectos de moldeo por tiempo de residencia alto.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 185 Esquema de rebaba Esquema de piezas quemadas Esquema de piezas con fragilidad Esquema de decoloración Esquema de puntos negros Definición de unidad de unidad de inyección. Es a parte de la máquina de moldeo, donde el plástico proveniente de la tolva entra a la unidad de inyección en estado sólido, se plastifica, se mezcla y una vez plastificado se procede a inyectar dentro del molde para obtener piezas moldeadas.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 186 Esquema de unidad de inyección. Componentes de la unidad de inyección. Esquema de componentes de la unidad de inyección Definición de adaptador. (End cap) Es un adaptador que por un extremo se sujeta al barril y por el otro extremo se enrosca la nariz. Esquema de End cap y set de ensamble. Componentes de la unidad de inyección Tornillo Barril Válvula Check Adaptador (End cap Nariz) Punta o Tip
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 187 Esquema de frecuencia de apriete de los tornillo y torque de apriete Esquema de torque Nota: Los tornillos que trabajan en ambiente caliente se deben de aplicar anti seize esto evitara la oxidación de los tornillos, por lo tanto facilitando el quitar los tornillos para realizar labores de mantenimiento a la unidad de inyección y de esta manera evitaremos severos daños por tornillos capados. Esquema de anti seize
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 188 Definición de nariz. La nariz es la punta de la unidad de plastificación y provee un puente para que el plástico proveniente de la unidad de inyección pueda ser inyectado dentro del molde. Esquema de nariz con Tip nariz de una pieza Definición de Tip. La boquilla es la parte interna de la punta de la unidad de inyección, al frente del cañón que se maneja de manera independiente a la unidad de inyección por la importancia de la calidad de la masa fundida a la entrada al molde. Hay varios tipos de diseños de boquillas que se usan comúnmente en el moldeo por inyección.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 189 Esquema de los distintos tipos de Tip. Esquema de las medidas principales de un Tip Esquema de gauges para medir el diámetro interno del Tip Esquema de gauges para medir radio externo del Tip Nota: A mayor desgaste del diámetro interno menor presión. Esquema de desgaste en el Tip Diámetro interno de un tip
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 190 Defecto de moldeo de líneas de flujo por diámetro del tip desgastado Nota: En Estados Unidos se considera estándar un radio esférico de la boquilla de 12.7 a 19 mm (1/2 a 3/4 de pulgada). En Europa se proponen radios de 10, 15, 20 y 35 mm. Esquema de asentamiento de Tip en el molde Esquema de fuga de plástico por mal alineación del tip y molde Definición de husillo El husillo de extrusión es básicamente un tornillo de Arquímedes fijado por un extremo a un motor que lo hace girar a una velocidad angular previamente decidida en los procesos de moldeo por inyección y extrusión. Esquema de husillo Radio no ideal Radio Ideal
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 191 Definición de tornillo. (Husillo) También conocido como tornillo reciprocante por sus dos funciones que la de plastificación del plástico (El plástico dentro del tornillo pasa del estado sólido a líquido) El tornillo de inyección del plástico sirve para tomar los gránulos fríos de la tolva (transportar), llevar y compactar el material en la zona de transición, des gasificar y fundir (plastificar) el material en la unidad de inyección y bombearlo a la zona de homogenización. Su principal función es alimentar de plástico la unidad de inyección, fundirlo a una temperatura homogénea, y realizar una mezcla del color, para posteriormente ser inyectado el plástico dentro del molde y mantener la presión una presión tal que el plástico dentro del molde se enfrié. Definición de un tornillo de uso general. Un tornillo de "propósito general" de diseño se pretende que tienen la capacidad de procesar una amplia gama de polímeros igual de bien. Por el contrario, un tornillo de propósito general, el diseño no puede procesar de manera efectiva cualquier polímero. Esquema de tornillo de uso general Cuáles son las características de un tornillo especial. Específicamente varia la geometría de las crestas del tornillo, el factor de compresión, que es la profundidad de las cresta del tornillo, esta características se ajustan de acuerdo al tipo de resina y aditivos.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 192 Esquema de tornillo especial Observación: Los problemas de recuperación de tornillos requieren un diseño especial de tornillos En el moldeo por inyección, la penalización por usar un tornillo de propósito general en una aplicación que tiene requisitos especiales a menudo toma la forma de tiempos de ciclo más largos. Los diseños de barrera pueden ayudar. El tiempo de recuperación es el tiempo que tarda el tornillo en girar y retroceder nuevamente hacia atrás para cargar el siguiente tamaño de disparo. Este tiempo de cargar un nuevo tamaño de disparo, tiene lugar durante la fase de enfriamiento. Una regla general común es que el tiempo de recuperación debe ser 1 o 2 segundos menor que el tiempo de enfriamiento establecido. Si el tiempo de recuperación excede este tiempo de enfriamiento, el ciclo general de la máquina aumenta. Esquema de comparación de tornillo Cómo el tornillo de barrera reduce el tiempo de recuperación Un tornillo puede generar altas temperaturas de fusión, lo que a su vez prolonga el tiempo de enfriamiento. El polímero que finalmente se inyecta en el molde desde un tornillo estándar puede contener gránulos no fundidos o presentar variaciones de temperatura o viscosidad.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 193 La razón principal para usar un tornillo de barrera en lugar de un tornillo estándar es tener una temperatura de la reina más uniforme. Esquema de un tornillo de barrena (Tornillo especial) Esquema de la zona del tornillo Definición de la zona de alimentación o traslado del tornillo. Es la zona por donde el material en forma de pellet es alimentado hacia el frente de la unidad de inyección. La parte de atrás del tornillo localizado abajo de la garganta de enfriamiento, la profundidad del vuelo es mayor en esta sección. Permitiendo el plástico a mayor cantidad de partículas de plástico. Definición de la zona de transición o compactación. Zona donde se produce una disminución de la profundidad en el interior del filete provocando una compresión del material progresiva. Esto provoca calor por fricción y cizalla. Esto ayuda en la fusión del material y por tanto se produce también un aumento del volumen específico.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 194 Definición de la zona plastificación o homogenización. Zona donde se produce la mezcla y homogeneización final de la masa fundida. Esquema de un tornillo de inyección de plástico Nota: Las dimensiones ideales de cada una de estas zonas variará en función del tipo de termoplástico utilizado, variando sobre todo la zona de compresión. En materiales semicristal nos la longitud de esta zona será más corta que en materiales amorfos. Definición de profundidad de la cresta en la zona de Alimentación. Es la distancia entre el extremo del filete y la parte central o raíz del husillo. En esta parte, los filetes son muy pronunciados con el objeto de transportar una gran cantidad de material al interior del tornillo. Definición de profundidad de la cresta en la zona de Descarga o Dosificación. En la mayoría de los casos, son muchos menores a la profundidad de filete en la alimentación. Ellos tienen como consecuencia la reducción del volumen en que el material es transportado, ejerciendo una compresión sobre el material plástico. Esta compresión es útil para mejorar el mezclado del material y para la expulsión del aire que entra junto con la materia prima alimentada. Relación de Compresión. Como las profundidades de los álabes no son constantes, las diferencias que diseñan dependiendo del tipo de material a procesar, ya que los plásticos tienen un comportamiento distinto al fluir. La relación entre la profundidad del filete en la alimentación y la profundidad del filete en la descarga, se denomina relación de compresión. Definición de desgaste corrosivo. Cuando se procesan compuestos que tienen la tendencia a adherirse a las superficies metálicas.
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 195 La masa fundida una vez adherida a la pared del tornillo, provoca una degradación, la cual tiene el efecto corrosivo que genera el ataque al metal. En el caso del procesamiento de compuestos de PVC, éste se degrada severamente genera ácido clorhídrico, de alto poder corrosivo. Para el caso de la transformación del PVC, las superficies metálicas de husillos tienen recubrimientos especiales. Esquema de desgaste corrosivo Definición de desgaste abrasivo. El desgaste abrasivo es causado por el uso de rellenos o cargas en los polímeros, tales como, carbonato de calcio, talco y otros. Este desgaste se observa especialmente en los filetes y en la raíz del husillo. Esquema de desgaste abrasivo Nota: El desgaste o claro de luz entre el diámetro externo del tornillo y el diámetro interno del barril no deberá ser mayor a 0.018in Observación. Esquema de desgaste abrasivo con nylon con 50% de fibra de vidrio trabajando 24/7 tiene una vida útil de 63 dias. Normalmente el porcentaje de fibra de vidrio es 13% a 33% con una durabilidad del tornillo trabajando 24/7 18 meses. Esquema de tornillo con desgaste abrasivo
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 196 Definición desgaste Adhesivo. Adhesivo se debe al contacto de metal con metal, este contacto se debe a una deformación del husillo y esta deformación genera fricción o desgaste entre el diámetro interior de barril y el diámetro exterior de husillo. Esquema de desgaste adhesivo Nota del desgaste adhesivo. Es muy común que los departamentos de mantenimiento usen un soplete de acetileno como parte del procedimiento de limpieza del tornillo. Esto es un gran error. Los husillos de plastificación se fabrican con gran precisión La mayoría de las tolerancias en el tornillo son de ± 0,001 in. (0,025 mm). Los husillos son rectos a aproximadamente 0,004 in. (0,1 mm) y tienen un acabado muy pulido. El uso de un soplete no sólo afectará estas tolerancias estrechamente mecanizadas, sino que puede destruir las propiedades metalúrgicas del metal base. Esquema de desgaste adhesivo Esquema de piezas contenidas por metal Esquema de kit de limpieza para unidades de inyección
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 197 Esquema de limpieza de unidad de inyección Factores que ocasionan el desgaste de la unidad de inyección. La unidad de inyección tornillo y barril está sometido a un gran desgaste por parte del termoplástico procesado. Este desgaste es el resultado de diferentes causas o variables, por ejemplo: Material del que está construido el conjunto husillo / diámetro Diseño del husillo Parámetros de inyección Tipos de materiales procesados (retardarte de llama, refuerzos) Los cilindros y husillos más utilizados son con acero nitrurado con capa dura superficial de un espesor de entre 0,4 a 0,5 mm. Fórmula para calcular el factor de compresión. Ejemplo: Relación de compresión.= Profundidad de la cresta en el área de alimentación Profundidad de la cresta en el área de homogenización
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 198 Definición de relación de comprensión. Relación de compresión Baja para plásticos que se moldean entre un rango de temperatura de 350º a 410º F. Relación de compresión de 1.5 a 2.5 Plásticos blandos y elásticos que se moldean a una temperatura entre los 350°F a 430°F Relación de compresión Media para plásticos que se moldean entre un rango de temperatura de 390º a 430º F. Relación de compresión de 2.5 a 3.0 Plásticos comerciales que se moldean a una temperatura entre los 390°F a 430°F Relación de compresión Alta para plásticos que se moldean entre un rango de temperatura de 490º a 550º F. Relación de compresión de 3.0 a 5.0 Plásticos de ingeniera que se moldean a una temperatura entre los 490°F a 600°F Recomendación. Procesar plástico duro en un tornillo con baja relación de compresión ocasionara que el tornillo se quiebre. Procesar plástico blando en un tornillo con alta relación de compresión ocasionara que el plástico se degrade. Los tornillos de uso general traen un factor de compresión a la media que permite procesar plásticos blando y duros, nada más que debemos de tener en cuenta que el material o acero con que está fabricado el tornillo y el barril varía de acuerdo al tipo de plástico que se procesara. Acero para plásticos de tipos elastómeros o comerciales acero H-13 o D-2 Acero para plásticos de ingeniera acero CPM-9 Relación de compresión = .300 .120 = ran sfer enci a por pre sion 2. 5: 1
MOLDEO PARA ADMINISTRATIVOS 199 Esquema de escala de durezas Nota: La dureza promedio de un tornillo o barril de una unidad de inyección es de 52 a 64 Rc También se deberá de tomar en cuenta el acabado de la unidad de inyección Que puede ser Cromado, nitrurado o carburado de acuerdo al tipo de plástico a procesar para evitar desgaste corrosivo y abrasivo A mayor profundidad de la cresta de la cresta del tornillo en el área de alimentación este podrá procesar plásticos más duros. Formula de relación L/D. Longitud del área de la cresta Longitud total del tornillo Relación L/D Longitud del área de la cresta Diámetro del tornillo = 1000 mm 50 mm = L/ D = 20: 1