Métodos de procesamiento para suspensiones de fibra corta Parte 1

El proceso de transporte que subyace en estos métodos es el flujo de la resina con fibras discontinuas.

Los tres procesos que engloban este principio son inyección por moldeo, extrusión y moldeo por compresión.

 

1)   Moldeo por inyección

Es el proceso de producción mas utilizado para la manufactura de productos termoplásticos con un alto volumen de producción.

Se parte de material en la forma de pellets (resina mas fibras cortas), que es cargado en la tolva (Hopper, en inglés) (que puede ser calentado con aire caliente para secar el material) y calentado eléctricamente. Luego, estos pellets son dirigidos hacia el cañón que contiene el tornillo rotante.

Las funciones del tornillo son:

  • mezclar la resina con el refuerzo
  • generar calor por fuerzas de corte del material viscoso contra el barril, el cual funde la resina.

En realidad, el material se funde producto de  una combinación del calor desde el cañón y el proceso de corte del tornillo.

Los equipos más recientes son del tipo de tornillo reciprocante. Al aumentar la presión en la entrada del molde, el tornillo rotatorio comienza a moverse hacia atrás, bajo presión, hasta una distancia predeterminada. Este movimiento controla el volumen de material por inyectar. A continuación, el tornillo cesa de girar y es empujado hidráulicamente hacia delante, forzando al plástico fundido a la cavidad del molde. Las presiones de moldeo por inyección suelen ser de 70 a 200 MPa.

Los productos característicos del moldeo por inyección son: tazas, recipientes, cajas, mangos de herramientas, perillas, componentes electrónicos, juguetes y conexiones de plomería. Para los polímeros termoplásticos, los moldes están relativamente fríos, pero los termorrígidos son moldeados en moldes calentados donde se efectúan la polimerización.
En cualquier caso, y después de que la pieza se enfrió (termoplástico) o curó (termorrígidos), se abre el molde y se expulsa la pieza. A continuación, se cierra y el proceso se repite de forma automática. También, los elastómeros se moldean por inyección.

Para adaptarse al diseño de piezas, los moldes pueden tener varios componentes: canales de colada, núcleos, cavidades, canales de enfriamiento, insertos, pernos de expulsión y expulsores. Hay tres clases básicas de moldes:

  • El molde de canal frio (corredor o distribuidor) y dos placas (es el diseño más sencillo).
  • El molde de canal frio y tres placas, en el que el sistema de canales es separado de la pieza cuando se abre el molde.
  • El molde de canal caliente (sin canal) en el que el plástico fundido se conserva en un canal con la placa caliente.

En los moldes de canal frío, el plástico solidificado en los canales que van del extremos del barril a la cavidad del molde, se debe eliminar, casi siempre recortándolo. Estos recortes se pueden trozar y reciclar. En los moldes de canal caliente, que son mas costosos, no hay puertas, canales ni mazarotas fijos a la pieza moldeada. Los tiempos de ciclo son más cortos porque solo se tiene que  enfriar y expulsar la pieza moldeada por inyección.

También se pueden colocar componentes metálicos, como tornillos, pernos y bandas, en la cavidad del molde y formar parte integral del producto moldeado por inyección (moldeo con inserto). Los ejemplos más comunes de estas combinaciones son componentes eléctricos.

 Posibilidades del proceso

 El moldeo por inyección es un proceso de producción de gran rapidez y permite obtener un buen control dimensional. Los tiempos característicos del ciclo van de 5 a 60 segundos, pero para materiales termorrígidos pueden ser de varios minutos.

Los moldes se suelen fabricar con aceros grado herramienta, y aleaciones de cobre a berilio o aluminio, y pueden tener varias cavidades, de modo que se puede hacer una pieza por ciclo. Los costos de molde puede llegar a 100.000 dólares y  su vida puede ser del orden de 2 millones de ciclos, si son de acero, aunque solo de 10.000 ciclos para moldes de aluminio.

El diseño de molde y el control de flujo de material hacia sus cavidades son factores importantes en la calidad del producto. Se desarrollaron técnicas de moldeo para estudiar los sistemas óptimos de dosificación, llenado de moldes, enfriamiento de moldes y distorsión de la pieza; en ellos se tienen en cuenta factores como presión y temperatura de inyección y el estado de la resina.

Respecto a las máquinas de moldeo por inyección, éstas suelen ser horizontales. Se usan verticales para fabricar piezas pequeñas, con tolerancias estrechas, y para moldeo con inserto. La fuerza de prensado en los dados se suministra, en general, por medios hidráulicos, aunque hoy se dispone de medios eléctricos. Los modelos con impulsión eléctrica pesan menos y son menos ruidosos que las maquinas hidráulicas.

Las máquinas de moldeo por inyección se especifican según su capacidad del molde y la fuerza de prensado. En la mayoría de ellas, la fuerza va desde 100 a 250 ton. El alto costo de los dados (20000 a 200000 dólares) determina que sea necesario un gran volumen de producción para justificar esta inversión.

 

 

 

     Sábado 08 de Agosto de 2020