Cómo funciona una máquina de moldeo por inyección: Desvelando el proceso
El principio básico del funcionamiento de una máquina de moldeo por inyección consiste en calentar partículas de plástico hasta que se funden, inyectándolas en la cavidad de un molde para su posterior enfriamiento y conformación. Este proceso fundamental es extraordinariamente sencillo.
Sorprendentemente, incluso máquinas de moldeo por inyección manuales en miniatura están disponibles para uso en garajes domésticos y son capaces de fabricar pequeños lotes de productos plásticos.
En cambio, las máquinas de moldeo por inyección de calidad profesional tienen un tonelaje considerable, lo que facilita la producción de artículos de plástico de gran tamaño o productos con múltiples cavidades. Estas máquinas avanzadas cuentan con un control de precisión y una automatización optimizada, lo que permite una fabricación a gran escala y de alta calidad.
Las máquinas de moldeo por inyección vienen en varios tipos y, con fines ilustrativos, nos centraremos en los principios de funcionamiento de una máquina de moldeo por inyección de tornillo recíproco horizontal.
Comprender la estructura y la función del tornillo en la máquina de moldeo por inyección
El tornillo de una máquina de moldeo por inyección es un invento extraordinario, que ha evolucionado a través de un proceso distinto hasta convertirse en la estructura ampliamente utilizada que es hoy en día. Cumple dos funciones fundamentales:
Función de inyección:
Piénsalo como un jeringa gigante – el tornillo, que actúa como émbolo, desempeña un papel fundamental al empujar el plástico fundido hacia la cavidad del molde con una presión considerable. Este movimiento de avance es impulsado por el cilindro situado en la parte trasera de la máquina, generando la alta presión de inyección requerida para el proceso.
Función de alimentación de material:
A medida que se consumen las materias primas plásticas con cada inyección, se necesita un reposición constante es necesario. El tornillo viene al rescate aquí al avanzar continuamente el material hacia adelante a través de sus paletas helicoidales mediante su propia rotación.
Es importante tener en cuenta que, aunque este movimiento de rotación facilita la alimentación del material, no puede reemplazar la presión generada por el movimiento recíproco del tornillo.
Este diseño innovador permite que el tornillo de la máquina de moldeo por inyección desempeñe simultáneamente estas funciones vitales, lo que lo convierte en un elemento fundamental en el proceso de moldeo por inyección.
Válvula de retención en la cabeza del tornillo
Hay una válvula de retención en la cabeza del tornillo. Su función es prevenir el flujo inverso del plástico fundido cuando el tornillo avanza, mientras que al mismo tiempo permite que el material fluya hacia adelante durante la alimentación. Se implementa mediante anillo de retención. El anillo de retención tiene una distancia de movimiento libre hacia adelante y hacia atrás en el paso reducido del tornillo.
Cuando el anillo de control se desplaza hacia delante contra la superficie plana del cono delantero, hay varias ranuras que permiten que el material fluya hacia delante, y cuando el anillo de control se desplaza hacia atrás contra la superficie cónica trasera, forman una superficie de sellado que bloquea el reflujo de material.
Apriete y plastificación del tornillo
Si se examina el tornillo de cerca, se observará que el diámetro de su sección media aumenta gradualmente desde la parte trasera hacia la delantera. Este diseño da como resultado la reducción continua del volumen de la cámara situada entre las dos paletas helicoidales.
La longitud del tornillo se puede dividir en tres zonas distintas: la zona de alimentación, el zona de transición, y el zona de dosificación. A lo largo de cada una de estas zonas, el volumen de la cámara experimenta una reducción gradual, siendo la zona de transición en el centro la que experimenta el cambio más pronunciado.
De este modo, cuando las partículas de plástico se transportan de la cola a la cabeza del tornillo, se exprimirán continuamente y la temperatura aumentará. Al mismo tiempo, serán agitadas. Bajo el calentamiento simultáneo de la banda de calor externa, alcanzarán un estado de fusión, logrando así el efecto de plastificación uniforme.
La estructura fundamental de una máquina de moldeo por inyección
Ahora ya conocemos lo esencial del componente central: el tornillo de la máquina de moldeo por inyección. Esta comprensión servirá como una base sólida para comprender el diseño holístico de la máquina. Ahora exploremos la máquina de moldeo por inyección con más detalle.
La máquina de moldeo por inyección se puede dividir en tres secciones distintas: la unidad de inyección, el conjunto del molde y la unidad de cierre. Profundicemos en cada una de estas secciones para obtener una visión general completa.
La unidad de inyección
Dentro de la máquina de moldeo por inyección, la unidad de inyección desempeña un papel fundamental en la configuración del proceso de fabricación. Exploremos sus componentes y funciones clave en detalle:
Tornillo y barril
Como se ha indicado anteriormente, el husillo y el cilindro forman el núcleo de la unidad de inyección, responsable de fundir y empujar el material plástico dentro del molde.
Tolva
Este componente crucial se encarga de suministrar granulados de plástico al barril. Además, incorpora un dispositivo de calentamiento para mantener las partículas de plástico a una temperatura elevada y garantizar que permanezcan secas. Esto es especialmente importante para muchas materias primas plásticas, ya que la humedad debe eliminarse durante el proceso de moldeo por inyección.
Dispositivo de conducción
El dispositivo de conducción consta de varios elementos esenciales:
- Motor de accionamiento del tornillo: Este motor acciona la rotación del tornillo.
- Cilindro de inyección: Facilita el avance del tornillo, aplicando la presión de inyección necesaria.
- Cilindro del asiento de inyección: Este cilindro permite que todo el asiento de inyección se mueva hacia delante y hacia atrás, permitiendo que la boquilla entre en contacto con el molde y se separe de él.
Volumen de inyección
Un parámetro integral para medir las capacidades del tornillo, el volumen de inyección se refiere a el peso del material plástico que se puede inyectar en un solo disparo. Esta medición se expresa típicamente en gramos. Es esencial asegurar que el peso total de los productos plásticos producidos en un solo disparo de inyección no exceda la capacidad de volumen de inyección de la máquina de moldeo por inyección. Esto garantiza que la máquina opere dentro de sus límites especificados y produzca resultados de alta calidad.
Montaje del molde
El conjunto del molde, una parte crítica de la máquina de moldeo por inyección, se ha presentado en detalle en otro artículo disponible en nuestro sitio web. Sin embargo, vale la pena señalar algunos componentes y funciones adicionales dentro del conjunto del molde para una comprensión más completa:
Cilindro eyector
Situado en la parte trasera, el cilindro eyector desempeña un papel crucial al empujar el pasador eyector hacia delante para facilitar la expulsión del producto de plástico del molde. Este paso es esencial para extraer de forma segura y eficaz la pieza de plástico recién formada.
Funciones adicionales
El montaje del molde implica varias otras funciones críticas, incluido el funcionamiento de un circuito de aceite hidráulico independiente para controlar el movimiento del cilindro deslizante. La correcta ejecución de estas acciones está directamente relacionada con el movimiento fundamental de los moldes. Cualquier movimiento incorrecto puede provocar graves daños en los moldes y afectar a la calidad de los productos finales.
La unidad de sujeción
En el proceso de moldeo por inyección, un requisito fundamental es prensar firmemente los moldes superior e inferior. Esto es imperativo debido a la considerable presión de inyección, que suele oscilar entre 80 y 150 megapascales (Mpa).
Con una presión tan alta en juego, hasta la más mínima separación entre los moldes es inaceptable. Por lo tanto, las máquinas de moldeo por inyección deben proporcionar una fuerza de cierre excepcionalmente robusta. Las máquinas de moldeo por inyección más utilizadas ofrecen fuerzas de cierre que oscilan entre 120 y 360 toneladas.
Se utilizan dos mecanismos de sujeción principales:
Toggle Tipo de sujeción
El mecanismo de tipo palanca aprovecha un sistema de cigüeñal para generar una fuerza de sujeción considerable. Este diseño es el preferido debido a su capacidad para proporcionar una fuerza significativa. Sin embargo, tiene un inconveniente: si el desgaste se produce de forma desigual en las juntas, puede provocar la formación de rebabas en un lado del molde.
Sujeción hidráulica directa
En cambio, la máquina de moldeo por inyección de presión directa se basa en un cilindro de aceite para fijar directamente el molde. Sus ventajas incluyen un rápido bloqueo del molde y un tamaño compacto. Sin embargo, ofrece una fuerza de cierre inferior, por lo que suele ser adecuada para máquinas de moldeo por inyección de menos de 160 toneladas.
La selección del mecanismo de sujeción adecuado depende de los requisitos específicos del proceso de moldeo, teniendo en cuenta factores como la fuerza, la velocidad y las limitaciones de espacio.
2 Parámetros vitales en las máquinas de moldeo por inyección
Fuerza de sujeción frente a volumen de inyección
Al evaluar una máquina de moldeo por inyección, dos parámetros clave destacan como cruciales: la fuerza de cierre (medida en toneladas) y el volumen de inyección (medido en gramos). Diferentes personas pueden tener preferencias variadas, pero la relación entre el volumen de inyección y el producto final parece ser más popular en uso. Esto se debe a que podemos determinar fácilmente el peso del producto, mientras que la fuerza de cierre requerida necesita cálculos profesionales precisos.
No existe una correspondencia estricta de uno a uno entre ellos
Aunque tanto la fuerza de cierre como el volumen de inyección son indicadores esenciales de las especificaciones de la máquina, no existe una correspondencia estricta uno a uno entre el tonelaje (fuerza de cierre) y los gramos (volumen de inyección) de una máquina de moldeo por inyección. Sin embargo, en la industria circulan algunas tablas comparativas, una como se muestra a continuación. Estas tablas pueden proporcionar puntos de referencia valiosos, aunque carecen de una base estrictamente científica.
Una tabla de referencia entre tonelaje y gramos
| Volumen de inyección (gramos) | Fuerza de sujeción (toneladas) |
|---|---|
| 125 gramos | 80 toneladas |
| 200 gramos | 120 toneladas |
| 300 gramos | 160 toneladas |
| 400 gramos | 200 toneladas |
| 500 gramos | 250 toneladas |
| 630 gramos | 300 toneladas |
| 1000 gramos | 360 toneladas |
| 2000 gramos | 450 toneladas |
| 3000 gramos | 530 toneladas |
Es importante señalar que, si bien estas tablas pueden ofrecer una guía útil, la elección final de una máquina de moldeo por inyección debe considerar los requisitos específicos del proceso de producción previsto, las propiedades del material, el diseño del molde y otros factores para garantizar un rendimiento óptimo y la calidad del producto.