diseño de la colada juan de juanes márquez...

Diseño y Transformación de PlásticosDiseño y Transformación de Plásticos

Sistema de alimentaciSistema de alimentacióón en moldes de inyeccin en moldes de inyeccióónn

DiseDiseñño de la coladao de la coladaJuan de Juanes MJuan de Juanes Máárquez Sevillanorquez Sevillano


Sistema de alimentaciSistema de alimentacióónn

El sistema de alimentaciEl sistema de alimentacióón se encarga de trasladar el n se encarga de trasladar el polpolíímero fundido desde la unidad de inyeccimero fundido desde la unidad de inyeccióón hasta la n hasta la cavidad del moldecavidad del molde..El sistema se compone de:El sistema se compone de:

BebederoCanalesEntrada

Bebedero

EntradaCanales


Sistema de alimentaciSistema de alimentacióónn

Los objetivos que deben buscarse son:Los objetivos que deben buscarse son:Llenado correcto de la cavidadCiclos cortosMínimos desechosMínimo impacto visual superficial

Un llenado correcto es aquel que dan lugar a:Un llenado correcto es aquel que dan lugar a:La obtención de unas correctas características mecánicasBuenas líneas de soldaduraDistribución de presiones adecuadaDistribución de temperaturas correcta Llenado completo del molde


OrientaciOrientacióón molecularn molecular

La disposiciLa disposicióón final de las moln final de las molééculas tiene una gran culas tiene una gran influencia en las caracterinfluencia en las caracteríísticas mecsticas mecáánicas y geomnicas y geoméétricas tricas de la pieza.de la pieza.Esta orientaciEsta orientacióón estn estáá influenciada por el peso molecular, influenciada por el peso molecular, los refuerzos de la masa, las caracterlos refuerzos de la masa, las caracteríísticas de relajacisticas de relajacióón n y las condiciones de procesamiento.y las condiciones de procesamiento.



Las propiedades mecLas propiedades mecáánicas se ven afectadas por la nicas se ven afectadas por la orientaciorientacióón de las moln de las molééculas si tienen una orientaciculas si tienen una orientacióón n predominante.predominante.

Posición de la muestra

Dirección de la muestra

Resistencia al impacto

Cerca de la entrada Según flujo 137 J/m2

Cerca de la entrada Transversal al flujo 51 J/m2

Lejos de la entrada Según flujo 119 J/m2

Lejos de la entrada Transversal al flujo 36 J/m2

Resistencia al impacto de HIPS

Orientación predominante


LLííneas de soldaduraneas de soldadura

Zona donde se encuentran dos flujos de material Zona donde se encuentran dos flujos de material distintos en el llenado del moldedistintos en el llenado del moldeSe producen como consecuencia de:Se producen como consecuencia de:

la división de los flujos de llenado debido a la geometría de la piezala alimentación por diferentes puntos de inyección



Se producen por:Se producen por:Difusión incompletaOrientación molecularFisura superficialPresencia de sustancias extrañas

Variables de influencia:Variables de influencia:Temperatura del materialPresión de mantenimientoVelocidad de inyecciónMaterialTemperatura del molde



Encuentro de flujos en Encuentro de flujos en áángulo es caracterngulo es caracteríístico de piezas stico de piezas con entradas mcon entradas múúltiples o en rodeos de nltiples o en rodeos de núúcleos.cleos.Cuando el Cuando el áángulo de soldadura es mayor de 120ngulo de soldadura es mayor de 120ºº a a 150150ºº..



LLííneas de soldadura se forman por la divisineas de soldadura se forman por la divisióón del flujo n del flujo debido a la geometrdebido a la geometríía de la piezaa de la piezaNormalmente son inevitables, pero debe disminuirse su Normalmente son inevitables, pero debe disminuirse su influencia en la caracterinfluencia en la caracteríísticas de la piezasticas de la pieza


BebederoBebedero

Es el elemento de conexiEs el elemento de conexióón entre el molde y la boquilla n entre el molde y la boquilla de inyeccide inyeccióón de la mn de la mááquinaquinaConduce la masa desde la boquilla hasta el interior del Conduce la masa desde la boquilla hasta el interior del molde donde estmolde donde estáán los canalesn los canalesDebe tenerse en cuenta su comportamiento tDebe tenerse en cuenta su comportamiento téérmico y su rmico y su expulsiexpulsióónn


BebederoBebedero

Pozo frío


UniUnióón bebederon bebedero

UniUnióón entre boquilla y bebedero:n entre boquilla y bebedero:Unión plana y cónica.Unión esférica.


Canales de alimentaciCanales de alimentacióónn

Conducen el material desde el bebedero a la entrada deConducen el material desde el bebedero a la entrada de la cavidad.la cavidad.Objetivos de diseObjetivos de diseñño:o:

Longitud reducida• Enfriamiento• Pérdida de carga

Sección adecuada• Enfriamiento• Mantenimiento del flujo hasta después de la presión de mantenimiento

Formas suaves• Pérdida de carga

Distribución equilibrada de las entradas• Condiciones semejantes a todas las entradas• Llenado simultáneo


Tipo de canalesTipo de canales

Canales frCanales frííososSolidifican y se expulsan con la piezaVentajas

• Molde sencilloInconvenientes

• Mayor consumo de material• Necesidad de expulsar los canales• Mayor longitud de los canales

Canales calientesCanales calientesEl material se mantiene permanentemente fundidoVentajas

• Menor material consumido• Cadencias de fabricación más elevadas• Condiciones de entrada más controladas

Inconvenientes• Moldes más complejos• Moldes más caros


Formas de los canalesFormas de los canales


ConfiguraciConfiguracióón de los canalesn de los canales


DimensiDimensióón de los canalesn de los canales

ConfiguraciConfiguracióón bn báásica de los canalessica de los canales

Canal principalLongitud Diámetro

Menos de 75 675-250 8

Más de 250 10Canal secundario

Menos de 75 6

Pozo frío


Escape de aire en los canalesEscape de aire en los canales


Esquema de bloque de canal calienteEsquema de bloque de canal caliente


Costes relativos a tipos de canalesCostes relativos a tipos de canales

0,0000,5001,0001,5002,0002,5003,0003,500

0 50000 100000 150000 200000 250000

Canal caliente

Canal frío


Entrada de inyecciEntrada de inyeccióónn

La entrada es el orificio por donde entra la masa a la La entrada es el orificio por donde entra la masa a la cavidad de la piezacavidad de la piezaDebe cumplir inicialmente dos objetivos:Debe cumplir inicialmente dos objetivos:

Crear un frente de flujo uniforme y continuoPermitir la entrada de material en la fase de mantenimiento


Dimensionamiento de la entradaDimensionamiento de la entrada

La secciLa seccióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióónn depende deldepende delPeso de la piezaEspesor de pared

Espesor de pared

Diá

met

ro e

n tra

daPeso de la pieza

Diámetro de la entrada= 2/3 espesor de pared


EEleccileccióón de la posicin de la posicióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióónn

El punto de inyecciEl punto de inyeccióón se situarn se situaráá de manera que:de manera que:Permita un flujo fPermita un flujo fáácilcilOrigine un frente de flujo continuoOrigine un frente de flujo continuoEn las paredes mEn las paredes máás gruesas de la piezas gruesas de la piezaCerca de las superficies donde se exija el mejor acabadoCerca de las superficies donde se exija el mejor acabadoSe reduzca el nSe reduzca el núúmero de lmero de lííneas de soldaduraneas de soldaduraLas longitudes de los flujos sean semejantesLas longitudes de los flujos sean semejantesNo deje marcas visibles no deseadasNo deje marcas visibles no deseadas


Tipos de entradas ITipos de entradas I

DIRECTADIRECTAMuy sencillaEntrada centralOperación para quitar la mazarotaSe produce chorro directo

El chorro directo produce:• Un frente de flujo no estable.• El flujo se enfría rápidamente.• Los pliegues impiden la unión

con el resto de la masa.• El objetivo es que la masa

tenga inmediatamente un flujo uniforme


Tipos de entradas IITipos de entradas II

LATERAL CONTLATERAL CONTÍÍNUANUAParedes muy delgadasPiezas grandes planasLlenado rápido

LATERALLATERALSencilla y económicaFácil de modificar


Tipos de entradas IIITipos de entradas III

LATERAL SUPERPUESTALATERAL SUPERPUESTAParedes gruesasPiezas grandes planasLlenado rápido

CONTINUA SUPERPUESTACONTINUA SUPERPUESTAParedes gruesas


Tipos de entradas IVTipos de entradas IV

LATERAL MLATERAL MÚÚLTIPLELTIPLEDistribución de flujo en moldes delicados

EN ABANICOEN ABANICOParedes muy delgadasPiezas grandes planasLlenado rápidoDeformaciones reducidas


Tipos de entradas VTipos de entradas V

LENGLENGÜÜETAETAEntrada desde una cámara.Flujo más uniforme y calienteReduce deformaciones


Tipos de entradas VITipos de entradas VI

DE DISCODE DISCOPiezas de revolución de gran secciónSin líneas de soldadura

RADIALRADIALPiezas de revoluciónEntrada equilibrada


Tipos de entradas VIITipos de entradas VII

DE ANILLODE ANILLOPiezas de revoluciónLlenado desde el exteriorSin soldadura

EN CONOEN CONOPiezas de revoluciónEntrada equilibradaPlásticos viscosos


Tipos de entradas VIIITipos de entradas VIII

SUBMARINASUBMARINASeparación de la colada automáticaEntrada interior no visible


SelecciSeleccióón del tipo de entradan del tipo de entrada

SEPARAC.NO AUTOM

COLADA

PAREDDELGADA

PIEZAGENÉRICA

PIEZASDE REVOLUCIÓNO SEMEJANTES

PUNTO DEINYECCIÓNSUPERIOR

PUNTO DEINYECCIÓNLATERAL

CÓNICA CAPILAR

SEPARAC.AUTOM.

DE COLADA

SEPARACIÓNNO AUTOMÁTICADE LA COLADA

SEPARACIÓNAUTOMÁTICA

DE LA COLADA

SUBMARINA

LONGITUD DEPARED PEQUEÑA

LONGITUD DEPARED GRANDE

CONMARCA

SINMARCA

LATERAL SUPERPUESTA

PAREDGRUESA

PAREDDELGADA

ABANICO MEMBRANA

EXISTENLÍNEAS DE

SOLDADURA

NO EXISTENLÍNEAS DE

SOLDADURA

ESTRELLA

PAREDGRUESA

DISCO ANILLO


Punto de entrada o de inyecciPunto de entrada o de inyeccióónn

La posiciLa posicióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióón es decisiva en la n es decisiva en la formaciformacióón del frente de flujo y en la efectividad de la n del frente de flujo y en la efectividad de la presipresióón de mantenimiento y, como resultado, resulta n de mantenimiento y, como resultado, resulta importante para la resistencia y otras propiedades de la importante para la resistencia y otras propiedades de la pieza inyectada.pieza inyectada.


SituaciSituacióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióón In I

EEl punto de inyeccil punto de inyeccióón n debe situarse debe situarse en la zona de mayor en la zona de mayor espesorespesor de la pared de la piezade la pared de la pieza..El punto de inyecciEl punto de inyeccióón no debe estar cerca de zonas con n no debe estar cerca de zonas con acumulaciacumulacióón de tensionesn de tensiones..El punto de inyecciEl punto de inyeccióón debe disponerse de n debe disponerse de manera que manera que no se presenten obstno se presenten obstááculos culos al avance del frente de flujo al avance del frente de flujo (piezas complicadas, moldes (piezas complicadas, moldes multicavidadmulticavidad con diferentescon diferentesformas, etc.).formas, etc.).


SituaciSituacióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióón IIn II

En piezas con charnelas deben evitarse la formaciEn piezas con charnelas deben evitarse la formacióón de n de llííneas de soldadura en dichos puntos.neas de soldadura en dichos puntos.En piezas de gran longitud En piezas de gran longitud se se debe inyectar debe inyectar longitudinalmente en vez delongitudinalmente en vez de transversalmente o desde el transversalmente o desde el centro, sobrecentro, sobre todotodo concon materiales cargados.materiales cargados.EnEn moldemoldess de 2 o mde 2 o máás cavidades, las piezas deben s cavidades, las piezas deben inyectarse de forma siminyectarse de forma siméétrica respecto a la mazarota.trica respecto a la mazarota.


SituaciSituacióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióón IIIn III

Piezas con geometrPiezas con geometríía axial como a axial como pipiññones, discos, ones, discos, ruedas de palasruedas de palas, , etc., se inyectaretc., se inyectaráán por el centron por el centroempleando una entrada en forma empleando una entrada en forma de diafragma o mediante entradas de diafragma o mediante entradas capilares empleando un molde de capilares empleando un molde de trestres placasplacas..Piezas en forma de caja (tapas, Piezas en forma de caja (tapas, carcasas, contenedores, etc.) se carcasas, contenedores, etc.) se inyectarinyectaráán cerca de las bases, n cerca de las bases, previniendo aspreviniendo asíí la oclusila oclusióón de aire.n de aire.En piezas tubulares, la masa En piezas tubulares, la masa deberdeberáá llenar inicialmente la llenar inicialmente la secciseccióón anular n anular del extremo paradel extremo parapasar pasar despudespuééss a llenar la pieza en a llenar la pieza en toda su longitudtoda su longitud (se evita(se evita flujo flujo asimasiméétricotrico))..


SituaciSituacióón del punto de inyeccin del punto de inyeccióón IVn IV

Cuando se inyecte sobre insertos, Cuando se inyecte sobre insertos, la masala masa fundidfundidaadeberdeberáá poder fluir alrededor del inserto de forma poder fluir alrededor del inserto de forma circular, de tal forma que secircular, de tal forma que se prevenga la desalineaciprevenga la desalineacióón n del inserto.del inserto.En superficiesEn superficies vistas exentas de cualquier defecto visual vistas exentas de cualquier defecto visual debe emplearsedebe emplearse una entrada submarina incidiendo sobre una entrada submarina incidiendo sobre unun expulsor incompleto.expulsor incompleto.



Las molLas molééculas se orientan segculas se orientan segúún el flujo, al solidificarse n el flujo, al solidificarse se mueven para alcanzar un equilibrio relativose mueven para alcanzar un equilibrio relativo



La presencia de refuerzos en la masa acentLa presencia de refuerzos en la masa acentúúa la a la orientaciorientacióón de las moln de las molééculas y por lo tanto tienen una culas y por lo tanto tienen una influencia apreciable en las caracterinfluencia apreciable en las caracteríísticas mecsticas mecáánicasnicasLos valores de la tabla se han obtenido en una pieza con Los valores de la tabla se han obtenido en una pieza con doble entrada y la probeta cerca de la entradadoble entrada y la probeta cerca de la entrada

GF Tensión PP Polipropileno 10% 34%

20% 47%30% 86%

PC Policarbonato 10% 64%20% 86%30% 99%

PSU Polisulfona 10% 62%30% 100%

PPS Polisulfuro de fenileno 10% 20%20% 38%40% 83%

Contenido en fibra y tensión relativa



Influencia de la posiciInfluencia de la posicióón de las entradas en la formacin de las entradas en la formacióón n de lde lííneas de soldaduraneas de soldaduraDebe sopesarse la calidad de las piezas finales y el coste Debe sopesarse la calidad de las piezas finales y el coste de produccide produccióónn



Variables que pueden influir en la calidad de las lVariables que pueden influir en la calidad de las lííneas neas de soldadura y por tanto sobre las que se puede de soldadura y por tanto sobre las que se puede actuar,son:actuar,son:

Temperatura de la masaPresión de mantenimientoVelocidad de inyecciónTemperatura del moldeMaterial


Dimensionamiento de la entradaDimensionamiento de la entrada

Dimensiones tDimensiones tíípicas de una entrada se recogen en la figura picas de una entrada se recogen en la figura

Las dimensiones influyen en:Las dimensiones influyen en:la presión de inyección

Caída de presión en la entrada: <50 barCaída de presión en los canales: <300 bar

el calentamiento por cizalladuralas tensiones residuales


PresiPresióón de inyeccin de inyeccióónn

Presión de inyección MPa

Dis

tanc

ia d

el fl

ujo

mm


Cizallamiento en la entradaCizallamiento en la entrada

diseño de la colada juan de juanes márquez...

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