Práctica 6: Inyección de plástico

Campus Monterrey
Escuela de Ingeniería
Departamento 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.
1
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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Estructura de la máquina
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
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inyección mantiene la presión durante unos segundos para evitar que el material fundido
regrese antes de que solidifique dentro del molde.
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:
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



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.
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Defectos
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:
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

Nylon
Policarbonato
Polietileno
Polipropileno
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
Poliestireno
PVC
ABS
Acrílico
OBJETIVOS
1) 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.
SEGURIDAD
Para utilizar los instrumentos básicos de medición durante esta práctica es necesario que se
adopten los siguientes cuidados:
¡ATENCIÓN!
No aplicar fuerza excesiva al instrumento de
medición.
Limpiar la pieza y superficie del área de
contacto del instrumento con la pieza.
Mantener limpio en todo momento el
instrumento que se ha utilizado.
Las herramientas de medición no se deben
dejar sobre superficies donde haya viruta,
grasa o cualquier otra suciedad.
MOTIVO
Esto podría provocar una deformación
permanente en el instrumento.
Lograr una medición correcta.
No perder la calibración y así no perder la
precisión del instrumento.
Esto podría provocar daño permanente en el
instrumento.
Durante la operación de la inyectora de plástico se deberán siempre seguir los procedimientos
siguientes:
¡ATENCIÓN!
No intente manejar la máquina hasta que esté
familiarizado con su funcionamiento.
MOTIVO
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,
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Durante la limpieza de la nariz de la unidad de
inyección o del bebedero, utilice guantes.
Nunca golpear la máquina.
los mecanismos de la máquina o entre la
unidad de cierre y el bebedero, pueden dañar
la máquina.
El cañón de la unidad de inyección puede
encontrarse a una temperatura elevada y
cualquier contacto con éste podría causar una
quemadura.
Golpear la máquina le resta vida y precisión a
la misma.
MATERIAL, HERRAMIENTAS Y EQUIPO
1) Material
a) Bolitas de polímero termoplástico.
2) Herramientas
a) Vernier.
b) Micrómetro.
3) Equipo y maquinaria
a) Inyectora de plástico.
b) Molde para inyección.
c) Enfriador para molde.
d) Estereoscopio.
PROCEDIMIENTO
1) 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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Alumno
Matrícula
Grupo
Instructor
PRE-REPORTE DE LA PRÁCTICA
Acuse 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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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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Alumno
Matrícula
Grupo
Instructor
REPORTE DE LA PRÁCTICA
1) Describe los pasos que deben seguirse en la operación de la inyectora para la preparación
inicial y producción de piezas.
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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?
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 PRÁCTICA
Asegúrese 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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