El moldeo por inyección es uno de los métodos de fabricación más importantes en la industria de los polímeros. Este se basa en calentar el material hasta conseguir que se encuentre en un estado fluido para posteriormente, con unas condiciones de presión y temperatura elevadas, realizar una rápida inyección de dicho material en un molde. Tras un tiempo de enfriamiento, el material se solidifica con la forma deseada y se procede a la apertura del molde y la expulsión de la pieza.
Este tipo de fabricación es el más utilizado en la producción a gran escala de piezas de plástico, debido a su elevada velocidad y su elevado grado de automatización. Sin embargo, uno de los principales problemas que presenta es la infinidad de defectos de fabricación que pueden aparecer y que dependen de multitud de variables del proceso.
Por tanto, el objetivo fundamental de este trabajo es estudiar la influencia de distintas variables del proceso en la aparición de dichos defectos de fabricación, para lograr definir unas condiciones óptimas de fabricación en las que estos defectos se minimicen.
La primera decisión a tomar fue la elección del material y de la geometría. Se ha escogido como materia prima el polipropileno, un polímero termoplástico altamente empleado en la industria de la inyección por su excelente relación propiedades/coste. Como geometría se ha escogido una biela con un cajeado en su base, con el objetivo de que la pieza tenga distintos espesores y que cuente con zonas que favorezcan la aparición de defectos, como cilindros, agujeros o el propio cajeado.
Los parámetros de inyección escogidos para estudiar su influencia en los defectos son la temperatura de inyección, la presión de inyección, la presión de mantenimiento y el tiempo de mantenimiento. Por otra parte, los defectos a estudiar son los más relevantes en el proceso de inyección: las burbujas de aire retenido, las rebabas, los rechupes, el llenado incompleto del molde, la contracción de la pieza y el alabeo de la misma.
Se realizaron un alto número de ensayos, variando cada uno de los parámetros mencionados anteriormente. Sobre cada una de esas piezas se efectuaron mediciones con diversos instrumentos de medida, como son un software de procesamiento de imágenes para cuantificar las burbujas y las rebabas, una máquina de coordenadas para medir la contracción de los cilindros, un micrómetro para medir la contracción del ancho o un sensor láser para medir el alabeo de la pieza.
Tras el análisis de todos los datos obtenidos, se concluyó que la temperatura y la presión de inyección tienen una alta influencia en la aparición de los defectos, mientras que la presión y el tiempo de mantenimiento no son tan determinantes. Altas temperaturas de inyección provocan un aumento en las rebabas de las piezas fabricadas, mientras que bajas temperaturas producen piezas con un alabeo mayor y con más burbujas de aire retenido. En lo relativo a la presión de inyección, se ha detectado que cuando esta es excesivamente alta se incrementan considerablemente las rebabas y las burbujas de aire retenido en las piezas, sin embargo, presiones demasiado bajas contribuyen a que las piezas experimenten un mayor alabeo y una mayor contracción.
En resumen, este trabajo busca proporcionar información sobre las mejores condiciones para realizar el proceso de inyección de polímeros, concretamente de polipropileno, para la minimización de los defectos que aparecen en las piezas, tratando así de reducir el número de iteraciones a realizar en la industria, ahorrando tiempos y costes.
El moldeo por inyección es uno de los métodos de fabricación más importantes en la industria de los polímeros. Este se basa en calentar el material hasta conseguir que se encuentre en un estado fluido para posteriormente, con unas condiciones de presión y temperatura elevadas, realizar una rápida inyección de dicho material en un molde. Tras un tiempo de enfriamiento, el material se solidifica con la forma deseada y se procede a la apertura del molde y la expulsión de la pieza.
Este tipo de fabricación es el más utilizado en la producción a gran escala de piezas de plástico, debido a su elevada velocidad y su elevado grado de automatización. Sin embargo, uno de los principales problemas que presenta es la infinidad de defectos de fabricación que pueden aparecer y que dependen de multitud de variables del proceso.
Por tanto, el objetivo fundamental de este trabajo es estudiar la influencia de distintas variables del proceso en la aparición de dichos defectos de fabricación, para lograr definir unas condiciones óptimas de fabricación en las que estos defectos se minimicen.
La primera decisión a tomar fue la elección del material y de la geometría. Se ha escogido como materia prima el polipropileno, un polímero termoplástico altamente empleado en la industria de la inyección por su excelente relación propiedades/coste. Como geometría se ha escogido una biela con un cajeado en su base, con el objetivo de que la pieza tenga distintos espesores y que cuente con zonas que favorezcan la aparición de defectos, como cilindros, agujeros o el propio cajeado.
Los parámetros de inyección escogidos para estudiar su influencia en los defectos son la temperatura de inyección, la presión de inyección, la presión de mantenimiento y el tiempo de mantenimiento. Por otra parte, los defectos a estudiar son los más relevantes en el proceso de inyección: las burbujas de aire retenido, las rebabas, los rechupes, el llenado incompleto del molde, la contracción de la pieza y el alabeo de la misma.
Se realizaron un alto número de ensayos, variando cada uno de los parámetros mencionados anteriormente. Sobre cada una de esas piezas se efectuaron mediciones con diversos instrumentos de medida, como son un software de procesamiento de imágenes para cuantificar las burbujas y las rebabas, una máquina de coordenadas para medir la contracción de los cilindros, un micrómetro para medir la contracción del ancho o un sensor láser para medir el alabeo de la pieza.
Tras el análisis de todos los datos obtenidos, se concluyó que la temperatura y la presión de inyección tienen una alta influencia en la aparición de los defectos, mientras que la presión y el tiempo de mantenimiento no son tan determinantes. Altas temperaturas de inyección provocan un aumento en las rebabas de las piezas fabricadas, mientras que bajas temperaturas producen piezas con un alabeo mayor y con más burbujas de aire retenido. En lo relativo a la presión de inyección, se ha detectado que cuando esta es excesivamente alta se incrementan considerablemente las rebabas y las burbujas de aire retenido en las piezas, sin embargo, presiones demasiado bajas contribuyen a que las piezas experimenten un mayor alabeo y una mayor contracción.
En resumen, este trabajo busca proporcionar información sobre las mejores condiciones para realizar el proceso de inyección de polímeros, concretamente de polipropileno, para la minimización de los defectos que aparecen en las piezas, tratando así de reducir el número de iteraciones a realizar en la industria, ahorrando tiempos y costes. Read More
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