La tarea de la unidad inyectora consiste en introducir en los canales de flujo de molde una cantidad de material previamente determina, que corresponde al volumen de la cavidad o cavidades del molde, y disgregada mediante uno de los sistemas de plastificación. La elaboración de materiales con estrechas tolerancias de fluidificación exige por lo general un rápido llenado de molde, para evitar que la solidificación prematura de la masa de inyección en las vías de llenado impida el completo llenado del molde. También para la fabricación de piezas con diversos espesores de pared hay que provocar un rápido llenado del molde. Puede decirse que, en la mayor parte de todas las tareas de producción, es preciso trabajar con rápida velocidad de inyección.
En contraposición a esto, se encuentran problemas prácticos de producción que solamente pueden resolverse con una velocidad de inyección fuertemente reducida. Por ejemplo, la inserción de los elementos metálicos se hace difícil cuando estos no pueden ser fijados suficientemente dentro del molde y pueden cambiar de posición bajo la influencia de la fusión termoplástica que penetra en la cavidad. También la producción de piezas con paredes extremadamente finas exige un lento llenado de molde, para poder compensar los fenómenos negativos que presentan en el curso de la solidificación.
La exigencia que se deduce de lo expuesto precedentemente, de una posibilidad de adaptación de la velocidad de inyección a la tarea de producción. Las máquinas de inyección hoy en día permiten una regulación de la presión de inyección dentro de ciertos límites, para poder compensar la resistencia originada en el recorrido del cilindro de inyección, que varía según el sistema de plastificación.
Otras manipulaciones para tener una presión específica, se refiere al empleo de embolo de inyección con diversos diámetros. Esta última medida tiene también, naturalmente, como consecuencia una modificación del volumen de inyección. Las máximas presiones especificas se obtienen utilizando pequeños diámetros de embolo con reducido volumen de inyección. De este modo se elaboran predominantemente materiales como polivinil- carbobazol politrifluorcloretileno y PVC rígido, es decir materiales con campo de disgregación termoplástica relativamente estrecho. Por el contrario para la elaboración de masas de inyección con gran volumen de fluidificación, se utiliza grandes diámetros de embolo de esto modo se trabaja con bajas presiones específicas.
La unidad inyectora tiene que ofrecer además la posibilidad de compensar, mediante manipulaciones de compresión, las contradicciones del volumen que se presentan en la pieza durante la solidificación. En la práctica se deja de actuar el pistón de inyección durante un tiempo determinado sobre el material disgregado, bajo la presión específica
correspondiente, con objeto de poder equilibrar, mediante nueva aportación de material plastificado, la contracción de volumen que se presenta durante el enfriamiento, que se manifiesta por la formación de cavidades y depresiones. Resulta ventajoso para la producción el que también la unidad de inyección se distancie del bebedero del molde automáticamente tras el retroceso del embolo de inyección, al finalizar la tarea de compresión.
El movimiento de la unidad inyectora que se representa esquemáticamente como ejemplo en la figura 1.31, parte de un cilindro de avance, cuya función puede regularse en el tiempo.
Fig. 1.31: Representación Esquemática De la Unidad Inyectora
1. Guías de la maquina
2. Plato porta molde lado de la boquilla 3. Cilindro calefactor
4. Embolo inyector
5. Embolo de trabajo de cilindro Hidráulico
6. Cilindro Hidráulico para el accionamiento del embolo de inyección 7. Vástago del émbolo del cilindro Hidráulico (9)
8. Tuberías de conexión hidráulicas
9. Cilindro hidráulico para el accionamiento de la unidad inyectora (elevación boquilla)
10. Placa transversal de la unidad inyectora
El movimiento de retroceso trae consigo varias ventajas:
Se reduce a un mínimo la posibilidad de que, con el tiempo, tenga lugar una transmisión térmica (lado de la boquilla) desde la propia boquilla, a través del bebedero del molde.
La oportunidad de una disipación térmica del cilindro de inyección a través de la boquilla.
1.1.3.1 Boquilla de Inyección
Mediante las boquillas de inyección, que se fijan en la parte anterior del cilindro de inyección, se establece la conexión con el molde para dirigir el material termoplástico al bebedero. Análogamente a la diversidad de posibilidades en la técnica de llenado, se dispone de boquillas de diversa construcción, cuyas tareas serán demostradas mediante algunos ejemplos, Las boquillas se fijan a la parte anterior de cilindro de inyección mediante rosca o también mediante un perfil de bayoneta. Este último (fig. 1.32) ofrece la ventaja de un rápido cambio de boquilla y permite en muchos casos el desmontaje del émbolo hacia adelante.
Boquilla
1. Ajuste de Bayoneta
2. Cilindro
3. Tornillo de Fijación del cuerpo de Ajuste 4. Boquilla deslizable
5. Tope de límite de carrea
6. Ajuste de bayoneta
7. Cilindro
8. Tornillo de fijación de ajuste
9. Cilindro
10. Tornillo de fijación para el cuerpo de la Boquilla
Cabe mencionar que el diámetro del canal de reflujo en la boquilla depende del volumen de la cavidad del molde. En piezas de peso reducido (20-30 gramos) el orificio de la boquilla tiene que poseer un diámetro de unos 3-3.5 mm. En la práctica de la elaboración se utilizan mucho las boquillas convexas, que trabajan por contacto con un bebedero con la correspondiente concavidad en el molde.
1.1.3.2 Tolva de alimentación
Las partículas sólidas de la resina en forma de gránulos, se depositan en la tolva de alimentación de la máquina, esta tolva normalmente está conectada a algún equipo periférico o auxiliar que proporciona las condiciones especificadas por el fabricante de la resina para obtener los óptimos resultados de procesamiento. Estas condiciones normalmente son las de porcentaje máximo permitido de humedad. Dependiendo del material a inyectar, si es higroscópico o no, será necesario secarlo antes de introducirlo al cañón o barril de inyección a través de una tolva secadora especial. También se encuentra que algunos manufactureros emplean sistemas de alimentación continua de resina de manera centralizada para toda la planta o particular en cada máquina.
Como ya se ha mencionado, los gránulos de plástico se vierten en la tolva de alimentación y esta a su vez lo alimenta al husillo dentro del barril. Aunque los gránulos pueden introducirse directamente al husillo, usualmente el material se alimenta por gravedad dentro de la zona de alimentación del barril. Estas tolvas son en realidad contenedores de forma cónica truncada, aunque esta geometría depende de cada fabricante de máquina. Pueden clasificarse en tolvas cortas y tolvas largas.
Tolvas cortas: son típicamente utilizadas cuando se seca la resina de manera independiente en una mezanine o en una máquina de secado fuera de la máquina de inyección, esto con la finalidad de que no se acumule mucho material en la tolva y que alcance a absorber humedad del ambiente.
Fig. 1.33: Máquina con tolva corta.
Tolvas largas: normalmente requieren algún tipo de refuerzo en la garganta de la misma para poder montarla directamente en la garganta de la máquina. Este tipo de tolva es también ampliamente utilizada, sin embargo presentan mucha más dificultad para moverlas fuera de la garganta de la máquina cuando se necesita inspeccionar la entrada del material
Fig. 1.34: Tolva larga con secador.
1.1.3.3 Husillo
Las principales funciones de este tipo de unidades de inyección son:
Moverse para acercar o alejar la boquilla de la unidad de inyección del bebedero del molde.
Generar la presión requerida entre la boquilla de la unidad de inyección y el bebedero del molde.
Girar el tornillo durante la etapa de alimentación.
Mover el tornillo de manera axial durante el proceso de inyección.
Mantener la presión generada durante la inyección.
El calentamiento del tornillo se hace por zonas y el número de zonas dependerá del tamaño del cañón, normalmente se dividen 3. Dentro del barril se encuentra un tornillo de material muy duro, el cual generalmente está pulido y cromado para facilitar el movimiento del material sobre su superficie. El tornillo se encarga de recibir el plástico, fundirlo, mezclarlo y alimentarlo en la parte delantera hasta que se junta la cantidad suficiente para luego inyectarlo hacia el molde.
Fig. 1.35: Zonas del tornillo reciprocarte.
Los husillos, o tornillos reciprocantes por lo general se dividen en 3 zonas y tienen relaciones de longitud/diámetro (L/D) de 20:1. Esto es debido a que husillos con relaciones más pequeñas no proporcionan un fundido homogéneo, y con husillo con relaciones L/D mayores a 24 se tiene una degradación no deseada en muchos plásticos de ingeniería debido a que el material tendrá un tiempo de residencia excesivamente largo.
Fig. 1.36: Imagen de los distintos filetes. Filete estándar (Lado izquierdo de la imagen). Doble filete (centro de la imagen). Filete de mezclado rápido (Lado derecho de la imagen)
1.1.3.4 Válvulas anti retorno o puntas de husillo (válvula check).
La función de esta válvula es esencialmente dejar pasar el material libremente desde el husillo a la cámara de fundido durante el proceso de dosificación y evitar que el material fundido regrese hacia los filetes del husillo durante el proceso de inyección. Van montadas en el extremo izquierdo del husillo.
Fig. 1.37: Funcionamiento de la válvula anti retorno.
El correcto funcionamiento de esta válvula es esencial para tener un proceso estable, ya que si tenemos fugas de material de la cámara de dosificación hacia los filetes del husillo tendremos una variación considerable en el volumen inyectado al molde, esto por supuesto que tendrá severas repercusiones en el peso y calidad de la pieza moldeada. Es importante establecer revisiones periódicas a estas válvulas así como hacer una adecuada selección de las mismas. Estas variaciones de volumen de dosificación se conocen como variaciones del colchón, pudiendo provocar burbujas en la pieza inyectada o hasta el llenado incompleto de material en el molde.