La máquina de colada por inyección, utiliza la energía producida por el sistema hidráulico para el movimiento necesario en cada ciclo de operación. El sistema de aprovechamiento se divide en dos mecanismos según su función dentro de la maquina, estos son: el grupo prensa y el grupo inyección [13].
44 Grupo prensa
Es el encargado del cierre y apertura del molde, además de la eyección de la pieza al terminar el ciclo de colada. Este sistema se compone de un dispositivo de cierre y apertura del molde y un dispositivo de eyección, montado sobre tres planos: plano fijo, plano móvil y plano de expulsores, unidos entre sí, por cuatro columnas que sirven de guías del plano móvil en la maquina como se ve en la figura 15.
El mecanismo de funcionamiento del grupo prensa, se basa en que la máquina de fundición por presión, consta de dos planos en donde está montado el molde, de los cuales uno esta fijo mientras el otro permite el movimiento para la apertura y cierre del molde según se requiera. La trayectoria del semimolde móvil, está guiada por cuatro columnas, que mantienen en posición constante los moldes y permiten el encajamiento perfecto de estos, en el momento de la inyección (Ver fig. 15).
Figura 15: Perfil del grupo prensa.
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Durante la inyección del metal, es necesario mantener una fuerza de cierre sobre el molde adecuada, para evitar que este se habrá debido a la presión que se ejerce el metal en la última fase de llenado sobre las paredes de la cavidad (fuerza de apertura), por lo cual la fuerza de cierre debe ser mayor en todo momento, para evitar la proyección del metal fundido hacia el exterior del molde. En la grafica 16, se representan las fuerzas que actúan sobre la maquina durante la colada.
Figura 16: Fuerza producidas sobre grupo prensa.
Fuente: Case, M. 1993.
Dispositivo de expulsión: Este es el encargado de extraer la pieza del molde luego de solidificar, para esto el molde tiene que estar diseñado de tal modo que la pieza quede atrapada en su parte móvil, permitiendo que el sistema actúe sobre ella.
El dispositivo esta accionado por un cilindro hidráulico, llamado expulsor central, este empuja la placa en donde se encuentran apoyadas las espigas expulsoras en contacto con la pieza en dirección de cierre. El sistema expulsor es característico de cada molde según la pieza a producir, en la figura 17, se presenta un esquema del sistema expulsor.
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Figura 17: Sistema expulsor del molde.
Fuente: Case , 1993.
Este sistema expulsor tiene dos movimientos predispuestos para la eyección, que son factores importantes para la integridad de la pieza:
- Velocidad y fuerza de empuje de la pieza en eyección. - Velocidad y fuerza de retiro de los eyectores.
Según la maquina, las fuerzas de eyección pueden estar en un rango de 8 a 60 toneladas, pero estas fuerzas deben ser cuidadosamente ajustadas, para evitar la deformación de la pieza que aun está caliente al extraerla.
Grupo de inyección
El dispositivo de inyección es el corazón de la máquina; por medio de este se consigue el llenado del molde, en tiempo y velocidad determinada por el parámetro funcional que lo regula.
El sistema de inyección está conformado por un sistema hidráulico, que produce el movimiento necesario sobre el pistón de inyección para introducir el metal en la cavidad del molde, cumpliendo con las tres fases ya mencionadas.
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Para tal fin, este sistema está dotado de una serie de equipos que se describe a continuación:
- Bomba de aproximación
La bomba de aproximación, es la encargada de producir el movimiento del pistón en la primera fase de llenado, por medio del líquido a baja presión de acuerdo a las características de la bomba hidráulica, permitiendo un desplazamiento lento del pistón de inyección.
- Acumulador de presión
La presión requerida para el aumento de la velocidad de la segunda fase se consigue por medio del almacenamiento y mantenimiento de una presión elevada dentro de un recipiente. El recipiente que hace este papel, se denomina acumulador de presión [14]. El acumulador está cargado con, una porción de liquido y la otra con gas, generalmente nitrógeno (Ver figura 18), en este caso el gas es el encargado de empujar el líquido dentro del sistema de la maquina, mientras que una bomba de alta presión produce de almacenamiento de la precio dentro recipiente.
Los acumuladores más utilizados son de dos tipos: los convencionales y los de pistón flotante, como se observa en la siguiente grafica.
Figura 18: Esquema sistema de pistón flotante y convencional
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La diferencia entre los dos sistemas es la forma de contacto entre él liquido y el gas, en el convencional el contacto es directo y mientras que el de pistón flotante están separados de forma física como se observa en la figura 18.
- El multiplicador de presión
Cuando la cavidad del molde ya está completamente llena, se crea una presión estática, que debe ser vencida para poder compactar al metal en fase de solidificación, lo cual no es posible con solo lo presión del acumulador, por lo que se requiere la intervención de un multiplicador de presión.
El multiplicador de presión, está formado por la unión de dos cilindros, con diferentes diámetros, siendo uno; dos o tres veces menor que el otro, permitiendo que la presión aumente instantáneamente en relación 3:1 o 2:1.
- Pistón de accionamiento del pistón de inyección
El pistón de accionamiento es el encargado de transmitir el movimiento del sistema hidráulico hasta el pistón de inyección, esto por medio de la presión que ejerce el líquido en la parte posterior, produciendo el desplazamiento en la dirección de inyección del metal.
- Contenedor y pistón de inyección
El contenedor y el pistón de inyección, constituyen dos puntos muy claves en el sistema de llenado, en cuanto al parámetro velocidad/fuerza impuesta.
El contenedor es el encargado de recibir y almacenar el metal fundido, procedente del horno antes de ser colado. Mientras que el pistón de inyección que se encuentra en el interior del contenedor, es el encargado de empujar el metal hasta llenar la cavidad, como se observa en la figura 19.
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Figura 19: Contenedor y el pistón de inyección.
Fuente: Andreoni, L. 1993