Path Parametrisation

El objetivo principal en este capítulo es encontrar un modelo reológico equivalente válido para introducir en programas de simulación y que posteriormente pueda ser aplicado en procesos de inyección no convencional como IMD para calcular caídas de presión.

Es muy importante analizar con cuidado el proceso seguido para la obtención de cada parámetro que interviene en la formulación de shear

rate y viscosidad.

Los pasos seguidos son:

- Determinar los rangos de temperatura y velocidad de inyección, y la presión de corte para las inyecciones de la espiral. Estas condiciones deben asegurar flujo contante e isotermo, y que el flujo llegue al menos hasta el segundo transductor.

- Inyección de las espirales combinando los valores de temperatura y caudal determinados en el paso anterior.

- Análisis de los valores numéricos y graficas experimentales obtenidas con los transductores.

- Cálculo de la viscosidad con las expresiones expuestas anteriormente.

- Obtención del modelo reológico a través del VISDAT

- Verificación de la relación entre los valores experimentales y teóricos de caída de presión utilizando el nuevo modelo reológico obtenido.

- Aplicación de correcciones para ajustar el modelo viscoso.

4.3.1. Temperatura y velocidad de inyección seleccionadas

Las temperaturas de inyección elegidas para las inyectadas de la espiral serán 200, 220, 240, y 260 ºC, que son las más adecuadas para el material seleccionado.

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La máquina se programa a velocidades del 20, 40, 60, 80, y 100% del máximo que da la máquina. Previamente se realiza una calibración del caudal de máquina para asegurar que los datos que vienen en el catálogo de la máquina son los adecuados para luego realizar los cálculos.

Para el calibrado de la máquina, se realizan inyectadas al vacio con diferentes materiales y a distintas temperaturas. Los resultados obtenidos de estas inyectadas al vacio se muestran en la tabla 4.1.

Tabla 4.1 Calibrado de la máquina

Temp. Dosis  husillo Caudal. Tiempo de llenado Volumen inyectado

(ºC) (mm) (mm) (cm³/s) (s) (cm³/s)

Material 100% 75% 50% 25% 100% 75% 50% 25%

PP HIFAX 200 100 35 96.211 1.27 1.53 2.27 4.85 75.75 83.84 84.76 79.35

PA 230 150 35 144.317 1.627 -- -- -- 88.7 -- -- --

PP PHC31 230 150 35 144.317 1.693 -- 3.27 -- 85.24 -- 86.7 --

De los datos vistos en la tabla, se desprende que el caudal de material fluyendo a través de la boquilla depende del tipo de material y de la temperatura de inyección, por lo que para realizar los cálculos el caudal introducido en las expresiones teóricas de shear rate y viscosidad debe ser el caudal dentro del molde y no el caudal de máquina obtenido de catalogo.

El plástico es un material compresible. Cuando se programa caudal en la máquina de inyección, realmente el dato que se introduce en la programación es velocidad de avance del husillo.

El husillo comienza a empujar el material a lo largo de un cilindro con diámetro concreto, y posteriormente, el material tiene que empezar a pasar a través de una boquilla cuyo diámetro es muy inferior al del cilindro. En este momento, parte de la energía cinética de avance del husillo se pierde en comprimir el plástico, y por tanto el caudal de máquina no se mantiene dentro del molde.

Dependiendo del tipo de material, y de su temperatura, éste se comprimirá más o menos. De ahí, que el caudal de material inyectado sea dependiente de estos dos factores.

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recubrimientos

4.3.2. Comprobación de flujo isotermo

Una de las hipótesis tomadas para realizar los cálculos es la de que se tiene flujo isotermo dentro del molde.

No es posible comprobar dicha hipótesis realizando medidas con transductores de temperatura, por limitación en el montaje de los mismos. Estos transductores, al estar enrasados con la huella, medirían la temperatura de la capa fría que se forma al entrar el material en el molde, cuando lo que se necesita es la temperatura del fundido que avanza a lo largo de la espiral.

Por ello, para saber en qué medida se cumple esta hipótesis, se realizan simulaciones de inyección, variando temperatura de molde y temperatura de inyección, y se comprueba la temperatura del frente de flujo a medida que avanza por la espiral (Fig. 4.8)

Figura 4.8 Temperatura de avance de flujo en simulación de espirales Los valores que se obtienen se muestran en la tabla 4.2.

Tabla 4.2 Comprobación de flujo isotermo

Temp. Iny. 200ºC Temp. Iny. 220ºC Temp. Iny. 240ºC Temp. Iny. 260ºC Pto. de medida a (mm) Pto. de medida a Pto. de medida a Pto. de medida a Temp. Molde 60 144 304 60 144 304 60 144 304 60 144 304 40ªC Cuando el flujo llega a (mm) 60 200.1 220.1 239.8 259.8 144 201.5 201.1 221 221.2 240.5 240.9 259.9 261 304 202.0 202.1 No llega 221.9 222.1 221.3 241.2 241.4 241.1 259.7 260.5 261.5 100ªC 60 200.2 220.3 240.1 260 144 201.5 201.3 221.4 221.2 240.5 241 259.9 261 304 201.9 202.4 No llega 222.4 222.3 221.5 241.1 241 241.1 259.4 260.1 261.7 130ªC 60 200.3 220.3 240.2 260.1 144 201.5 201.4 221.1 221.2 240.2 241.2 259.8 261.2 304 201.7 202.2 No llega 221.6 222.2 221.6 240.9 241 241.4 259.4 260.1 261.7

Observando los resultados, se puede concluir que la variación de temperatura en el plástico apenas es de 2.5º en el caso más desfavorable y para recorridos de flujo de 300 mm, y que por lo tanto, la ubicación de

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los transductores es buena en cuanto a flujo isotermo se refiere (a 60 y a 144 mm de la entrada).

4.3.3. Caída de presión entre transductores y cálculo del caudal

La caída de presión entre transductores se tomará en el momento que el flujo alcance el segundo transductor (Fig. 4.9).

Para obtener el caudal dentro de molde, bastará comprobar el tiempo que transcurre desde que el flujo alcanza el primer transductor, hasta que llega al segundo. Esto es, el tiempo que tarda en llenar el volumen comprendido entre los dos transductores, determinado por anchura y espesor de la espiral, y distancia entre los dos puntos de medida (Fig. 4.9).

  Fig. 4.9. Resultados obtenidos con medición de transductores

4.3.4. Parámetros geométricos de la espiral

La geometría de la espiral está perfectamente fijada y es la siguiente:

Espesor, “h”: 2 mm Longitud, “L”: 84 mm

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Anchura, “w”: 20 mm