La importancia de calcular el tamaño de inyección vs. la capacidad del cilindro

Título original 'Calcular el tamaño de inyección vs. la capacidad del cilindro'

Podrá parecer un tema aburrido, pero vale la pena considerarlo. No querrá saber lo que se siente cuando luego de poner un nuevo molde en la máquina, resulta que el cilindro no tiene suficiente capacidad para hacer una inyección completa.

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Calcular el volumen de inyección para asegurarse de que su cilindro tiene la capacidad suficiente puede parecer un tema aburrido, pero lo vencerá la experiencia emocional que sentirá cuando se pone un nuevo molde en una máquina y se encuentra con que no hay suficiente capacidad de cilindro para hacer una inyección completa.

Estoy seguro de que esto nunca le ha sucedido, pero algunos de nosotros hemos estado en esa situación. Así que para no imitar nuestros errores, necesita hacer su tarea antes de que haga el pedido de su máquina. No tener un cilindro de tamaño adecuado para la inyección es un problema muy serio y un obstáculo.

¿Cómo llega a saber qué tamaño de cilindro necesitará? Si es una nueva pieza y el molde no se ha construido aún, realizar un análisis de llenado del molde le dará el volumen de la pieza y el canal. Si su molde está en construcción, su fabricante de molde puede calcular el volumen de su inyección, y asegúrese de que también incluye el cálculo del volumen del canal, si se trata de un molde de canal frío. Si ya tiene el molde y está comprando una máquina nueva, usted tiene dos grupos de datos: los pesos de la pieza y del canal, más el tamaño de la inyección de la máquina existente. Ya sea con el peso de la pieza o del canal, o con el volumen total de inyección, usted tiene ya un punto de partida.

Vamos a empezar con el escenario en el que se conoce el peso de la pieza. Me gustaría trabajar en gramos pero la mayoría de las especificaciones de la máquina está en onzas. Si la pieza, el canal (en frío) y el bebedero juntos pesan 164 g, el equivalente es 182.2 cc de PP (a una densidad de 0.90 g/cc) o 6,16 oz (1 cc = 0,0338 oz). Suponiendo que tiene una capacidad de cilindro de 8 oz, puede estar llegar a pensar que tiene un montón de volumen de inyección. Lamentablemente aquí es donde las cosas comienzan a descontrolarse.

En primer lugar, ¿qué pasa si la especificación de la capacidad de la máquina en onzas es para un material, a menudo poliestireno, y está procesando polipropileno? (Recuerde: muchas especificaciones de máquina traen la capacidad del cilindro tanto para PS, como para HDPE.) Hay una diferencia de densidad importante entre estas resinas. A temperatura ambiente la densidad de PS es 1,04 g/cm3 y el PP tiene una densidad de temperatura 0.90 g/cm3. Entonces podría pensarse, "Bueno, para mis 6,16 oz de PP se puede tomar la relación de densidades 1.04/0.90 o 1.16 y llegar a una capacidad de cilindro requerida de 7,14 oz." ¿Con un cilindro de 8-oz, funciona todavía bien, correcto?

Por desgracia, aquí es cuando irrumpe el Sr. Murphy con su ley de que lo que puede salir mal, generalmente saldrá mal. Te recordará que estas son densidades de temperatura ambiente, y en el moldeo manejamos condiciones de temperatura de fundido. Lo siento, es otro nivel más de complejidad: manejar las densidades del fundido.

Cuando el polímero se derrite, sus moléculas se separan y disminuye la densidad. El problema es que los datos de densidad de fundido son más difíciles de conseguir. No están en muchas hojas de especificación de materiales y se tiene que investigar un poco para encontrarlos. (El PLASPEC Global Material Datacenter de Plastics Technology es una fuente de información en este aspecto).

Para el PS, la densidad de fundido es de 0.945 g/cc y para el PP es de 0,74 g/cc. Esto cambia la relación para nuestro cálculo; ahora es 0.945/0.74 o 1.28. Ahora necesitamos un mínimo de 6.16 x 1,28 o 7,88 oz de capacidad de inyección. Estamos todavía (apenas) dentro de nuestra capacidad de cilindro de 8-oz, pero, por desgracia, el Sr. Murphy sigue al acecho.

Revise la válvula de retención: ¡Hay filtraciones! ¿Es práctico tratar de utilizar el 98% de la capacidad del cilindro (7.88/8.0 oz)? No, en mi libro, y se necesita algún margen y espacio para la descompresión, especialmente para los canales calientes. Te recomiendo tamaños de inyección de entre 25% a 70% de la capacidad del cilindro. Si lo sumamos, además de un factor de seguridad de 10% para la salida de la válvula, un margen para descompresión y para garantizar que el plástico se funda uniformemente, necesitamos un cilindro con por lo menos 11-12 oz de capacidad.

Pero no hemos terminado todavía. Tenemos que pensar en la capacidad de plastificación. El PP es una resina semicristalina y se funde de manera diferente, tal vez más constantemente, que las resinas amorfas. Por lo general, las resinas semicristalinas permanecen duras hasta su punto de fusión y requieren a menudo dos veces más BTUs para fundirse que las resinas amorfas. Esto hace que las resinas semicristalinas sean más difíciles de fundir uniformemente que las amorfas. Sería mejor que no use demasiado de su capacidad de cilindro, o usted estaría corriendo el riesgo de tener partículas sin fundir o parcialmente fundidas en la corriente de la masa fundida. Se verían considerablemente afectadas propiedades frente a la deformación, la contracción y otras características físicas.

Una vez más, usted no querrá subestimar el detalle de calcular correctamente el tamaño de inyección vs la capacidad de cilindro. Hay demasiado en juego. Envíeme su dirección de correo electrónico y recibirá una hoja de cálculo. Escriba las onzas o gramos y la densidad de la resina fundida, y se calculará la capacidad del cilindro sugerido en onzas.

La siguiente tarea será determinar si el tornillo puede fundir esta inyección dentro del tiempo de ciclo estipulado. Este es el tema de la siguiente columna.
 

 

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