Cómo elegir una máquina de inyección

Método de selección paso a paso

La selección de una máquina de moldeo por inyección funciona mejor cuando se parte de la pieza y del molde, no de una cifra de tonelaje. Cada paso que sigue acota el rango de máquinas adecuadas, y la elección final es la máquina más pequeña que cumple todos los requisitos con un margen razonable.

Reúna primero los datos: plano de la pieza o modelo 3D, grado del material, peso de la pieza, espesor de pared, longitud de flujo, número de cavidades, tipo de colada, dimensiones y peso del molde, tiempo de ciclo objetivo y producción anual. Con estas cifras, cada paso puede calcularse en lugar de estimarse.

1. Calcular la fuerza de cierre

Área proyectada de todas las cavidades y coladas multiplicada por la presión en cavidad típica para el material y el espesor de pared, más un margen.

2. Verificar la capacidad de inyección

El peso total de inyección debe aprovechar aproximadamente entre el 20 y el 80 por ciento de la capacidad de inyección del husillo.

3. Elegir la unidad de inyección

Diámetro del husillo, relación L/D y presión de inyección adecuados al material y a la longitud de flujo.

4. Confirmar el ajuste del molde

Distancia entre columnas, tamaño de placas, rango de altura de molde, carrera de apertura y expulsor.

5. Verificar velocidad y presión

Las piezas de pared delgada y de flujo largo requieren alto caudal y alta presión de inyección.

6. Verificar la capacidad de plastificación

El husillo debe fundir la siguiente inyección dentro del tiempo de enfriamiento disponible.

7. Elegir el accionamiento y las opciones

Servohidráulica, de dos placas o serie especializada; noyos, válvulas de obturación, interfaz para robot.

8. Planificar la automatización y los servicios

Robot, IML, secador, chiller, termorregulación de molde, energía eléctrica y agua.

Cálculo de la fuerza de cierre con un ejemplo resuelto

La fuerza de cierre debe superar la fuerza que ejerce el material fundido sobre el molde durante el llenado y el compactado. La estimación estándar es: fuerza de cierre = área proyectada total x presión media en cavidad x factor de seguridad. El área proyectada es el área de la pieza vista en la dirección de apertura del molde, para cada cavidad más cualquier colada fría en la línea de partición. Los agujeros dentro del contorno de la pieza solo se restan si están completamente cerrados por acero.

Ejemplo resuelto: una carcasa electrónica de ABS con un contorno de 150 x 100 mm, moldeada en dos cavidades con colada fría. El área proyectada por cavidad es 15 x 10 = 150 cm2, por lo que dos cavidades suman 300 cm2. La colada añade unos 20 cm2, para un total de 320 cm2. Con paredes de 2 mm y una longitud de flujo moderada, una presión en cavidad típica para ABS es de unos 300 kgf/cm2. Fuerza = 320 x 300 = 96,000 kgf, es decir, 96 tf, que equivalen a unos 940 kN. Al sumar un margen del 15 por ciento se obtienen unos 1,080 kN, de modo que una máquina de aproximadamente 1,100 a 1,300 kN es el punto de partida, sujeto a la verificación del ajuste del molde.

Un ejemplo de pared delgada muestra lo rápido que la presión cambia el resultado. Una tapa de PP de cuatro cavidades con 120 mm de diámetro tiene un área proyectada de unos 113 cm2 por cavidad, o 452 cm2 en total. Con pared de 0.6 mm, es típica una presión en cavidad de unos 500 kgf/cm2, lo que da 226 tf, o unos 2,220 kN antes del margen. La misma tapa con pared de 1.5 mm necesitaría mucho menos. La calculadora de tonelaje de HWAMDA aplica el mismo método.

1 kgf/cm2 equivale aproximadamente a 1 bar; 1 tf son unos 9.81 kN. Confirme los valores de cada grado específico con su proveedor de material.

Capacidad de inyección y aprovechamiento del husillo

La inyección es el total de material fundido inyectado por ciclo: todas las piezas más cualquier colada fría. Una inyección que aprovecha muy poco del husillo deja material fundido en el cilindro durante muchos ciclos, lo que aumenta el tiempo de residencia y el riesgo de degradación, y dificulta el control de la carrera de inyección. Una inyección que aprovecha demasiado no deja colchón y da una mala homogeneidad del material fundido.

La regla común es usar entre el 20 y el 80 por ciento de la capacidad máxima de inyección del husillo, con un rango cómodo del 30 al 65 por ciento para materiales sensibles al calor. La capacidad de inyección de la máquina suele expresarse en gramos de PS. Para otros materiales, multiplique por la relación de densidades en estado fundido: PP y PE dan aproximadamente 0.85 a 0.9 del valor en PS, mientras que PC, PET y PVC dan aproximadamente lo mismo o un poco más.

En el ejemplo de ABS, dos piezas de 45 g más una colada de 8 g dan una inyección de 98 g. Para mantenerse entre el 20 y el 80 por ciento, la capacidad del husillo debe estar entre unos 123 g y 490 g, y una unidad de 150 a 250 g ofrece un buen control. La calculadora de capacidad de inyección de este sitio convierte por usted el volumen, la densidad y el diámetro del husillo.

Diámetro del husillo, relación L/D y opciones de unidad de inyección

En una unidad de inyección dada, un husillo más pequeño ofrece mayor presión de inyección y un control más fino de la inyección, mientras que un husillo más grande ofrece más volumen de inyección y capacidad de plastificación, pero menor presión máxima. Por eso muchas máquinas, incluida la serie M8SII, ofrecen varias opciones de unidad de inyección (A, B, C, D) sobre la misma unidad de cierre: se puede adecuar el husillo a la pieza en lugar de pasar a una máquina más grande.

La relación L/D es la longitud con filetes del husillo dividida entre su diámetro. Los husillos de uso general suelen estar alrededor de 20:1 a 22:1. Los materiales que necesitan una fusión y un mezclado completos, como el PET, usan husillos más largos; las máquinas de preformas PET de HWAMDA usan un husillo para PET de 25:1. El PVC rígido necesita un husillo de baja compresión y un cilindro resistente a la corrosión para limitar el calor por cizallamiento, razón por la cual las máquinas para conexiones de PVC usan un conjunto de plastificación dedicado.

Ajuste del molde: columnas, placas, altura de molde, carrera de apertura y expulsor

Una máquina con suficiente fuerza de cierre puede seguir siendo la máquina equivocada si el molde no cabe. Compare el plano del molde con estas dimensiones antes de confirmar el modelo. Si el molde aún no está diseñado, úselas para dar instrucciones al fabricante del molde.

Distancia entre columnas

El ancho o la altura del molde debe pasar entre las columnas, con holgura para la instalación. Los moldes más anchos que esa distancia requieren una máquina más grande o una opción con mayor distancia entre columnas.

Tamaño de placas

La base del molde debe quedar apoyada en la mayor parte de su superficie para que la placa no se deforme bajo la fuerza de cierre.

Rango de altura de molde

La altura del molde cerrado debe quedar entre la altura mínima y máxima de molde de la máquina.

Carrera de apertura

En un molde de dos placas, prevea al menos el doble de la profundidad de la pieza más la holgura para la colada y la extracción; los moldes de tres placas y los moldes stack necesitan más.

Carrera y fuerza de expulsión

El expulsor debe liberar por completo la pieza del macho; los envases profundos y las cubetas necesitan carreras largas o asistencia por aire.

Peso del molde

Verifique que la placa móvil pueda soportar la mitad del molde y que su grúa pueda levantarla.

Velocidad de inyección, presión y capacidad de plastificación

Las piezas de pared delgada se solidifican rápido, por lo que deben llenarse rápido. Como referencia, cuando la relación entre longitud de flujo y espesor de pared supera aproximadamente 150:1, o el espesor de pared baja de unos 0.7 mm, las unidades de inyección estándar tienen dificultades. Los envases de alimentos y vasos de pared delgada suelen llenarse en 0.1 a 0.3 segundos y requieren altos caudales de inyección, alta presión de inyección y válvulas o acumuladores de respuesta rápida. Esta es la función de la serie SP6 de alta velocidad para pared delgada.

La capacidad de plastificación debe seguir el ritmo del ciclo. El husillo dosifica la siguiente inyección durante el enfriamiento, por lo que la capacidad requerida es el peso de inyección dividido entre el tiempo de dosificación disponible. En el ejemplo de ABS, una inyección de 98 g cada 30 segundos requiere unos 12 kg/h, lo cual es sencillo. Un envase de pared delgada de cuatro cavidades con 40 g por inyección y un ciclo de 5 segundos necesita unos 29 kg/h, con solo unos 3 segundos disponibles para la dosificación, de modo que el husillo debe poder entregar el material fundido en ese intervalo.

Tipo de accionamiento, automatización y servicios

Las máquinas servohidráulicas se adaptan a la mayoría de las aplicaciones generales, de envases e industriales porque combinan la fuerza hidráulica con un menor consumo de energía. Las máquinas de dos placas se adaptan a moldes grandes donde importan la longitud en planta y la apertura del molde. Para piezas bicolor o de dos materiales se necesitan máquinas multimaterial con dos o tres unidades de inyección.

Planifique toda la celda al mismo tiempo. Confirme la automatización con robot o IML, la capacidad del secador para materiales higroscópicos, el dimensionamiento del chiller y del termorregulador de molde, la alimentación eléctrica y el aire comprimido. Estos elementos influyen en las opciones de la máquina, como la interfaz para robot, las válvulas de aire y las zonas de cámara caliente.

Lista de verificación para seleccionar la máquina

Correspondencia entre tipos de producto y series de máquinas HWAMDA