La capacidad de inyección define el volumen máximo de plástico fundido que una máquina suministra por ciclo. Un cálculo preciso evita inyecciones incompletas, sobrellenado y desperdicio de material, al tiempo que garantiza que la máquina se ajuste al volumen de la cavidad del molde.
La capacidad de inyección equivale al volumen máximo de material fundido que desplaza el husillo durante una carrera completa hacia adelante. Existen dos métodos de cálculo: la capacidad volumétrica, basada en la geometría del husillo, y la capacidad de peso, basada en la densidad del material.
El método volumétrico calcula el volumen cilíndrico entre las posiciones del husillo. El método gravimétrico convierte el volumen en masa utilizando la densidad, lo que da como resultado la especificación de peso de inyección publicada en las hojas de datos de la máquina.
La capacidad volumétrica de inyección es igual a la carrera del husillo multiplicada por el área de la sección transversal del cañón. La carrera del husillo representa la distancia lineal que recorre desde la posición de recuperación hasta la posición de inyección completa. El área de la sección transversal del cañón es igual a pi multiplicada por el radio interior del cañón al cuadrado.
El diámetro interior del cilindro debe coincidir con el diámetro exterior del tornillo, con una holgura de 0.05 a 0.15 mm. Esta holgura permite la rotación del tornillo manteniendo el sellado a presión. El cálculo del área efectiva utiliza el diámetro interior del cilindro, no el del tornillo, ya que el material fundido llena el espacio anular durante la inyección.
La capacidad de inyección en peso es igual a la capacidad volumétrica multiplicada por la densidad del material. Los distintos polímeros tienen densidades diferentes, lo que significa que la misma máquina inyecta pesos diferentes según el material. El PP con una densidad de 0.90 g/cm³ produce inyecciones más ligeras que el PC con una densidad de 1.20 g/cm³ con la misma capacidad volumétrica.
Las hojas de datos de las máquinas indican el peso de la granalla utilizando la densidad del PS como referencia. Los usuarios recalculan el peso real de la granalla multiplicando la capacidad nominal del PS por la relación entre la densidad del material objetivo y la densidad de referencia del PS.
Obtener el diámetro interior del cañón Según las especificaciones de la máquina. Este valor suele oscilar entre 30 mm para máquinas pequeñas y 120 mm para máquinas grandes. Registre la medida en milímetros.
Calcular el área de la sección transversal del cañón Utilizando la fórmula: área (cm²) es igual a pi multiplicado por (diámetro/2)² dividido por 100. Convierta el diámetro de mm a cm antes de elevarlo al cuadrado.
Determinar la carrera máxima del tornillo Según la ficha técnica de la máquina, la carrera del husillo varía entre 60 y 300 mm, dependiendo del tamaño de la máquina. Las carreras más largas proporcionan una mayor capacidad volumétrica por ciclo.
Calcular la capacidad volumétrica de disparo Utilizando la fórmula: el volumen (cm³) es igual al área (cm²) multiplicada por la carrera (cm). Convierta la carrera del tornillo de mm a cm antes de multiplicar.
Seleccionar la densidad del material objetivo Según la ficha técnica del material, las densidades comunes incluyen PP a 0.90, PE a 0.95, PS a 1.05, ABS a 1.07, PA a 1.14 y PC a 1.20 g/cm³.
Calcular la capacidad de disparo de peso Utilizando la fórmula: el peso de la inyección (g) es igual al volumen volumétrico (cm³) multiplicado por la densidad del material (g/cm³). Compare este valor con el volumen total de la cavidad del molde más el volumen del sistema de canales de alimentación.
Verificar la relación capacidad-cavidad Se sitúa entre el 40 y el 80 por ciento. Operar por debajo del 40 por ciento supone un desperdicio de energía de la máquina. Operar por encima del 80 por ciento conlleva el riesgo de disparos incompletos debido a un tiempo de recuperación insuficiente.
Desajuste de capacidad insuficiente Esto ocurre cuando la capacidad de inyección cae por debajo del volumen total de la cavidad y del canal de alimentación. La máquina no puede llenar el molde por completo, lo que produce inyecciones incompletas y defectos dimensionales.
Desajuste de sobrecapacidad Esto ocurre cuando la capacidad de inyección supera con creces el volumen del molde. El exceso de material fundido permanece en el cilindro entre ciclos, lo que provoca la degradación del material debido a la exposición prolongada al calor y al mayor tiempo de enfriamiento por ciclo.
Rango de capacidad óptimo El objetivo es alcanzar entre el 40 y el 80 por ciento de la capacidad nominal de llenado del molde. Este rango proporciona un margen de recuperación adecuado sin que quede un exceso de material fundido residual en el cañón.
Consideraciones sobre cavidades múltiples Sume el número de cavidades multiplicado por el volumen de una sola cavidad más el volumen total del canal de alimentación para determinar la capacidad de inyección requerida por ciclo.
|
bastidor de la máquina |
Diámetro del barril |
Carrera máxima del tornillo |
Capacidad Volumétrica |
Peso del proyectil (referencia PS) |
|---|---|---|---|---|
|
50 t |
30 mm |
80 mm |
56.5 cc |
59 g |
|
100 t |
45 mm |
120 mm |
190.9 cc |
200 g |
|
200 t |
60 mm |
180 mm |
508.9 cc |
534 g |
|
400 t |
80 mm |
240 mm |
1206.4 cc |
1267 g |
|
800 t |
100 mm |
280 mm |
2199.1 cc |
2309 g |
|
1500 t |
120 mm |
300 mm |
3392.9 cc |
3563 g |
Multiplique el peso de inyección nominal de PS por la relación entre la densidad de su material y 1.05 g/cm³. Para PP, multiplique por 0.90/1.05, que es igual a 0.857. Una máquina con capacidad nominal de 200 g de PS inyecta 171 g de PP por ciclo de inyección.
La máquina produce inyecciones incompletas con un llenado insuficiente de la cavidad. Aumentar la presión de inyección no compensa el volumen insuficiente de material fundido. La solución requiere una estructura de máquina más grande o reducir el volumen total de la cavidad eliminando cavidades del diseño del molde.
La capacidad de inyección, expresada en volumen, permanece constante independientemente de la temperatura. La capacidad de inyección en peso disminuye ligeramente a temperaturas de fusión más elevadas debido a la reducción de la densidad del polímero por dilatación térmica. En la práctica, la diferencia es inferior al 2 % en los rangos de temperatura de procesamiento habituales.
La profundidad de la husilla y la relación de compresión determinan el volumen efectivo de material fundido disponible por carrera. Las husillas de uso general con compresión moderada ofrecen la capacidad nominal. Las husillas de alta compresión para materiales de ingeniería pueden ofrecer entre un 5 y un 10 por ciento menos de volumen efectivo debido a la mayor profundidad de los canales de la zona de dosificación.
Operar por debajo del 20 por ciento de la capacidad nominal de disparo genera un tiempo de permanencia excesivo del material fundido en el cañón. La degradación del material por calentamiento prolongado produce decoloración, disminución de las propiedades mecánicas y posible generación de gases. El uso mínimo práctico recomendado es del 40 por ciento de la capacidad nominal.
El cálculo de la capacidad de inyección requiere el diámetro del cañón, la carrera del husillo y la densidad del material, datos que se aplican mediante una fórmula volumétrica sencilla. Ajustar la capacidad calculada al volumen del molde con una utilización del 40 al 80 % garantiza la eficiencia de la producción sin riesgo de inyección incompleta ni degradación del material.
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