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Noviembre de 2018 Página 1 de 2

La unidad de plastificación: elemento clave dentro del proceso de inyección

Por: Alejandro Miguel Vásquez Silva, redactor técnico

Un artículo de referencia que explica las características de los componentes de la unidad de plastificación: tornillo, barril y válvulas antirretorno.

Uno de los sistemas principales que componen la máquina inyectora es la unidad de plastificación. La unidad conformada por el tornillo plastificador y el barril se encarga de recibir la resina en estado sólido, llevarla a un estado viscoso homogéneo y generar la suficiente presión para introducirla en las cavidades del molde. Del correcto funcionamiento de este sistema también dependerá en gran medida el desempeño global del proceso de inyección.

Características del tornillo

También conocido como tornillo reciprocante, dadas sus dos funcionalidades (plastificación e inyección), normalmente está compuesto por una hélice sencilla y por tres secciones: alimentación, comprensión y dosificación. En el extremo del tornillo (nariz) se encuentra una válvula antirretorno que se encarga de permitir el flujo hacia adelante del tornillo de la resina plastificada durante el movimiento de rotación (plastificación) y también evita que esta se devuelva en el movimiento axial (inyección) del tornillo, generando un incremento de presión durante la inyección y la etapa de sostenimiento.

En la zona de alimentación se recibe y transporta el material sólido suficiente para que el proceso entregue el flujo másico esperado; esta zona cuenta con un diámetro de núcleo constante. Luego, en la zona de compresión se transporta, comprime y plastifica la resina, mediante un diámetro de núcleo variable, donde gracias al cambio del volumen y mediante la fricción generada entre las partículas de material, el tornillo y el barril, se incrementa la temperatura y se genera el cambio de estado sólido a viscoso del material. En la zona de dosificación se terminan de completar la plastificación y homogenización de las condiciones de la masa fundida (temperatura y viscosidad); esta zona tiene un diámetro de núcleo uniforme.

El diámetro exterior del tornillo y el interior del barril, que normalmente corresponde al principal dato característico de la unidad de plastificación, además de definir la medida nominal de este conjunto también entrega información respecto a la capacidad de flujo másico de la que se podrá disponer por unidad de tiempo. Aunque la inyección sea un proceso discontinuo y el parámetro que más cuidemos sea el tiempo de ciclo, no se debe perder de vista el flujo másico.

Tanto en inyección como en extrusión, la relación L/D (longitud sobre diámetro) es la manera de relacionar cuán larga es una unidad. Normalmente en inyección se acostumbran relaciones superiores a 20. En la medida que mayor longitud se tenga, se obtendrá una masa fundida más homogénea, así como un mayor tiempo de residencia de la resina en el interior de la unidad.

El perfil del tornillo describe la longitud de cada una de las tres zonas que lo componen. Un valor típico para un tornillo de los denominados de propósito general podría ser 10 – 5 – 5. Lo que significa que se trata de un tornillo con diez diámetros de longitud en la zona de alimentación, cinco en la zona de transición y cinco en la de dosificación. Estos valores, pueden ser modificados en diseños específicos de tornillos. Por ejemplo, una zona de alimentación de mayor longitud aumenta el potencial de flujo másico, un aumento de la zona de compresión representaría una transición menos brusca que representa una menor fatiga térmica para el material y una zona de dosificación con un mayor número de diámetros facilitaría el proceso de homogenización del material y entregará un mejor resultado. No se puede perder de vista que para los materiales sensibles térmicamente, el aumento del tiempo de residencia en la unidad de plastificación puede representar dificultades importantes.

La profundidad del canal en las diferentes zonas está definida por la resina que se desea procesar, luego la profundidad de las zonas de alimentación, transición y dosificación estarán definidas por la relación de compresión, que también debe ser seleccionada según la resina que se desea procesar. Por ejemplo, una baja profundidad de canal genera una alta rata de generación de calor y un bajo flujo másico. Así que la determinación de estos valores no podrá ser accidental.

El paso del tornillo es otra característica relevante de diseño. Cuando el paso es igual al diámetro, se denomina como de paso cuadrado, lo que equivale a un ángulo de hélice de 17,65°.

La válvula antirretorno es un elemento crucial en el correcto funcionamiento de la unidad de inyección. Esta es la que hace la gran diferencia entre los tornillos para el proceso de extrusión y el proceso de inyección. Su presencia es la que permite que el tornillo pueda cumplir las dos funciones en momentos distintos, la de plastificar mientras gira y se desplaza hacia atrás y la de inyectar mientras avanza de manera axial hacia adelante. El correcto sello, su apropiado tiempo de respuesta, serán los responsables de evitar la devolución del material plastificado durante el levantamiento de la presión de inyección y también de la precisión de la cantidad de material inyectado entre ciclo y ciclo. Existen diferentes diseños, que se recomienda analizar para cada aplicación específica.


Palabras relacionadas:
Componentes de una unidad de plastificación, la unidad de plastificación en el proceso de inyección, tratamientos térmicos en el proceso de inyección, papel de la unidad de plastificación en un proceso de inyección, parámetros de inyección, defectos de inyección en plásticos.
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BERTIN
18 de noviembre de 2018 a las 08:06

MUY INTERESANTE EL ARTICULO !!!!. ETAPA DEL PROCESO DE PLASTIFICACION QUE NORMALMENTE ES MENOSPRECIADO.

Juan Carlos Lopez Lopez
08 de noviembre de 2018 a las 15:56

Excelente articulo!!


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