INYECCION DE ALUMINIO A BAJA PRESION
Observaremos las principales características características de los proceso proceso y de los sistemas sistemas involucr involucrados ados para realizar la inyección a baja presión. Este Este proc proces eso o es muy muy comp comple lejo jo debi debido do a que que invo involu lucr craa much muchas as vari variab able less físi física cass como como la term termod odin inám ámic ica, a, la mecá mecáni nica ca de flui fluido doss y la meta metalu lurg rgia ia de las las cual cuales es requ requie iere ren n una una inter interacc acción ión muy precisa precisa para para lograr lograr una alta alta eficiencia y calidad.
1.
ALUMINIO.
eg!n el tipo de producto que requiera fabricarse es necesario realizar los análisis respectivos sobre las propiedades mecánicas que este necesita para cumplir con la funcionalidad respectiva. "ara nuestro caso de la producción de #ines en $leac leació ión n de $lumi uminio par para aut automó omóvil o motocicl motocicleta, eta, los material materiales es deben cumplir con unas unas altas altas e%igen e%igencia ciass ya que este este produc producto to se denomina denomina de seguri seguridad, dad, es decir decir que una falla falla estruc estructur tural al puede puede compro compromet meter er la vida vida de los ocupantes. "ara esta aplicación pueden utilizarse dos tipos de aleación&
genera mejorar significativamente sus propiedades mecánicas mecánicas y así disminuir disminuir sustancialme sustancialmente nte los espe espeso sore ress para para aume aument ntar ar la dive divers rsid idad ad de geome geometrí trías as en el diseo diseo de los estilos estilos.. Esta Esta aleación se empezó a utilizar inicialmente en la fabr fabric icac ació ión n de piez piezas as aero aero espa espaci cial ales es dand dando o e%celentes resultados en las pruebas físicas. Requeriie!"#s $!i#s %el Alui!i# &'r' l' i!ei*!.
"ara "ara realiz realizar ar la inyecc inyección ión a baja presió presión n es necesario garantizar que la aleación de $luminio tenga la composición química adecuada seg!n el tipo utilizado, utilizado, debe estar libre libre en el contenido contenido de molculas de hidrogeno, ya que este gas atrapado atrapado puede generar porosidades internas. 'ambin es nece necesa sari rio o esta estarr libr libree de impu impure reza zass y ó%id ó%idos os /esco /escoria ria00 para para evitar evitar que poros poros e impur impureza ezass generen concentradores de esfuerzo no deseados en la pieza. -a temperatura del $luminio debe ser la adecuada y dentro dentro de los límit límites es establ estableci ecidos dos para para cada cada aleación y1o tipo de producto a inyectar.
Alsi11.
'iene muy buenas propiedades propiedades mecánicas mecánicas y alta resist resistenc encia ia a la corros corrosión ión para para que el vehícu vehículo lo pueda adaptarse a las condiciones del camino y el clima. "ero para cumplir con las pruebas mínimas mínimas de tensión, tracción, fatiga y fle%ión es necesario tene tenerr unos unos espe espeso sore ress agra agrade deci cido doss en sus sus geometrías. (entro (entro de sus aleantes aleantes se encuentran encuentran el ilicio, ilicio, magnesio, titanio, estroncio estroncio y el boro. u composición química esta conformada en un ))* de $lumin $luminio, io, un ++* de ilic ilicio io y un +* entre los otros aleantes. Alsi7 (A36).
Esta aleación provee unas e%celentes propiedades mecá mecáni nica cass y alta alta resi resist sten enci ciaa a la corr corros osió ión, n, super superior iores es a las del $lsi+ $lsi++, +, pero pero requiere requiere un tratamiento trmico adicional compuesto por una solubiliz solubilizacion acion y un envejecim envejecimiento iento.. -o cual le
2ig. +. #ecipiente en donde se transporta transporta el $luminio $luminio
Si"u'i*! '"u'l.
-a temperatura y las características del aluminio antes de ser llevado al horno de las inyectoras son las adecuad adecuadas as y están están dentro dentro de los límites límites de control estandarizado.
2ig. 4. "arte inferior del molde /3E68#$0
+.
MOLDE PERMANEN,E.
"ara este tipo de producto es necesario la utilización de un molde permanente diseado con las partes fijas y móviles necesarias para la inyección del material y luego la salida adecuada del producto. Este molde esta fabricado con materiales adecuados con propiedades especiales de resistencia mecánica, resistencia a la abrasión y muy buena transferencia trmica. "or lo general el material utilizado para su fabricación es el acero 3+4, el cual cumple con estas características.
El molde se compone com!nmente de tres partes, molde superior o /6acho0, molde inferior o /hembra0 y 9 dados laterales. -as zonas del molde que estarán e%puestas en mayor proporción con el $luminio son en acero 3+4, otras partes del molde están fabricadas en acero y fundición nodular perlitica. El molde debe ser cubierto por capas de pintura especial para lograr un adecuado desmoldeo y mejorar el acabado superficial del molde.
u diseo estructural y dimensional para que resista altas presiones mecánicas y evitar deformaciones, la determinación de espesores adecuados y áreas en el que fluye el metal enfocados en generar una solidificación direccionada adecuada seg!n el tamao y la geometría del producto. (entro de su diseo se integra el sistema de distribución para la refrigeración interna del molde en la b!squeda de mejorar y acelerar la solidificación del aluminio y así obtener mejores resultados productivos. 2ig. 9. 6olde acoplado a la 6aquina
Si"u'i*! '"u'l.
El molde solo tiene 9 canales de refrigeración instalados, no se tiene ning!n tipo de instrumentación instalada para la medición de temperatura.
3.
2ig. 5. "arte superior del molde /6$73O0
MA-UINA INYEC,ORA
e le denomina maquina inyectora a un sistema compuesto por una estructura fija y una estructura móvil capaz de maniobrar los movimientos requeridos por el molde para poder abrirlo, cerrarlo, realizar el proceso de inyección y e%traer el producto. Esta maquina esta integrada por varios sistemas, los cuales interact!an para la transformación del aluminio en un producto moldeado inyectado a baja presión. -os sistemas se denominan así&
2ig. =. ;nterior del 3orno
Si"u'i*! '"u'l.
El control de temperatura tiene algunas fallas debido varios aspectos, los cuales generan variaciones por fuera de los limites establecidos en el estándar de >1? :@7.
2ig. :. 6aquina ;nyectora
#r!# S#s"e!iie!"#/
Este horno mediante unos dispositivos hidráulicos y mecánicos pueden mover el horno en forma transversal. 'ambin se puede subir y bajar para asegurar sello entre tubo de transferencia y el molde.
El cual se encarga de mantener el $luminio a temperatura adecuada con un instrumento de medición /termocupla0 y un sistema calefactor /#esistencias elctricas0. En la zona central del horno se encuentra un dispositivo llamado tubo de transferencia, el cual se encarga de llevar el $luminio desde el horno hacia el molde. El horno debe estar sellado hermticamente para su correcto funcionamiento.
2ig. ). 6otor 3idráulico
R'&'s %e lle!'%# M#l%e/ 2ig. <. 3orno de ostenimiento
Está compuesto por un sistema neumático encargado de llenar el horno de aire seco para generar la presión suficiente con la que el aluminio pueda subir por el tubo de transferencia y llenar la cavidad del molde y comprimirlo hasta que este alcance la solidificación correcta y completa. (espus debe evacuar el aire inyectado para la salida del producto.
El sistema debería generar 4 rampas /2ases0 de llenado, las cuales se distribuyen así& R'&' i!ii'l # %el "u0# %e "r'!sere!i' , la cual debería llevar el aluminio desde el nivel del horno hasta donde termina el tubo de transferencia en apro%imadamente < a ) seg. (espus debe generar la r'&' %el #l%e, la cual debería llevar el aluminio hasta llenar el molde completamente entre los +A y los 5A seg. (ependiendo del molde. (espus debe generar la r'&' i!'l encargada de comprimir el aluminio mientras se solidifica.
Esta variable de altura se puede referenciar con la medición de presión de aire que se genera dentro del horno para subir el aluminio. El sistema debe compensar presión de aire por la perdida de nivel de $luminio a medida que se producen rines de forma automática. Esto con el objetivo de controlar la velocidad con la cual es llenado el molde para lograr un llenado laminar y evitar atropamientos de aire y generación de ó%idos.
2ig. +A. istema de #ampa $ctual
Sis"e' %e reri2er'i*!.
Este sistema se encarga suministrar aire para refrigerar el molde y en consecuencia ayuda en la aceleración de la solidificación del aluminio. Es controlado mediante la parametrizacion de tiempos de activación y la modificación del flujo de aire de cada canal. -a capacidad de canales de enfriamiento deberá ser el adecuado seg!n la necesidad y diseo del molde para lograr resultados satisfactorios. 'ambin debería ser posible utilización de agua como agente refrigerante para obtener mejores resultados en la disminución de la temperatura del molde. Si"u'i*! '"u'l.
2ig. B. Crafico generación #ampa en tres fases
Si"u'i*! A"u'l.
7omo puede observarse el sistema solo cuenta con una válvula 415 vías para la entrada de aire al horno, lo cual solo generaría una sola rampa de llenado. $demás no e%iste medición de la presión hacia el control para la verificación del comportamiento del sistema. El sistema actual es inadecuado, el cual genera incertidumbre para controlar el llenado de aluminio del molde.
-a alimentación general del sistema de aire tiene variaciones de hasta un +:* entre los +A:psi y los BA psi. -o que puede influenciar en variaciones de flujo debido a esta fluctuación. En el sistema actual solo se puede modificar presión de aire, con este control se tienen muchas incertidumbres debido a que esta variable no refleja la cantidad de aire que fluye por el enfriamiento en forma indirecta. -os parámetros de presión tienen muchas variaciones entre moldes debido a los cambios de área que estos pueden tener seg!n el diseo.
El sistema no puede registrar flujos refrigeración para verificar estabilidad.
de
Si"u'i*! '"u'l.
El movimiento del cilindro principal que sube y baja el molde se hace un poco lento para los requerimientos actuales de producción.
2ig. ++. istema de refrigeración 6olde
Sis"e' i%ruli#.
Encargado de generar la fuerza motriz para realizar los movimientos necesarios para la maniobra del molde y el horno durante el proceso, se compone principalmente de unas bombas hidráulicas y válvulas direccionales.
2ig. +4. E%tracción del #in
4.
SIS,EMA DE CON,ROL.
(ebe ser un sistema robusto con la capacidad de manejar sistemas elctricos y electrónicos de medición, maniobra y control para todos los elementos involucrados en la maquina y el molde. -a interfese 36; debe poder utilizarse para la medición, parametrizacion, monitoreo y control de todos los sistemas involucrados. 'ambin debe suministrar información diagnostico y detección de fallas.
de
'ambin debe poder registrar datos para evaluar comportamientos de las variables en evaluación.
Si"u'i*! A"u'l.
El sistema solo puede realizar maniobra de los movimientos hidráulicos y maniobra de los enfriamientos. Da que solo tiene 45 entradas y 45 salidas digitales.
2ig. +5. 7entral 3idráulica
o tiene forma de leer temperatura y variables analógicas e%ternas. o tiene sistema de diagnostico. o se tiene control sobre alguna variable.
"-7 6O(F-$# '$8-E#O (E 6$(O
Si"u'i*! A"u'l.
o se puede realizar ning!n registro. o e%iste conectividad.
2ig. +9. "-7 2esto /$ctual0
2ig. +<. (iagrama esquemático inyectora a baja presión
2ig. +:.
5.
'ablero de 6andos
PROCESO.
El diseo y la estandarización adecuada es muy importante para mantener en el tiempo el cumplimiento de normas y especificaciones con las cuales se pueda lograr una e%celente productividad y calidad deseadas. El sistema de control debería registrar indicadores de productividad y eficiencia para poder evaluar el comportamiento general del proceso en todos sus aspectos. El sistema debería tener conectividad total con la supervisión y la ingeniería de procesos para poder monitorear y evaluar desempeos. Ceneración de bases de datos para análisis y toma de acciones.
