Proceso de fabricación de sillas plásticas
PRESENTADO POR: CAMILO ANDRES ARCILA RINCON !"#$%$! &AIME &EANPIERRE 'ERNAL OLARTE !"#$!%( &ON &AIRO )ORERO PIN*ON !%"$"+,
PRESENTADO A: IN-. ENR/ 0ERA -ON*ALES
1NI0ERSIDAD IND1STRIAL DE SANTANDER )AC1LTAD DE IN-EN2ERIAS )ISICOMEC3NICAS ESC1ELA DE IN-ENIERIA MECANICA
PROCESOSDEMAN1)ACT1RA '1CARAMAN-A !"%! 1
INTORD1CCI4N Con la realización de este trabajo se quiere comprender y analizar el proceso de fabricación de sillas plásticas ya que este tipo de objetos plásticos los tenemos presentes en nuestra sociedad y son muy utilizados para el confort y el descanso ke proporciona a una persona el uso de estas. Además, queremos conocer los diferentes procesos de producción de estos productos para en el caso de iniciar un proceso de producción de un elemento de estas características, se pueda analizar qué proceso es el más adecuado para hacer en la fabricación una reducción de tiempo y costo en la producción.
O'&ETI0O -ENERAL:
Conoc Conocer er e ident identifific icar ar los los proc proceso esoss de fabr fabric icac ació ión n de los mate materi rial ales es plásticos en este caso las sillas.
O'&ETI0OS ESPEC2)ICOS:
!dentificar los materiales utilizados en el proceso de fabricación de sillas de
plástico. Conoc Conocer er los los dife difere rent ntes es proc proces esos os de manu manufa fact ctur ura a y las las herra herrami mien enta tass
utilizadas en la producción de sillas. Conocer Conocer que tipos de pruebas se utilizan utilizan para "arantizar "arantizar la calidad calidad de una
silla. #stablecer #stablecer la importancia importancia que tienen el costo y el tiempo de fabricación fabricación en el proceso de fabricación de una silla.
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INTORD1CCI4N Con la realización de este trabajo se quiere comprender y analizar el proceso de fabricación de sillas plásticas ya que este tipo de objetos plásticos los tenemos presentes en nuestra sociedad y son muy utilizados para el confort y el descanso ke proporciona a una persona el uso de estas. Además, queremos conocer los diferentes procesos de producción de estos productos para en el caso de iniciar un proceso de producción de un elemento de estas características, se pueda analizar qué proceso es el más adecuado para hacer en la fabricación una reducción de tiempo y costo en la producción.
O'&ETI0O -ENERAL:
Conoc Conocer er e ident identifific icar ar los los proc proceso esoss de fabr fabric icac ació ión n de los mate materi rial ales es plásticos en este caso las sillas.
O'&ETI0OS ESPEC2)ICOS:
!dentificar los materiales utilizados en el proceso de fabricación de sillas de
plástico. Conoc Conocer er los los dife difere rent ntes es proc proces esos os de manu manufa fact ctur ura a y las las herra herrami mien enta tass
utilizadas en la producción de sillas. Conocer Conocer que tipos de pruebas se utilizan utilizan para "arantizar "arantizar la calidad calidad de una
silla. #stablecer #stablecer la importancia importancia que tienen el costo y el tiempo de fabricación fabricación en el proceso de fabricación de una silla.
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Proceso de fabricación de sillas plásticas MATERIA PRIMA Polipropileno Copol56ero. $resenta e%celente resistencia a bajas temperaturas, es más fle%ible que el tipo &omopolímero, su resistencia al impacto es mucho mayor y aumenta si se modifica con hule #$'(, incrementando también su resistencia a la tensión al i"ual que su elon"ación sin embar"o, la resistencia química es inferior que el &omopolímero, debilidad que sé acentué a temperaturas ele)adas.
POLIPROPILENO Descripción: #l polipropileno *$$+ es el polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización del propileno *o propeno+. $ertenece al "rupo de las poliolefinas y es utilizado en una amplia )ariedad de aplicaciones que incl ncluyen uyen
empa empaq ques ues
para para alime liment ntos os,,
tejid ejidos os,,
equi equipo po de labor aborat ator orio io,,
componentes automotrices y películas transparentes. iene "ran resistencia contra di)ersos sol)entes químicos, así como contra álcalis y ácidos.
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Propiedades 6ecánicas: PP
PP
o6opol56ero
Copol56ero
, a ,/
0,1 a ,2
(ódulo elástico en tracción *-$a+ Alar"amiento de
Co6entarios
6unto al polietileno, una
rotura en tracción
00 a /00
*3+ Car"a de rotura
240 a 500
de las más altas de todos los termoplásticos
en tracción *($a+ (ódulo de fle%ión *-$a+
7 a 28
89 a 79
,5 a ,14
0,28 a ,20 #l $$ copolímero posee la
:esistencia al impacto Charpy
2 a 80
5 a 20
*k6;m8+
mayor resistencia al impacto de todos los termoplásticos (ás duro que el
'ureza
18 a 12
/1 a 17
polietileno pero menos que el polietileno o el $#
Propiedades t7r6icas:
emperatura de
PP
PP
o6opol56ero /0 a 10
Copol56ero 70 a /9
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Co6entarios
fusión *=C+
polietileno
emperatura
>'$# y al $?C pero
má%ima de uso
00
00
inferior al &'$#, al $# y
continuo *=C+
a los @plásticos de in"eniería@
emperatura de transición )ítrea
0
80
*=C+ A baja temperatura el $$ homopolímero se )uel)e frá"il *típicamente en torno a los 0=C+ no tanto el $$ copolímero, que conser)a su ductilidad hasta los 20=C.
PPC Polipropileno Copol56ero #s un polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se obtiene de la polimerización $ertenece
del al
propileno "rupo
de
*o las
propeno+. poliolefinas.
Al aBadirse entre un 4 y un 703 de etileno en la polimerización, se obtiene el copolímero que posee mayor resistencia al impacto.
Propiedades: 'ensidad0,5";cm7 >a temperatura de fusión, )aría en función del contenido del copolímero.
Modificaciones: (aterial de refuerzo y aditi)os funcionales. Dibra de )idrio. Car"a mineral. Carbón black. 5
Prestaciones: Eptima
resistencia
(uy
baja
química.
absorción
de
a"ua.
A diferencia del polipropileno homopolímero, el copolímero presenta una mejor resistencia en caso de choque a las bajas temperaturas, y un alar"amiento
de
rotura
más
ele)ado.
'ecaen li"eramente las características térmicas.
Aplicaciones: :espaldos
y
asientos
(aterial
para
interno
sillas,
muebles
del
sector
de
jardín. pFblico.
Componentes eléctricos que operan a baja temperatura.
PROCESOS DE MAN1)ACT1RA / ERRAMIENTAS
El Proceso de In8ección #l proceso de inyección de termoplásticos se fundamenta en fundir un material plástico y hacerlo fluir hacia un molde, a tra)és de una boquilla en la máquina de inyección, en donde llena una ca)idad que le da una forma determinada permitiendo obtener una amplia )ariedad de productos. #l moldeo por inyección es la técnica de procesamiento de mayor utilización para la transformación de plásticos.
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#n la actualidad, la mayoría de las máquinas inyectoras utilizan el principio del tornillo de Arquímedes para plastificar y bombear el material. #n un tornillo de inyección se produce el fenómeno de plastificación debido al calor "enerado por la fricción del material con las paredes del barril y por el aporte de calor de las resistencias eléctricas alrededor del barril. >a inyección es un proceso secuencial que está conformado por un conjunto de etapas que se denomina ciclo de inyección. #l parámetro más importante, desde el punto de )ista económico, es la duración o el tiempo de ciclo, pues finalmente de este dependen la producti)idad y el costo del proceso.
La Má9ina de In8ección
Gna máquina inyectora es un equipo capaz de plastificar el material polimérico y bombearlo hacia un molde en donde llena una ca)idad y adquiere la forma del producto deseado. Gna inyectora se compone de cuatro unidades principales >a unidad de cierre >a unidad de inyección >a unidad de potencia >a unidad de control
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1nidad
de
cierre
Consiste de una prensa conformada por dos placas portamoldes, una mó)il y otra fija. #l sistema de accionamiento de la placa mó)il puede ser un mecanismo de palancas acodadas, accionado hidráulicamente, un cilindro hidráulico o un sistema eléctrico de tornillo sin fin accionado por un motor. #l parámetro fundamental para dimensionar una unidad de cierre es su fuerza para mantener el molde cerrado. Gsualmente se da este )alor en toneladas *ton+. Htros parámetros importantes en una unidad de cierre son la distancia mínima entre placas, la distancia má%ima de apertura, las dimensiones de las placas y la distancia entre columnas, la carrera del sistema de e%pulsión. #stos datos se utilizan para dimensionar los moldes.
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1nidad
de
in8ección
>a unidad de inyección está conformada por el tornillo y el barril de inyección, la boquilla y las resistencias alrededor del barril. #l material sólido in"resa por la tol)a a la zona de alimentación del tornillo, en esta zona es transportado, por efecto de la rotación del tornillo dentro del barril, hacia la zona de fusión donde se plastifica finalmente el material es bombeado hacia la parte delantera del tornillo en la zona de dosificación. 'urante el proceso de plastificación del material el tornillo "ira constantemente. Cuando se )a a realizar la inyección hacia el molde, el tornillo deja de "irar y actFa a manera de pistón, haciendo fluir el plástico fundido hacia el molde y llenando las ca)idades.
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#s bien sabido que la conducti)idad térmica de los plásticos es muy inferior a la de los metales, por lo que su procesamiento debe hacerse en capas del"adas para que la transferencia de calor sea lo más rápida posible y sostenible económicamente. #sto se lo"ra apro)echando el fenómeno de plastificación, que consiste en la fusión de la capa de material directamente en contacto con la superficie del barril, la cual transmite el calor, por con)ección forzada, al material sólido en las capas inferiores hasta que se plastifica completamente la masa de material.
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#n las inyectoras comerciales apro%imadamente un 403 del calor requerido para fundir el material lo aporta la fricción )iscosa, "enerada por el "iro del tornillo con respecto al barril, y el otro 403 lo aportan las resistencias eléctricas.
La
nidad
de
potencia
#s el sistema que suministra la potencia necesaria para el funcionamiento de la unidad de inyección y de la unidad de cierre. >os principales tipos de sistemas de potencia se pueden clasificar como.
máquinas relati)amente pequeBas. #ste sistema se emplea tanto para el "iro del tornillo como para la apertura y cierre del molde. >a máquina emplea dos sistemas mecánicos de en"ranajes y palancas acodadas, uno para el cierre del molde y otro para el tornillo. Cada uno accionado por un motor eléctrico independiente. #l accionamiento del tornillo cuando realiza la inyección lo ejecuta un cilindro hidráulico. #n los sistemas con motor eléctrico, la )elocidad puede ajustarse sólo en un determinado nFmero de )alores, lo cual puede ocasionar problemas en la reproducción de parámetros de operación y dificultar la obtención de piezas con una calidad constante. >os motores 1
eléctricos "eneran "randes torques de arranque, por lo que debe tenerse precaución al usar tornillos con diámetros pequeBos para e)itar que se rompan.
Sistema de potencia hidráulico: >os motores hidráulicos son los más
comFnmente utilizados, su funcionamiento se basa en la transformación de la potencia hidráulica del fluido en potencia mecánica. A diferencia de los sistemas electromecánicos, donde la potencia es transmitida a tra)és de en"ranajes y palancas, en un sistema con fluidos estos elementos se sustituyen, parcial o totalmente, por tuberías de conducción que lle)an el fluido a presión a los pistones de inyección y de cierre del molde. #l fluido que más se utiliza es el aceite debido, principalmente, a sus propiedades lubricantes en aplicaciones que in)olucran "randes car"as. #n los sistemas hidráulicos es comFn utilizar presiones que )arían entre los 10 y 20 k";cm 8. >as )entajas del motor hidráulico con respecto al eléctrico pueden resumirse principalmente en Dácil )ariación de )elocidades, re"ulando el )olumen de fluido. >a relación entre el torque y la )elocidad es apro%imadamente lineal. #l límite de torque se determina por la presión limitante y el torque de arranque es apro%imadamente i"ual al de funcionamiento. $ermite arranques y paradas rápidos debido al pequeBo momento de inercia. $ermite relaciones bajas de peso potencia, lo que posibilita alcanzar altas )elocidades de inyección del material.
La
nidad
de
control
#ste sistema básicamente contiene un controlador ló"ico pro"ramable *$>C+ y 1
controladores $!' para las resistencias eléctricas del barril y de la boquilla. #l $>C permite pro"ramar la secuencia del ciclo de inyección y recibe seBales de alarma, por sobrepresión o finales de carrera, para detener el ciclo. >os controladores $!' son los más adecuados para el control de temperatura debido a su ele)ada )elocidad de respuesta para mantener la temperatura a los ni)eles requeridos.
Pará6etros
de
na
in8ectora
>as principales características utilizadas para dimensionar y comparar máquinas inyectoras son
Capacidad o fuerza de cierre usualmente se da en toneladas *ton+ Capacidad de inyección es el )olumen de material que es capaz de suministrar la máquina en una inyección *cm 7;inyección+. #s comFn dar este )alor en "ramos, tomando como referencia la densidad del polietileno. $resión de inyección es la presión má%ima a la que puede bombear la unidad de inyección el material hacia el molde. Gsualmente se trabaja a un /03 de esta presión o menos. Capacidad de plastificación es la cantidad má%ima de material que es capaz de suministrar el tornillo, por hora, cuando plastifica el material se da en k";h. ?elocidad de inyección es la )elocidad má%ima a la cual puede suministrar la unidad de inyección el material hacia el molde se da en cm 7;s.
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#l Ciclo de !nyección
#l ciclo de inyección se puede di)idir en las seis si"uientes etapas
Cierre del molde e inicio de la inyección
#l tornillo inyecta el material, actuando como pistón, sin "irar, forzando el material a pasar a tra)és de la boquilla hacia las ca)idades del molde con una determinada presión de inyección.
1
!nyección del material
Al terminar de inyectar el material, se mantiene el tornillo adelante aplicando una presión de sostenimiento antes de que se solidifique, con el fin de contrarrestar la contracción de la pieza durante el enfriamiento. >a presión de sostenimiento, usualmente, es menor que la de inyección y se mantiene hasta que la pieza comienza a solidificarse.
Aplicación de la presión de sostenimiento
#l tornillo "ira haciendo circular los "ránulos de plástico desde la tol)a y plastificándolos. #l material fundido es suministrado hacia la parte delantera del tornillo, donde se desarrolla una presión contra la boquilla cerrada, obli"ando al 1
tornillo a retroceder hasta que se acumula el material requerido para la inyección.
$lastificación del material #l material dentro del molde se continFa enfriando en donde el calor es disipado por el fluido refri"erante. Gna )ez terminado el tiempo de enfriamiento, la parte mó)il del molde se abre y la pieza es e%traída.
#nfriamiento y e%tracción de la pieza #l molde cierra y se reinicia el ciclo.
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#n cuanto al consumo de potencia en cada una de las etapas del ciclo, se obser)a que en el cierre del molde apenas se requiere la potencia necesaria para )encer la fricción "enerada al desplazar la placa mó)il. >a etapa de inyección necesita la potencia má%ima durante un período muy corto. #l desplazamiento de la unidad de inyección y la apertura del molde requieren muy poca potencia. #n el si"uiente dia"rama se esquematiza el consumo de potencia durante el ciclo de inyección.
CONTROL DE CALIDAD Dundamentales para controlar el comportamiento de los plásticos >os métodos de análisis térmico tienen "ran importancia en la caracterización de los materiales termoplásticos debido a la "ran relación e%istente entre sus propiedades y la temperatura. >os ensayos normalizados, como el Indice de Dluidez o la emperatura de reblandecimiento Vicat , son los más utilizados por la industria debido a su rapidez, sencillez y comodidad. Htras técnicas muy usadas
son Calorimetría
diferencial
de
barrido *'
termogravimétrico *-A+ y el Análisis térmico mecánico dinámico *'(A+.
2ndice de )lide; <1NE =$!""> DIN =$($=? Consiste en calentar una muestra del material en un horno y aplicar sobre dicha masa fundida un pistón con una car"a normalizada.
1
cantidad de material fundido que atra)iesa una boquilla por unidad de tiempo. #l ensayo se realiza con poca )elocidad de cizallamiento. Gn peso molecular promedio ele)ado se traduce en índices de fluidez bajos, es decir, la masa fundida tiene una )iscosidad ele)ada, como la que se requiere para la e%trusión. Gn peso molecular promedio bajo equi)ale a índices de fluidez altos, es decir, la masa fundida presenta una )iscosidad baja, ideal para la inyección. >os índices de fluidez habituales se sitFan en el inter)alo de 0,4 "; 0 min a 20 "; 0 min. A partir de la diferencia de índices de fluidez antes y después de la transformación se puede sacar la conclusión acerca de la de"radación sufrida por el material durante la misma, es decir, el peso molecular promedio es menor debido a la rotura de las cadenas moleculares.
Te6peratra de reblandeci6iento 0icat <1NE =$%%,> DIN =$@+"> ISO $"+? #ste método permite estudiar el reblandecimiento de los termoplásticos cuando la temperatura aumenta. #l ensayo consiste en determinar la temperatura a la que un punzón cilíndrico de acero ha penetrado dentro de la probeta una profundidad de J 0, mm. $ara ello, se sumer"en las probetas en un líquido de acondicionamiento térmico, después se car"a el punzón con un peso constante y se calienta el líquido a 40 ó 80 = C;h. #l peso utilizado es de 0 K para el método A y de 40 K para el método L. >as probetas tendrán un espesor entre 7 y / mm y unas dimensiones de 0 % 0 mm.
Calori6etr5a diferencial de barrido.
idéntica. #l calor a"re"ado que se re"istra, compensa el que se pierde o se "ana como consecuencia de reacciones endotérmicas o e%otérmicas que tienen lu"ar en la muestra. #l material de referencia debe de cumplir una serie de carácterísticas para no des)irtuar la medida realizada no debe e%perimentar e)entos o procesos térmicos en el inter)alo de temperatura a estudiar, no debe reaccionar con el crisol que lo contiene o con los termopares y su conducti)idad térmica debe ser similar a la de la muestra. -eneralmente, se utiliza como referencia un crisol )acío. >a preparación de la muestra es importante para reducir la resistencia térmica en el sensor del equipo. Así se e)itan "radientes de temperatura dentro de la muestra y el consi"uiente fallo de la seBal re"istrada. $or esta razón, las muestras ideales son films o muestras que ocupen perfectamente la parte inferior del crisol.
Htras aplicaciones determinación de transiciones )ítreas de 8 orden determinación de re cristalización e%otérmica y fusión de polímeros semicristalinos medición de capacidades caloríficas, entalpías de fusión, temperaturas de transición, calores específicos, datos sobre procesos cinéticos, datos sobre polimerización isotérmica, sobre reacciones químicas resultantes de aditi)ación de polímeros a alta temperatura.
Análisis Ter6oraBi67trico a defle%ión de la escala de la balanza se compensa automáticamente por medio de una unidad moduladora eléctrica, y utilizando sensores adecuados se lo"ra que la seBal eléctrica sea directamente proporcional a la )ariación en peso de la muestra. #ste método se usa principalmente para in)esti"ar procesos de secado *desorción+ reacciones de descomposición pirólisis bajo "as inerte como el nitró"eno
o
la
o%idación
en aire
de
o%í"eno.
'escomposiciones
estequiométricas permiten determinar el contenido. (ezclas de sustancias or"ánicas indican la cantidad de material )olátil *or"ánico+ y de cenizas *car"as+. #n muchos casos, el ran"o de temperatura de descomposición hace posible la identificación y caracterización de la muestra. #n resumen, la -A se puede emplear para in)esti"ar cualquier proceso físico o químico que incluya un cambio de peso en el material. Gna atmósfera de "as alrededor de la muestra tiene una importante influencia sobre los análisis termo"ra)imétricos.
partes frías del equipo eliminar la presencia de "ases corrosi)os reducir las reacciones secundarias desplazar el o%í"eno por medio de un "as inerte y e)itar o%idaciones no deseadas introducir un "as reacti)o que actué sobre la muestra y actuar como refri"erante para el mecanismo de la balanza. Aplicaciones detección de aditi)os en plásticos detección de contenido en a"ua, componentes )olátiles y cenizas y e%amen de procesos de descomposición.
Análisis t7r6ico 6ecánico diná6ico
Ensa8os 6ecánicos >os ensayos mecánicos permiten la determinación de datos específicos de los termoplásticos *resistencia y módulo elástico+ necesarios para su aplicación en el diseBo de in"eniería o en el control de calidad.
Tracción <1NE =$ "!$> ASTM D +$,> DIN =$@==> ISO =!(? Consiste en deformar una probeta haltera, a lo lar"o de su eje mayor, a )elocidad constante y aplicando fuerza hasta su rotura. >as probetas pueden ser moldeadas por inyección, o mecanizadas a partir de placas moldeadas por
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compresión. as mordazas se separan a )elocidad constante de , 8, 4, 0, 0, 40, 00, 800, 400 mm; min., tirando de la probeta desde ambos e%tremos. #l esfuerzo es re"istrado "ráficamente frente a la deformación *alar"amiento+. >as propiedades de tracción son la mejor indicación de la resistencia de un material. >a fuerza necesaria para tirar la probeta se determina conjuntamente con el alar"amiento de rotura. #l módulo elástico, es la relación del esfuerzo a la deformación por debajo del límite proporcional del material. #s el dato de tracción más Ftil, porque las piezas se deberán diseBar de tal manera que los esfuerzos estén por debajo de este )alor. &ay un "ran beneficio en el alar"amiento moderado, pues esta cualidad permite absorber los impactos y choques rápidos. Así, el área total bajo la cur)a esfuerzodeformación, es un índice de la tenacidad "lobal del material. Gna material con una resistencia a la tracción muy alta y poco alar"amiento será quebradizo. $ara medir el alar"amiento con precisión se necesita un dispositi)o electrónico *e%tensómetro+ de medición fina del mismo, sobre todo para determinar el módulo de elasticidad.
)leión <1NE =$"!!> DIN =$@=!> ASTM D (#"> ISO %(,? >as probetas se fabrican por prensado o inyección.
dispone de dos soportes distanciados entre sí de / % espesor *mm+. a resistencia y el módulo elástico se determinan a partir de los )alores de fuerza má%ima y la relación fuerza O flecha. >os )alores obtenidos en fle%ión son similares a los obtenidos por tracción. $ara materiales fle%ibles o que no rompen por doblado no se realiza este ensayo.
I6pacto &ay dos métodos de ensayo el !mpacto Charpy , descrito por las normas GK# 4708, A<( ' 84/, '!K 47247, y el !mpacto Izod , definido en las normas GK# 4757 y A<( ' 84/. >os resultados de ambos ensayos no son comparables debido a las diferencias en cuanto a la "eometría de las probetas y de las entallas. #n "eneral, los plásticos son muy sensibles a los esfuerzos sFbitos de un impacto y especialmente si las probetas tienen una entalla. #n
el
impacto Charpy los
e%tremos
de
las
muestras
descansan
horizontalmente sobre apoyos y el martillo impacta en el punto central, entre los dos apoyos. $or el contrario en el ensayo Izod la probeta se sujeta por un e%tremo y el martillo "olpea en el otro. >os )alores de resiliencia *6 ; mmP+ obtenidos en ensayos de impacto no son utilizables para el cálculo o diseBo de piezas.
Ensa8os f5sicos 2
Densidad <1NE =$"!"> ASTM D %="=> DIN =$@(#? Consiste en determinar la masa por unidad de )olumen, normalmente se e%presa en ";cc. >as normas describen hasta cuatro métodos para determinar esta ma"nitud. >os más sencillos son mediante empuje hidrostático y mediante picnomómetro. #n ambos casos, el material necesario es muy corriente *balanza y picnométro+.
Absorción de aa <1NE =$"!,> DIN =$@#=> ISO +!? Consiste en cuantificar el a"ua retenida por el termoplástico en condiciones normalizadas. #s una prueba muy sencilla que sólo precisa de una balanza y un baBo termostático. os plásticos polares como la $A absorben mucha humedad en cambio, los no polares como el $#, $$, $< Q $D# muy poca. >a )elocidad con que se absorbe el a"ua depende en "ran medida de la relación superficie; )olumen de la pieza. $or ello los ensayos comparati)os deberán efectuarse con probetas de medidas e%actas e idénticas. >a absorción de a"ua implica una alteración de las características de la pieza o del material. #n "eneral se reducen la resistencia y la dureza, aumentando la tenacidad. #l aspecto puede resultar perjudicado por la aparición de zonas 2
mates o lechosas. #mpeoran las características dieléctricas. >a absorción de a"ua puede si"nificar también hinchamiento y alteración de las dimensiones.
Dre;a Sore <1NE =$%$"> ASTM D !!@"> ISO ,+,? Consiste en e)aluar la dureza superficial del material midiendo la profundidad que alcanza una punta de acero normalizada cuando se presiona contra el material. a superficie de apoyo y de la muestra deberán ser lisas y de caras paralelas. #l durómetro se coloca sobre la muestra con paralelismo de caras con ayuda de un dispositi)o apropiado. >a presión aplicada por estos aparatos es de 8,4 K en la Shore A y de 40 K en la Shore . #l método Shore A se aplica a plásticos blandos, por ejemplo $?C plastificado. #l método Shore se emplea para plásticos más duros. >a dureza Shore se e%presa en unidades de Shore A o .
Contenido en 6ateriales Bolatites. <1NE =$"#"> 1NE=$!+#> ASTM D !=,@? $ermite cuantificar el contenido en cenizas de los materiales. Consiste en determinar la )ariación de masa e%perimentada por el material al someterlo a calcinación. $ara realizar el ensayo se introduce un crisol con la muestra en el interior de horno mufla a /00= C y se mantiene hasta pesada constante. 'ebido a la sencillez de sus medios *horno mufla, balanza, mechero+ y la información suministrada *contenido en refuerzo o en car"a inor"ánica+ se emplea frecuentemente en el control de calidad de materiales.
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Ensa8os de aspecto #ste conjunto de ensayos merece un apartado especial debido a la "ran importancia que tienen especialmente en piezas decorati)as o simplemente e%teriores. #n estos casos se hace fundamental que el color y el brillo de la pieza sean idénticos a las del resto del equipo. Htro problema relacionado con el aspecto es cuantificar cuándo y cómo )a a deteriorarse el aspecto de pieza con el uso.
Color> brillo 8 transparencia. <1NE =$$,+> 1NE =$$,(> ASTM D !!@@> DIN ="$$> DIN +%(@? a medición del color consiste en determinar la intensidad de luz que atra)iesa tres filtros normalizados *triestímulos R, Q, S+ en condiciones de e%posición definidas *"eometría y fuente de iluminación+. #%isten di)ersos parámetros para caracterizar el color, su relación con los )alores de R, Q, S están descritos en las normas anteriormente indicadas. #n "eneral los colorímetros hacen las con)ersiones para e%presar las medidas en el parámetro deseado *!lustración /+. #l brillo se determina midiendo la cantidad de luz reflejada por la muestra cuando incide una luz con una "eometría definida. >a transparencia se determina como la cantidad de radiación absorbida por el material en función de su frecuencia.
RIMA
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$lásticos :ima% >'A, es una empresa Colombiana que desde 547 se dedica a la producción y comercialización de productos plásticos en Colombia, e%portando a países de América, #uropa y Asia #sta empresa cuenta con un amplio portafolio de productos di)idido en >ínea de Derretería, >ínea de &o"ar, >ínea !ndustrial y >ínea de (uebles T6ardín. ínea (ueble T 6ardín, dentro de la misma cate"oría ofrecida por :ima% >'A y producidas mediante el proceso de inyección de plásticos*503 material )ir"en U 03 material reciclado+8, con tintes en pol)o inyectados en un molde monobloquede ori"en y diseBo !taliano adquirido en 5917. $ara la $roducción de estas sillas es necesario a demás del uso de los recursos tecnoló"icos anteriormente mencionados, mas la materia prima2 *polipropileno+ que se transforma en el nue)o producto, un espacio físico para la producción almacenamiento y comercialización de los satisfactores, a demás de ener"ía eléctrica que pone en funcionamiento la empresa y los recursos fun"ibles, *como a"ua y capital económico+ sumado a todo lo que implica el mantenimiento y funcionamiento de una empresa, todo esto coordinado y suministrado por el recurso más importante de toda empresa el recurso humano.
2
Actualmente, $lásticos :ima% >'A, produce y comercializa artículos plásticos que cumplen con todos los requisitos de calidad establecidos en las normas !
)lFo del proceso de prodcción en na escala de 6icro e6presaGartesanal
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%. DiseHo:
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Kota #stos productos sólo se producen a petición e%presa, con el estilo, formas, tamaBo y adornos seBalados por el cliente.
!. Di6ensionar la pie;a: Gna )ez aprobado el diseBo por el cliente, se procede a dimensionar la pieza para conocer la cantidad y tipo de materia prima a utilizar.
$. Elaboración de 6estra:
@. Recepción e inspección de 6ateria pri6a:
=. Confirar 6esa de trabaFo:
+. Traslado de 6ateria pri6a a 6esa de trabaFo: #l hierro se traslada a las mesas de trabajo manualmente o en carritos con ruedas.
3
(. Elaboración de pie;as:
,. Traslado a acabado: >as sillas se trasladan al área de acabado manualmente o en carritos de ruedas.
#. Acabado: #n esta sección, se quitan los bordes y rebabas de la soldadura a las sillas y se procede a pintar o a darles color mediante ácidos. >o comFn es ser pintadas.
%". Traslado al al6ac7n de prodctos ter6inados: >as sillas terminadas se trasladan mediante carritos con ruedas.
%%. Al6ac7n: >as sillas se almacenan para su entre"a.
1n d5a tradicional de operaciones #l proceso producti)o para la elaboración de sillas se realiza de forma continua y coordinada se recomienda un solo turno de trabajo, a partir de las 900 horas y dar a los trabajadores una hora para que in"ieran sus alimentos. Al finalizar el turno, se efectFan las operaciones de limpieza en el taller y de los utensilios utilizados en el día, acti)idad que realizan por los propios operadores.
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Distribción Interior de las Instalaciones: >os factores a considerar en el momento de elaborar el diseBo para la distribución de planta son 'eterminar el )olumen de producción (o)imientos de materiales Dlujo de materiales, y 'istribución de la planta.
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)lFo de 6ateriales
Además de la localización, diseBo y construcción de la planta es importante estudiar con detenimiento el problema de la distribución interna de la misma, para lo"rar una disposición ordenada y bien planeada de la maquinaria y equipo, acorde con los desplazamientos ló"icos de las materias primas y de los productos acabados, de modo que se apro)echen eficazmente el equipo, el tiempo y las aptitudes de los trabajadores. >as instalaciones necesarias para una pequeBa empresa de este "iro incluyen, entre otras, las si"uientes áreas Almacén de materia prima Vrea de trabajo Dra"ua Vrea de acabado Almacén de producto terminado LaBos y sanitarios Comedor 3
#nfermería Hficinas -enerales Atención al pFblico Vrea de car"a y descar"a
Deter6inación de costos 8 6árenes de operación: #n la determinación de los costos, se debe tomar en cuenta que su )alor cambia por posibles fluctuaciones en los precios o por di)ersos "rados de utilización de la capacidad instalada. #n términos "enerales, el precio se puede establecer por debajo o por encima del de la competencia o ser i"ual al de ella. #l costo de los productos finales deberán estar inte"rados por (ateria prima (ano de obra indirecta y directa !mpuestos y se"uros
40 3 87 3 0 3 43 0 3 83 00
HA>
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A los costos anteriores se les debe a"re"ar un mar"en de utilidad y una )ez obtenido el precio del producto final se pondera en relación con el precio de los 3
productos similares en el mercado y la situación de oportunidad *oferta demanda+.
Silla Dinast5a
Caracter5sticas Datos T7cnicos >ar"o 42.8cm Ancho 44.4cm Alto 12.4cm >ar"o 45cm Ancho 44.4cm Alto 874cm 8.7W" 8/ 892 892
Colores
3
Llanco 80
:ojo 840
Lei"e 842
Azul Ka)y 841
?erde Cazador 8/
#stas sillas en el mercado Colombiano tienen un precio que oscila entre *88000 y 81000 pesos colombianos por unidad+ y tienen una duración apro%imada de uso entre *4 y 1 aBos+, por tanto su precio determinado por el costo del producto en el mercado de productos sustitutos es muy económico, hecho que determina la popularidad del producto :ima% hasta tal punto que hoy por hoy un producto fabricado por otras empresas colombianas como la silla (ajestic de ?anyplas, no se identifica en el mercado como una silla ?anyplas, sino como una silla :ima%. 3
Dración del Ciclo de In8ección
#l tiempo que tarda un ciclo de inyección, permite establecer el costo y rentabilidad de una producción. #l cierre y apertura del molde consumen el mismo tiempo. >a suma de estas etapas es el tiempo de ciclo en )acío, que es una constante de la máquina y la indica el fabricante de i"ual manera, el fabricante seBala el nFmero má%imo de ciclos en )acío por minuto. #l tiempo total del ciclo se compone de el tiempo en )acío *t )+, el tiempo de inyección *ti+, el tiempo de aplicación de la presión de sostenimiento *t p+, el tiempo de plastificación *t f + y el tiempo de solidificación o enfriamiento *t s+. •
!iempo de inyecci"n#t i $: ambién se denomina tiempo de llenado del
molde, es el tiempo necesario para que el material pase del barril a las ca)idades en el molde. #ste tiempo puede abarcar entre el 4 y el 703 del tiempo de ciclo total. $ara calcular ti, se requiere conocer el )olumen que puede desplazar la máquina por se"undo o sea la )elocidad de inyección, que es indicada por el fabricante de la máquina. #n al"unos casos la )elocidad de inyección es indicada en "ramos de poliestireno. $ara conocer la capacidad de inyección con otro material, se determina así
ti se puede estimar así
3
LoXn, en In%ection &olding of 'lastics components( &c)ra*+,ill( -.( /010 , muestra resultados e%perimentales en los cuales t i se relaciona con el espesor y otras características "eométricas de la pieza y de factores adimensionales dependientes de la temperatura del fundido, de la temperatura del molde y de la temperatura de defle%ión bajo car"a *&'+.
'onde < #spesor de pared mínimo de la pieza *cm+ 'ebe obser)arse que esta relación es deducida suponiendo que el material comienza a solidificarse al entrar en contacto con las paredes de la ca)idad del molde, reduciendo así, paulatinamente, el área a tra)és de la cual puede circular el material fundido que )a entrando. $or lo cual, si se aumenta la temperatura del molde mayor será el tiempo de inyección, pues mayor tiempo se requerirá para que el material se solidifique. Dm :ecorrido má%imo del fundido desde la entrada al molde *cm+ Dl :elación entre el recorrido de flujo y el espesor de pared para el material a %
inyectar emperatura
m
de
distorsión
bajo
emperatura
car"a, del
&',
del
molde
material
*=C+ *=C+
c emperatura del fundido *=C+ •
!iempo de presi"n de sostenimiento#t p $: #n esta etapa lo que se busca es
compensar la contracción que sufre el material durante la solidificación, para e)itar rechupes y distorsiones pronunciadas de la pieza. Ko e%iste una 3
manera analítica de estimar este tiempo, por lo que en la práctica lo que se hace es determinar con prueba y error, el t p adecuado para que el producto sal"a con la calidad deseada esto es, sin distorsiones inadmisibles o con las dimensiones dentro de la tolerancia permitida. Ko se justifica mantener la presión de sostenimiento durante todo el tiempo de solidificación de la pieza pues esto hace aumentar el tiempo de ciclo y el "asto de ener"ía.
•
!iempo de solidificaci"n o de enfriamiento #t s $: #ste tiempo transcurre entre
el final de la aplicación de la presión de sostenimiento y el comienzo de la apertura del molde. #n este tiempo se debe ase"urar que el material ha solidificado y que al e%traer la pieza, no se distorsionará. s es el tiempo más lar"o del ciclo, lle"ando a alcanzar entre el 40 y el 943 del tiempo total. >a si"uiente fórmula puede ser utilizada para determinar teóricamente el tiempo de enfriamiento
'onde ts
tiempo
<
espesor
mínimo má%imo
difusi)idad
de de
térmica
la del
enfriamiento
*s+
pieza
*cm+
material
*cm 8;s+
% temperatura a la que se e%trae la pieza *comFnmente se usa la temperatura m
de
distorsión
temperatura
bajo del
car"a, molde
&',=C+ *=C+
c temperatura del material fundido *=C+
'ebe anotarse que este tiempo es teórico y sólo se utiliza para estimar el tiempo 3
de enfriamiento requerido por lo que el tiempo real deberá establecerse inyectando la pieza y mirando su calidad. $ueden presentarse dos tipos de ciclos totales. #l primero, en que la etapa de solidificación termina después o al mimo tiempo que la fase de plastificación, por lo que el tiempo total del ciclo *t t+ será tt Y t) U ti U ts Htro ciclo es en el que la fase de solidificación termina antes que la fase de plastificación, donde el tiempo total será tt Y t) U ti U tp U tf
CONCL1SIONES >ue"o de realizar el estudio de producción de un producto en este caso una silla de plástico, pudimos )er la importancia que tiene en este la planeación pre)ia de un esquema que permita el debido desarrollo de operaciones que conlle)an a obtener el producto final analizando los di)ersos factores que influyen en este tipo de procesos como lo son el tiempo y el costo de fabricabilidad. Htro ítem importante se basa en el control de calidad que se debe hacer en un proceso de producción para "arantizar el producto a "enerar con sus debidas especificaciones y si"uiendo las normas establecidas para dicho proceso.
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