Diseño y construcción de un prototipo de inyectora manual de plástico de 10 gramos de capacidad para el laboratorio de metalurgia de la Facultad de Ingeniería Mecánica de la ESPE

Abstract

El proyecto de tesis planteado Diseño y construcción de un prototipo de inyectora manual de plástico de 10 gramos de capacidad para el laboratorio de Metalurgia de la Facultad de Ingeniería mecánica de la ESPE, equipa al Laboratorio de Metalurgia con una máquina de inyección de plástico, con el fin de que los estudiantes realicen prácticas de inyección, y de esta manera comprender mejor este proceso y los elementos que intervienen en el mismo, como son: el sistema de cierre, el molde de inyección, el sistema de enfriamiento, sistema de fundición de plástico y el mecanismo de inyección. La selección de la mejor alternativa de diseño y construcción para cada sistema se efectuó mediante el uso de matrices de decisión, tomando en cuenta parámetros de costos, facilidad de fabricación y fiabilidad. Para tal efecto se realizó el diseño, comenzando con el mecanismo de inyección el mismo que es de tipo manual y se aprovecha la ventaja mecánica para llegar a obtener una presión de inyección de 60 bares, tomando en cuenta que la presión mínima para inyectar un termoplástico es 50 bares. Luego se diseñó el sistema de fundición, el mismo que debe cumplir con varias características, como son pérdidas mínimas de presión y temperatura óptima de trabajo. La temperatura del sistema de fundición de plástico debe ser controlado para evitar que exceda el rango de trabajo y el material se degrade; para lo mismo el control es automático y se logra conservar el material plástico en el rango de 150 a 170 ºC, temperatura de trabajo ideal para el polietileno y poliestireno para los que fue diseñado el prototipo. El sistema de cierre es hidráulico, y permite que el molde permanezca cerrado para soportar la presión de inyección. Todos los elementos fueron maquinados en los laboratorios de la Facultad de Ingeniería Mecánica para reducir costos de fabricación. Para el análisis térmico y de pérdidas de presión en el cilindro plastificador se utilizó el paquete computacional Solid Works, con los complementos Cosmos y Flow Works, simulando las condiciones de trabajo con las propiedades características del material inyectado. xx i En el proceso de pruebas y calibración se obtuvo el rango apropiado de temperatura de trabajo, así como también se cumplió con la necesidad de implementar un sistema de refrigeración para el molde hembra y así conseguir la solidificación final adecuada de la pieza inyectada. Los resultados satisfacen los objetivos de diseño planteados párale proceso de inyección así como con los parámetros de funcionalidad, fiabilidad y bajo costo de construcción