Funcionamiento de las máquinas de moldeo por inyección
Las máquinas de moldeo por inyección son máquinas de moldeo de plástico cuyo proceso de trabajo incluye principalmente cuatro etapas clave: calentamiento, cierre del molde, inyección y mantenimiento de la presión. Las máquinas de moldeo por inyección inyectan material plástico granulado en la cavidad cerrada del molde tras calentarlo y plastificarlo. El material se mantiene bajo cierta presión durante un tiempo. Tras enfriarse, se abre el molde y se extraen los productos de plástico moldeados. Su estructura básica incluye tolva de alimentación, tornillo, sistema de calentamiento, mecanismo de inyección, molde, etc. El moldeo por inyección es un proceso de producción cíclico con una fuerte periodicidad.
El sistema de transmisión de la máquina de moldeo por inyección se centra principalmente en el control de precisión y el ahorro de energía, y se divide principalmente en sistema de accionamiento totalmente hidráulico, sistema de accionamiento híbrido electrohidráulico y sistema de accionamiento servo totalmente eléctrico de acuerdo con los diferentes métodos de accionamiento.
Sistema de accionamiento totalmente hidráulico
Principio de funcionamiento del accionamiento totalmente hidráulico
El sistema de accionamiento hidráulico completo consta principalmente de bombas cuantitativas ordinarias o bombas variables, válvulas de alivio, válvulas de mariposa y válvulas direccionales electromagnéticas y otros componentes hidráulicos convencionales. Ajuste el valor de consigna de la válvula de alivio y la válvula de mariposa para satisfacer los requisitos de presión y velocidad de inyección del proceso de inyección. Utilizar el relé temporizado y el controlador lógico programable para controlar el encendido y apagado de cada válvula de conmutación electromagnética. Esto garantiza que cada ciclo del proceso se lleve a cabo de forma ordenada.
Ventajas y desventajas de los accionamientos totalmente hidráulicos
La estructura del sistema hidráulico es fiable, barata y fácil de mantener. Sin embargo, sólo puede realizar un control de conmutación y, como mucho, proporcionar unos pocos niveles de control de velocidad y presión. Esta limitación hace que no pueda cumplir los requisitos del proceso de inyección graduada. Además, cuando funciona, la válvula de alivio permanece en estado de desbordamiento. Esta condición da lugar a una gran cantidad de pérdidas por desbordamiento y estrangulamiento, lo que conlleva una importante pérdida de energía. Como resultado, es difícil que el sistema cumpla los requisitos actuales de los complejos procesos de moldeo por inyección.
Sistemas de propulsión híbridos electrohidráulicos
Método híbrido electrohidráulico, del esquema tradicional de control de válvulas a un esquema de control de bombas, combinando las ventajas de la alta densidad de potencia hidráulica, el control multieje y el control eléctrico de alta precisión, excelentes características de ahorro de energía, rápidamente favorecido por el mercado y ampliamente promovido.
Por supuesto, el sistema de propulsión híbrido electrohidráulico puede subdividirse en los tres tipos siguientes:
Sistemas de control proporcional
El sistema de control proporcional tiene las ventajas de alta precisión, respuesta rápida, estructura simplificada del sistema y fácil control. En comparación con las servoválvulas, tiene bajos requisitos de limpieza del aceite hidráulico y bajas pérdidas de carga, al tiempo que satisface la mayoría de las demandas industriales. A pesar de la existencia de ciertas pérdidas por desbordamiento y estrangulamiento, es más eficiente energéticamente que el sistema de bombas cuantitativas más válvulas, y es capaz de un control de bucle cerrado y una repetibilidad mejorada.
Sistema de control de frecuencia
El sistema de control de frecuencia variable regula la velocidad del motor modificando la frecuencia de alimentación. Este ajuste modifica el desplazamiento de la bomba dosificadora, garantizando que el caudal o la presión requeridos por la carga sean compatibles con el sistema. Como resultado, el sistema elimina esencialmente todas las pérdidas por desbordamiento y estrangulamiento y reduce significativamente el uso de diversas válvulas hidráulicas.
Sistemas de servocontrol
El sistema de servocontrol incluye el sistema totalmente eléctrico accionado por servomotor, el sistema de servoválvulas y el sistema compuesto electrohidráulico accionado por servomotor. El sistema servoeléctrico tiene un elemento de ejecución menos en comparación con el sistema servohidráulico. Esto no sólo ahorra energía, sino que también ofrece una alta precisión, una amplia gama de ajustes de la velocidad de inyección y una buena estabilidad a baja velocidad. Las máquinas de moldeo por inyección totalmente eléctricas utilizan muchos servomotores. El resultado son unos costes de desarrollo elevados y un precio varias veces superior al de una máquina de moldeo por inyección normal.
Sistema de servoaccionamiento totalmente eléctrico
El sistema de servoaccionamiento totalmente eléctrico se compone principalmente de servomotor, excitador, codificador y controlador. El servomotor genera una velocidad de giro y un par precisos de acuerdo con las instrucciones del controlador, y acciona el tornillo para realizar la fusión, inyección y otras operaciones del plástico. El codificador detecta la posición del motor y la información de velocidad en tiempo real y la envía al controlador. Así se forma un control en bucle cerrado que garantiza la precisión y estabilidad del movimiento.
Entre las características del sistema de servoaccionamiento eléctrico se incluyen:
Alta precisión: consigue un control de posición, velocidad y presión de alta precisión, mejora significativamente la precisión dimensional y la consistencia de la calidad de los productos moldeados por inyección.
Alta capacidad de respuesta: el servomotor tiene la característica de respuesta rápida, que puede ajustar rápidamente el estado de trabajo y mejorar la eficiencia de la producción.
Ahorro de energía y protección del medio ambiente: no hay fugas de aceite hidráulico y pérdida de energía, más ahorro de energía y protección del medio ambiente.
Bajo coste de mantenimiento: estructura sencilla, reduce los costes de sustitución del aceite hidráulico y de mantenimiento, reduce los costes generales de explotación.
Fácil de manejar: sistema de control digital, interfaz de operación amigable e intuitiva, fácil de entender y usar.
Resumen y aplicación
En general, los sistemas hidráulicos convencionales tienen una estructura fiable, un precio bajo y un mantenimiento sencillo. Sin embargo, tienen dificultades para satisfacer la demanda de alta precisión y alta repetibilidad en procesos complejos de moldeo por inyección. Los sistemas híbridos electrohidráulicos y los sistemas eléctricos con control de alta precisión, ahorro de energía y rápida velocidad de respuesta se están popularizando gradualmente en el mercado. Por otro lado, el sistema servoaccionado totalmente eléctrico tiene un mayor efecto de ahorro de energía y precisión, pero su coste es más elevado.
Industrias como la electrónica, la automoción y la medicina utilizan ampliamente las máquinas de moldeo por inyección. En la actualidad, China utiliza sobre todo sistemas de bomba proporcional variable y sistemas de control de velocidad de frecuencia variable. Mientras tanto, en el extranjero, junto al tradicional accionamiento totalmente hidráulico, han surgido nuevas tecnologías de transmisión accionadas totalmente por servos eléctricos. Por ejemplo, la máquina de moldeo por inyección totalmente eléctrica tiene una gran fuerza de cierre, una alta velocidad de inyección y una rentabilidad muy alta, con un ahorro de energía de hasta 70%. Muchas empresas han introducido sistemas de servoaccionamiento de alta precisión para mejorar la consistencia del tamaño del producto y reducir las tasas de rechazo. Al mismo tiempo, consiguen importantes reducciones en el consumo de energía y los costes de producción.
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