INSTITUT
INSTITUTO PLOLIETCNICO
O PLOLIETCNICO NACIONAL
NACIONAL
ESCUELA
ESCUELA SUPERIOR
SUPERIOR DE
DE INGENIERI
INGENIERIA
A
QUIMICA
QUIMICA
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
E INDUSTRIAS EXTRACTIVAS
NOMBRE: JONATHNA ULISES BLANCAS
NOMBRE: JONATHNA ULISES BLANCAS
SANCHEZ
SANCHEZ
TRANSFORMACION DE LOS
TRANSFORMACION DE LOS
POLIMEROS
POLIMEROS
Diseño de un dado paa e!"usi#n
Diseño de un dado paa e!"usi#n
$onsideando e% &u'o de% (a"eia%
$onsideando e% &u'o de% (a"eia%
Hoy en día, la producción de componentes
Hoy en día, la producción de componentes
plásticos ha alcanzado niveles de
plásticos ha alcanzado niveles de exigencia
exigencia
altos, desde el buen control de los
altos, desde el buen control de los
parámetr
parámetros durante su
os durante su fabricación, pasando
fabricación, pasando
por el diseño de sus
por el diseño de sus herramentales, hasta
herramentales, hasta
los altos niveles de
los altos niveles de calidad del producto,
calidad del producto,
siempr
siempre guardando las
e guardando las exigencias en
exigencias en
reducción de tiempos y costos que el
reducción de tiempos y costos que el
proceso en si requiere.
El proceso de extrusión ocupa el 36% del consumo global
de materias primas , siendo éste un proceso continuo de
alta productividad, lo que lo coloca como el proceso más
importante por volumen de consumo
.
EL DADO
Es el elemento formador del producto, es el elemento que
define la calidad mecánica y de apariencia de los productos
terminados. u función principal es tomar la corriente de
material plastificado que proviene del extrusor y moldearla
!asta adquirir la forma deseada.
CONSIDERACIONES PARA EL DISEÑO DEL DADO DE EXTRUSIÓN
"ara dise#ar el dado se tomó en cuenta que existen tres tipos de dados para extrusión$ paso directo, cabea cruada y cabea
descentrada, dependiendo de la dirección de extrusión resultante y de la descarga relativa a la dirección de alimentación del material fundido desde el extrusor
&os dados de paso directo '(ig. ).* normalmente se usan
para la extrusión de tubo, barra, perfiles, lámina y para
pel+cula plana y tubular
.
&os dados de cabea cruada tienen sus ees en un ángulo de
-/ con relación al suministro de material, se usan
generalmente para la producción de cables y alambres
aislados o en otros procesos en donde es necesario introducir
un filamento continuo u otro miembro para ser cubierto por
&as cabeas descentradas se desarrollaron a partir de las cabeas
cruadas. En este arreglo el material cambia de dirección dos veces, con la intención de compensar, en lo posible, la falta de balance que resulta de un solo cambio de dirección como ocurre en la cabea cruada
e procedió a estudiar y plantear las diversas recomendaciones
encontradas$
El dado contará con el menor n0mero de pieas posible para meorar
las condiciones de ensamble y limpiea.
1endrá un n0mero peque#o de pieas individuales, es decir, un n0mero
reducido de uniones a lo largo de la región del canal de alimentación
&as superficies que funcionan como sellos 'uniones*2 serán planas y
peque#as para asegurar una distribución uniforme de las fueras sellantes sobre toda la superficie.
&as dimensiones del cuerpo del dado se adecuarán para mantener las
deformaciones por presión y temperatura dentro de l+mites ustificables seg0n el proceso.
REQUERIMIENTOS NECESARIOS PARA LA SELECCIÓN DEL
MATERIAL
acilidad de maquinado !por corte o por erosión".
#esistencia a la presión, la temperatura y el desgaste.
$lta resistencia y tenacidad.
$lta dureza super%cial.
acilidad para el pulido.
&ratable t'rmicamente para su endurecimiento despu's del
maquinado.
(ínima tendencia a distorsiones y cambios en las
dimensiones durante el tratamiento t'rmico.
DISEÑO DEL DADO PARA UN PERFIL TUBULAR
El dado en estudio se dise#ó bao consideraciones de deformación,
tomando en cuenta un perfil tubular !ec!o de polietileno de alta densidad '4"E*, para ser puesto en un extrusor simple marca 5E17 con
capacidad de 3 8g9!r
&a expresión para calcular el fluo total a la salida de un extrusor considera fluidos ne:tonianos
PROPUESTA DE DISEÑO
e propone que el dise#o para una sección tubular utilice un canal de
alimentación principal de sección continua para después alimentar a la ona de distribución del mandril usando una sección anular cónica.
e tomó en cuenta que el material plástico no sobrepasara la presión
máxima ya que esto provocar+a la degradación del material causando cambio en sus propiedades reológicas y mecánica.
"ropuesta de dise#o con un canal que alimenta de manera directa al
"ropuesta para evitar onas muertas e intentar mantener un
comportamiento laminar en el canal de fluo, fue crear un canal cónico.
El dado propuesto es peque#o y fácilmente soportado por la brida del extrusor por lo cual no se considera la fuera gravitacional (g debida al propio peso. Es importante mencionar que al seleccionar las
dimensiones del dado, se deben !acer todos los esfueros para mantener fi por debao de .; <mm=
>ista posterior del mandril2 éste tiene ?; barrenos con ;.? <mm= de
diámetro
.
En el espacio que puede aloar un barreno más, atraviesa radialmente un
barreno que se conecta con otra perpendicular a éste que termina en la boquilla principal del dado2 dic!o conducto sirve como respiradero para que cuando el perfil sea extrudido vaya alando aire y no colapse.
En este segmento act0an las fueras viscosas en las paredes del canal
de fluo
El cilindro del mandril usto en la sección de la boquilla se encuentra bao una presión externa pa .
"@7"AE1B 4E CDBE&
e observó que la geometr+a propuesta presenta meor respuesta a las cargas de los diversos segmentos, pensando en que soporta menores
esfueros debidos al paso del fluo que la configuración de Cic!aeli, criterio importante para proceder con el modelado en DB4 y la fabricación del
MANUFACTURA
1oda la manufactura del dado se realió con maquinasF!erramienta
convencionales tanto torno como fresadora. El tiempo de fabricación fue de aproximadamente G!, considerando la utiliación de un acero ?3 de ?<mm= de diámetro, todas las superficies del canal de fluo fueron pulidas para evitar que el fluo plástico presentara problemas de ad!esión al paso por el canal.
RESULTADOS
El dado manufacturado se instaló en el extrusor y se iniciaron las
pruebas procesando polietileno de alta densidad '4"E*. 4urante este experimento se utilió material de "ECEH '"B4CEH ;63;, grado
extrusión*. 4urante la prueba de servicio del dado, se fueron encontrando las temperaturas que generaron el meor extrudido tomando como referencia las temperaturas indicadas en la fic!a técnica dada por el fabricante del material. El perfil de temperaturas usado es el mostrado en la 1abla 3 y fue el que produo los meores resultados.
Domo puede observarse en la figura ?I, el material se procesó
fácilmente y no se produeron estr+as ni l+neas de fluo visibles2 al doblar estos perfiles no se mostraron grietas o fisuras que revelasen l+neas de fluo no visibles lo que significa que los fluos provenientes del mandril s+ alcanan a convergir extrudiendo un perfil de calidad.
En la segunda imagen se presentan los perfiles referenciados a una
escala métrica. El de mayor diámetro tiene mayor espesor debido a que el material fue extrudido muy lentamente, se !inc!ó el material y el enfriamiento se realió lentamente, práctica com0n para este tipo de materiales.
D75D&A75E
Don la base teórica del fluo en un extrusor y en el dado, y considerando
el material de grado extrusión, el fluo másico experimental resultante presentó un error del G.)3% al fluo teórico calculado lo que representa una desviación m+nima y la presión se mantuvo por debao de la
calculada.
1omando en cuenta que !ay menos segmentos en la propuesta de
dise#o que lo dictado por Cic!aeli, se demostró que los valores de ca+da de presión fueron similares a los calculados por Cic!aeli.
@especto al proceso de fabricación de las pieas, se utiliaron
máquinasF!erramienta convencionales obteniendo acabados
superficiales adecuados para el proceso, lo que indica que teniendo un buen control en la manufactura se pueden alcanar las tolerancias
requeridas sin necesidad de máquinas o procesos más costosos.
&a geometr+a del dado propuesto no cuenta con una reducción de
diámetro como lo propone Cic!aeli, por lo cual no se aumenta la
velocidad del fluo2 sin embargo, esto se adecua a las necesidades del proceso, pues se tiene buen control de velocidad
@eferencias <?=.Cic!aeli Jalter, Extrusion dies for plastics and rubber$
4esign and engineering computations, Editorial anser, 3ra edición )3. <)=.@amos de >alle &u+s (rancisco, Extrusión de "lásticos "rincipios
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