Calculer le temps de refroidissement en injection plastique
Le temps de refroidissement représente le plus souvent la plus grande part du temps de cycle. On peut l’estimer à partir de l’épaisseur de paroi, de la diffusivité thermique de la matière et des trois températures de la matière fondue, de la paroi du moule et de l’éjection. Voici la formule avec un exemple chiffré ; le calculateur de temps de refroidissement lui-même est disponible gratuitement dans l’application Resinovo.
La formule du temps de refroidissement
Temps de refroidissement (dans l’application)
t = s² / (π² × α) × ln(4/π × (TM − TW) / (TE − TW))
s épaisseur de paroi, α diffusivité thermique du matériau, TM température de la matière fondue, TW température de la paroi du moule, TE température de démoulage. Pour les matériaux semi-cristallins, l’application peut ajouter un supplément de cristallisation.
Exemple de calcul : PP, 1,5 mm d’épaisseur de paroi
t = 2,25 mm² / (9,87 × 0,093 mm²/s) × ln(4/π × 200 / 50) ≈ 2,45 s × 1,63 ≈ 4 s
Hypothèses comme dans la capture d’écran de l’application : température de la matière fondue 240 °C (température de transformation supérieure du PP), paroi du moule 40 °C (milieu de la plage de température du moule), éjection à 90 °C (valeur de la fiche technique dans l’application) et diffusivité thermique effective α = 0,093 mm²/s (valeur à température ambiante multipliée par 0,75, car la capacité thermique est plus élevée entre la matière fondue et l’éjection). Résultat : environ 4 secondes. À titre de comparaison, avec la règle empirique éjection = paroi du moule + 30 K pour les matières semi-cristallines (70 °C), on obtient environ 5 secondes.
Comment l’application calcule
Le calculateur de temps de refroidissement de l’application, gratuit et hors ligne : choisissez une matière, saisissez l’épaisseur de paroi et lisez le résultat avec les hypothèses utilisées.
L’épaisseur de paroi intervient au carré
Dans la formule, l’épaisseur de paroi est au carré. Avec les mêmes hypothèses que dans l’exemple, une épaisseur de paroi double (3,0 mm) demande environ quatre fois plus de temps : à peu près 16 secondes au lieu de 4. Une paroi régulière, pas plus épaisse que nécessaire, est donc le levier le plus efficace pour des cycles courts.
Ce qui influence aussi le temps de refroidissement
- Matière : plus la diffusivité thermique est élevée, plus vite la pièce cède sa chaleur.
- Température de la matière fondue : une matière plus chaude allonge le temps de refroidissement, seulement de façon logarithmique mais de manière sensible.
- Température du moule : un moule plus froid le raccourcit, mais peut dégrader l’aspect de surface et augmenter le gauchissement.
- Température d’éjection : plus la pièce doit être rigide à l’éjection, plus le temps de refroidissement est long.
La formule décrit une paroi plane et des thermoplastiques. Les thermodurcissables et les élastomères durcissent au lieu de refroidir. Le résultat est une valeur indicative : la formule ne rend pas compte des canaux de refroidissement, de la géométrie ni de la matière du moule.
Questions fréquentes
Comment calculer le temps de refroidissement en injection plastique ?
À partir de l’épaisseur de paroi au carré, divisée par π² fois la diffusivité thermique, multipliée par le logarithme du rapport de températures entre la matière fondue, la paroi du moule et l’éjection. L’exemple ci-dessus le calcule pour le PP.
Pourquoi le temps de refroidissement croît-il avec le carré de l’épaisseur de paroi ?
La chaleur doit être évacuée à travers la paroi vers l’extérieur. Quand le trajet double, le temps dont la chaleur a besoin est multiplié par quatre.
Qu’est-ce que la température d’éjection ?
La température au centre de la paroi à laquelle la pièce est assez rigide pour être éjectée. Elle dépend de la matière ; l’application utilise des valeurs de fiches techniques ou une règle empirique au-dessus de la température du moule.
La formule remplace-t-elle une simulation ?
Non. Elle fournit une estimation rapide pour la présélection. Les temps de cycle exacts résultent des essais d’échantillonnage à la presse ou d’une simulation de remplissage et de refroidissement.
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