Calcolo del tempo di raffreddamento nello stampaggio a iniezione
Il tempo di raffreddamento è di solito la parte più grande del tempo ciclo. Si può stimare a partire dallo spessore di parete, dalla diffusività termica del materiale e dalle tre temperature di fuso, parete dello stampo e sformatura. Qui trovi la formula con un esempio svolto; il calcolatore del tempo di raffreddamento è disponibile gratuitamente nell’app Resinovo.
La formula del tempo di raffreddamento
Tempo di raffreddamento (nell’app)
t = s² / (π² × α) × ln(4/π × (TM − TW) / (TE − TW))
s spessore parete, α diffusività termica del materiale, TM temperatura del fuso, TW temperatura della parete dello stampo, TE temperatura di sformatura. Per i materiali semicristallini l’app calcola facoltativamente una maggiorazione per la cristallizzazione.
Esempio di calcolo: PP, spessore di parete 1,5 mm
t = 2,25 mm² / (9,87 × 0,093 mm²/s) × ln(4/π × 200 / 50) ≈ 2,45 s × 1,63 ≈ 4 s
Ipotesi come nella schermata dell’app: temperatura del fuso 240 °C (temperatura di lavorazione superiore del PP), parete dello stampo 40 °C (metà dell’intervallo di temperatura dello stampo), sformatura a 90 °C (valore della scheda tecnica nell’app) e diffusività termica efficace α = 0,093 mm²/s (valore a temperatura ambiente per 0,75, perché la capacità termica tra fuso e sformatura è più alta). Risultato: circa 4 secondi. Per confronto: con la regola pratica sformatura = parete dello stampo + 30 K per i materiali semicristallini (70 °C) si ottengono circa 5 secondi.
Così calcola l’app
Il calcolatore del tempo di raffreddamento dell’app, gratuito e offline: scegliere il materiale, inserire lo spessore di parete, leggere il risultato con le ipotesi utilizzate.
Lo spessore di parete agisce al quadrato
Nella formula lo spessore di parete è al quadrato. Con le stesse ipotesi dell’esempio, uno spessore doppio (3,0 mm) richiede circa quattro volte il tempo: circa 16 secondi invece di 4. Una parete uniforme e non inutilmente spessa è quindi la leva più efficace per cicli brevi.
Cos’altro influenza il tempo di raffreddamento
- Materiale: più alta è la diffusività termica, più rapidamente il pezzo cede calore.
- Temperatura del fuso: un fuso più caldo allunga il tempo di raffreddamento, solo in modo logaritmico, ma percepibile.
- Temperatura dello stampo: uno stampo più freddo lo accorcia, ma può peggiorare superficie e deformazione.
- Temperatura di sformatura: più il pezzo deve essere rigido all’espulsione, più lungo è il tempo di raffreddamento.
La formula descrive una parete piana e i termoplastici. I termoindurenti e gli elastomeri induriscono invece di raffreddarsi. Il risultato è un valore indicativo: la formula non tiene conto di canali di raffreddamento, geometria e materiale dello stampo.
Domande frequenti
Come si calcola il tempo di raffreddamento nello stampaggio a iniezione?
Dallo spessore di parete al quadrato, diviso per π² per la diffusività termica, per il logaritmo del rapporto tra le temperature di fuso, parete dello stampo e sformatura. L’esempio qui sopra lo calcola per il PP.
Perché il tempo di raffreddamento cresce con il quadrato dello spessore di parete?
Il calore deve essere condotto attraverso la parete verso l’esterno. Se il percorso raddoppia, il tempo necessario al calore quadruplica.
Che cos’è la temperatura di sformatura?
La temperatura al centro della parete a cui il pezzo è abbastanza rigido da essere espulso. Dipende dal materiale; l’app utilizza i valori delle schede tecniche o una regola pratica sopra la temperatura dello stampo.
La formula sostituisce una simulazione?
No. Fornisce una stima rapida per la preselezione. I tempi ciclo precisi si ottengono con la campionatura in macchina o con una simulazione di riempimento e raffreddamento.
Tutti i calcolatori in tasca.
Gli strumenti di calcolo sono gratuiti. Tutto il resto con Resinovo Basic: una settimana di prova gratuita, poi da 2,99 € al mese. Su iPhone, iPad e Android.