Obliczanie czasu chłodzenia we wtryskiwaniu
Czas chłodzenia jest zwykle największą częścią czasu cyklu. Można go oszacować na podstawie grubości ścianki, dyfuzyjności cieplnej tworzywa i trzech temperatur: stopu, ścianki formy i rozformowania. Tutaj znajdziesz wzór z przeliczonym przykładem; sam kalkulator czasu chłodzenia jest bezpłatnie dostępny w aplikacji Resinovo.
Wzór na czas chłodzenia
Czas chłodzenia (w aplikacji)
t = s² / (π² × α) × ln(4/π × (TM − TW) / (TE − TW))
s grubość ścianki, α dyfuzyjność cieplna materiału, TM temperatura stopu, TW temperatura ścianki formy, TE temperatura rozformowania. Dla materiałów półkrystalicznych aplikacja może opcjonalnie doliczyć naddatek na krystalizację.
Przykład obliczeń: PP, grubość ścianki 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
Założenia jak na zrzucie ekranu aplikacji: temperatura stopu 240 °C (górna temperatura przetwórstwa PP), ścianka formy 40 °C (środek zakresu temperatury formy), rozformowanie w 90 °C (wartość z karty danych w aplikacji) oraz efektywna dyfuzyjność cieplna α = 0,093 mm²/s (wartość w temperaturze pokojowej razy 0,75, ponieważ pojemność cieplna między stopem a rozformowaniem jest wyższa). Wynik: około 4 sekund. Dla porównania: według reguły praktycznej temperatura rozformowania = temperatura ścianki formy + 30 K dla tworzyw półkrystalicznych (70 °C) wychodzi około 5 sekund.
Tak liczy aplikacja
Kalkulator czasu chłodzenia w aplikacji, bezpłatny i offline: wybierz tworzywo, wpisz grubość ścianki, odczytaj wynik wraz z użytymi założeniami.
Grubość ścianki działa w kwadracie
We wzorze grubość ścianki występuje w kwadracie. Przy tych samych założeniach co w przykładzie podwójna grubość ścianki (3,0 mm) potrzebuje około czterokrotnie dłuższego czasu: ok. 16 sekund zamiast 4. Równomierna, niepotrzebnie nie gruba ścianka jest więc najskuteczniejszą dźwignią na krótkie cykle.
Co jeszcze wpływa na czas chłodzenia
- Tworzywo: im większa dyfuzyjność cieplna, tym szybciej wypraska oddaje ciepło.
- Temperatura stopu: gorętszy stop wydłuża czas chłodzenia, tylko logarytmicznie, ale zauważalnie.
- Temperatura formy: chłodniejsza forma go skraca, ale może pogorszyć powierzchnię i zwiększyć wypaczenie.
- Temperatura rozformowania: im sztywniejsza ma być wypraska przy wypychaniu, tym dłuższy czas chłodzenia.
Wzór opisuje płaską ściankę i tworzywa termoplastyczne. Duroplasty i elastomery utwardzają się zamiast stygnąć. Wynik jest wartością orientacyjną: kanałów chłodzących, geometrii i materiału formy wzór nie uwzględnia.
Najczęstsze pytania
Jak oblicza się czas chłodzenia we wtryskiwaniu?
Z kwadratu grubości ścianki, podzielonego przez π² razy dyfuzyjność cieplna, razy logarytm stosunku temperatur: stopu, ścianki formy i rozformowania. Powyższy przykład przelicza to dla PP.
Dlaczego czas chłodzenia rośnie z kwadratem grubości ścianki?
Ciepło musi zostać odprowadzone przez ściankę na zewnątrz. Gdy droga się podwaja, czas potrzebny na przepływ ciepła rośnie czterokrotnie.
Czym jest temperatura rozformowania?
Temperatura w środku ścianki, przy której wypraska jest dość sztywna do wypchnięcia. Zależy od tworzywa; aplikacja korzysta z wartości z kart danych lub z reguły praktycznej powyżej temperatury formy.
Czy wzór zastępuje symulację?
Nie. Daje szybkie oszacowanie do wstępnego wyboru. Dokładne czasy cyklu wynikają z prób technologicznych na maszynie albo z symulacji wypełniania i chłodzenia.
Wszystkie kalkulatory w kieszeni.
Kalkulatory są bezpłatne. Wszystko inne z Resinovo Basic: tydzień za darmo, potem od 2,99 € miesięcznie. Na iPhonie, iPadzie i Androidzie.