Czas chłodzenia + kalkulator

Tworzywo wtryśnięte do gniazda formującego zaczyna oddawać energię, która została dostarczona w czasie uplastyczniania. Okres ten jest nazywany czasem chłodzenia.

Optymalne ustawienie tego parametru jest bardzo ważnym elementem, gdyż stanowi często znaczną część czasu cyklu, na którym opiera się obliczanie kosztów wytwarzania elementów metodą wtryskiwania.

Czas chłodzenia wypraski jest to czas mierzony od momentu wypełnienia gniazda formy (po zakończonym etapie wtrysku), aż do osiągnięcia przez wypraskę temperatury wyformowania (otwarcie formy).
Przy ustawianiu procesu wpisujemy w maszynie tzw. czas nastawny chłodzenia, który jest określany od momentu zakończenia czasu docisku (Rysunek 1).

Rysunek 1: Ciąg czasów włączania poszczególnych faz technologicznych procesu, a – rzeczywisty czas chłodzenia, b – nastawiany czas chłodzenia podczas ustawiania procesu.

Rzeczywisty czas chłodzenia jest więc sumą czasu docisku i czasu nastawionego chłodzenia.

Czas chłodzenia zależy od:

  • kwadratu największej grubości ścianki wypraski – parametr ten ma największe znaczenie przy skracaniu czasu chłodzenia, stąd też jeszcze w fazie konstruowania wyrobu dąży się do pocienienia ścianek i eliminacji zgrubień,
  • własności tworzywa (przewodności cieplnej, budowy),
  • zalecanej temperatury formy ,
  • średniej temperatury wtrysku, od której zależy ilość ciepła, jaka musi być odprowadzona do obiegów układu chłodzenia,
  • zalecanej temperatury wyformowania części wtryskiwanej,
  • stosowanego chłodziwa, sposobu jego chłodzenia, wydatku cieczy,
  • czystości kanałów obiegu – regularnego ich czyszczenia,
  • budowy obiegów chłodzących (standardowe, konformalne).

Forma wtryskowa stanowi hermetyczny system termodynamiczny, do którego jest dostarczane ciepło do wewnątrz przez wtryskiwane tworzywo, a odprowadzane na zewnątrz przez układ chłodzenia i w skutek strat cieplnych. Kolejność odprowadzania ciepła z tworzywa wypełniającego gniazdo jest następująca (Rysunek 2):

  1. przepływ ciepła do ścian wypraski z całej jej objętości,
  2. przepływ ciepła ze ścian wypraski na powierzchnię gniazda formy bezpośrednio lub pośrednio przez szczelinę powstałą w wyniku skurczu tworzywa między wypraską a matrycą ,
  3. przepływ ciepła w głąb formy,
  4. przepływ ciepła z formy do ośrodka chłodzącego i równocześnie przepływ do powierzchni zewnętrznych formy,
  5. odprowadzenie ciepła z ośrodkiem chłodzącym na zewnątrz.
Rysunek 2: Przepływ ciepła.

Tworzywa amorficzne vs. częściowo-krystaliczne.
W przypadku tworzyw częściowo-krystalicznych wypraska szybko uzyskuje dostateczną wytrzymałość i potrzebuje jedynie niewielkiego spadku temperatury w celu usunięcia jej z formy.
Dlatego czas chłodzenia w przypadku tych materiałów jest krótszy niż dla materiałów bezpostaciowych (przy założeniu tej samej grubości ścianki).
Do tworzyw częściowo-krystalicznych dodaje się składniki nukleacyjne w celu przyspieszenie krystalizacji co jeszcze bardziej skraca czas chłodzenia.
Do materiałów amorficznych nie stosuje się czynników nukleacyjnych ze względu na brak krystalitów.

Wpływ czasu chłodzenia na jakość wypraski i proces wtryskiwania:

  1. Czas chłodzenia za krótki:
    • wciągi, jamy, deformacje produktu
    • większa dysproporcja skurczu
    • defekty mechaniczne przy wyformowaniu wypraski
    • w przypadku wyprasek grubościennych prowadzi do wtórnego topnienia już schłodzonej warstwy wypraski na jej powierzchni w związku z jeszcze znaczną pojemnością ciepła plastycznej masy
  2. Czas chłodzenia za długi:
    • wydłużenie czasu cyklu i obciążenie termiczne tworzywa w cylindrze
    • mniejsza wydajność produkcji
    • opór, utrudnienie przy wypychaniu

Nie ma ścisłych zasad dokładnego określania czasu chłodzenia, ponieważ zależy on od zbyt dużej liczby wzajemnie uzależnionych czynników technologicznych i konstrukcyjnych.
W celu określenia przybliżonego czasu chłodzenia można posłużyć się wzorem matematycznym dla wypraski płaskiej (Rysunek 3).

Rysunek 3: Wzór matematyczny dla płaskiej wypraski.

Powyższy wzór może służyć jako określenie wyjściowego czasu chłodzenia po którym należy dokonać próby jego optymalizacji.
W celu oszacowania czasu niezbędne będzie podanie właściwości termicznych obliczanego materiału (Rysunek 4):

  • przewodnictwo cieplne – zdolność do przewodzenia ciepła
  • ciepło właściwe – współczynnik określający skłonność ciała do łatwiejszej lub trudniejszej zmiany temperatury pod wpływem dostarczonej energii cieplnej.
Rysunek 4: Tabela z właściwościami termicznymi dla wybranych tworzyw, (źródło: Saechtling H.: Tworzywa sztuczne. Poradnik. Warszawa: WNT, 2000).

Obliczenia można dokonać również za pomocą poniższego kalkulatora.
Uwaga:
1. żeby wynik był dokładny należy stosować “kropkę” zamiast “przecinka” (np. 0.14 – OK; 0,14 – NOK)
2. kalkulator służy do wstępnego ustalenia czasu cyklu i w takim celu został stworzony
3. za wszelkie propozycje jego udoskonalenia będę zobowiązany.

Jezyk

Dane Materialu

Gestosc
Stosunek masy ciala do jego objetosci
g/cm3
Przewodnictwo cieplne
Zdolnosc substancji do przewodzenia ciepla
W/(m*k)
Cieplo wlasciwe
Cieplo potrzebne do zwiekszenia temperaturyciala w jednostkowej masie o jedna jednostke
kJ/(kg*k)

Dane Procesowe

Temperatura powierzchni formujacej *
Temperatura odczytana z formy, nie z termostatu
Temperatura stopu tworzywa
Temperatura materialu, nie agregatu wtryskowego
Temperatura wyformowania
Temperatura wypraski w momencie jej usowaniaz formy
* Temperatura powierzchni formujacej musi byc nizsza niz temperatura wyformowania

Geometria Wypraski

Grubosc scianki
Grubosc wypraski
mm

Czas Chlodzenia

sek.

Dodaj komentarz

Twój adres email nie zostanie opublikowany. Pola, których wypełnienie jest wymagane, są oznaczone symbolem *