Obliczanie czasu chłodzenia wyprasek wtryskowych

W produkcji wtryskowej czas chłodzenia części formowanych wtryskowo z tworzyw sztucznych stanowi około 80 procent całego cyklu produkcji wtryskowej. Słabe chłodzenie często prowadzi do wypaczenia produktu, deformacji lub defektów powierzchni, które wpływają na stabilność wymiarową produktu. Rozsądne zaplanowanie czasu wtrysku, utrzymywania ciśnienia i chłodzenia może poprawić jakość produktu i wydajność.
Czas chłodzenia elementu zwykle odnosi się do okresu czasu między wypełnieniem wnęki formy wtryskowej roztopionym tworzywem sztucznym a czasem, w którym element można otworzyć i wyjąć. Norma czasu wyjmowania części podczas otwierania formy jest często oparta na fakcie, że część została w pełni utwardzona, ma określoną wytrzymałość i sztywność oraz nie odkształca się ani nie pęka podczas otwierania formy i wyrzucania. Nawet jeśli ten sam rodzaj tworzywa sztucznego jest używany do formowania, czas jego chłodzenia różni się w zależności od grubości ścianki, temperatury stopionego tworzywa sztucznego, temperatury rozformowania wypraski i temperatury formy wtryskowej. Nie opublikowano jeszcze formuły, która potrafi dokładnie obliczyć czas chłodzenia w 100 procentach we wszystkich sytuacjach, a jedynie formułę, która jest obliczana na podstawie odpowiednich założeń. Formuła obliczeniowa różni się również w zależności od definicji czasu chłodzenia.
Obecnie jako odniesienie do czasu chłodzenia powszechnie stosuje się następujące trzy normy:
① Temperatura warstwy środkowej w najgrubszej części ścianki elementu formowanego wtryskowo z tworzywa sztucznego oraz czas wymagany do schłodzenia poniżej temperatury deformacji termicznej tworzywa sztucznego;
② Średnia temperatura w przekroju części formowanych wtryskowo z tworzywa sztucznego oraz czas potrzebny do schłodzenia do określonej temperatury wyjściowej produktu;
③ Temperatura środkowej warstwy w najgrubszej części ścianki krystalicznego elementu z tworzywa sztucznego, czas potrzebny do schłodzenia poniżej jego temperatury topnienia lub czas wymagany do osiągnięcia określonego procentu krystalizacji.
Podczas rozwiązywania formuł zazwyczaj przyjmuje się następujące założenia:
① Tworzywo sztuczne jest wtryskiwane do formy wtryskowej i przenosi ciepło do formy w celu chłodzenia;
② Tworzywo sztuczne we wnęce formy jest w bliskim kontakcie z wnęką formy i nie oddziela się z powodu skurczu chłodzącego. Przenoszenie ciepła i przepływ pomiędzy roztopionym materiałem a ścianą formy nie stawiają oporu, a temperatura roztopionego materiału w momencie kontaktu ze ścianą formy stała się taka sama. Gdy tworzywo sztuczne jest wypełniane wnęką formy, temperatura powierzchni przedmiotu obrabianego jest równa temperaturze ścianki formy;
③ Podczas procesu chłodzenia części formowanych wtryskowo z tworzywa sztucznego temperatura na powierzchni wnęki formy wtryskowej pozostaje stała;
④ Stopień przewodzenia ciepła na powierzchni form wtryskowych jest pewny; (Proces napełniania stopionego materiału jest uważany za proces izotermiczny, a temperatura materiału jest jednolita)
⑤ Wpływ orientacji plastycznej i naprężeń termicznych na odkształcenie przedmiotu obrabianego można zignorować, podczas gdy rozmiar przedmiotu obrabianego nie wpływa na temperaturę krzepnięcia.