Berechnung der Kühlzeit für Spritzgussteile

In der Spritzgussfertigung macht die Kühlzeit von Kunststoffspritzgussteilen etwa 80 Prozent des gesamten Spritzgussproduktionszyklus aus. Schlechte Kühlung führt häufig zu Produktverwerfungen, Verformungen oder Oberflächenfehlern, die die Dimensionsstabilität des Produkts beeinträchtigen. Eine vernünftige Anordnung von Einspritz-, Druckhalte- und Abkühlzeiten kann die Produktqualität und Produktivität verbessern.
Die Abkühlzeit eines Bauteils bezeichnet üblicherweise den Zeitraum zwischen dem Einfüllen der Kunststoffschmelze in die Kavität des Spritzgießwerkzeugs und dem Zeitpunkt, an dem das Bauteil geöffnet und entnommen werden kann. Der Zeitstandard für die Entnahme eines Teils während des Öffnens der Form basiert häufig auf der Tatsache, dass das Teil vollständig ausgehärtet ist, eine gewisse Festigkeit und Steifigkeit aufweist und sich beim Öffnen und Auswerfen der Form nicht verformt oder reißt. Auch wenn derselbe Kunststoff zum Formen verwendet wird, variiert seine Abkühlzeit mit der Wandstärke, der Temperatur des geschmolzenen Kunststoffs, der Entformungstemperatur des Formteils und der Temperatur des Spritzgusswerkzeugs. Die Formel, die die Kühlzeit in allen Situationen zu 100 Prozent genau berechnen kann, wurde noch nicht veröffentlicht, und nur die Formel, die auf der Grundlage geeigneter Annahmen berechnet wird. Auch die Berechnungsformel variiert je nach Definition der Kühlzeit.
Derzeit werden die folgenden drei Standards üblicherweise als Referenz für die Kühlzeit verwendet:
① Die Temperatur der Mittelschicht an der dicksten Stelle der Wand des spritzgegossenen Kunststoffteils und die Zeit, die zum Abkühlen unter die Wärmeverformungstemperatur des Kunststoffs erforderlich ist;
② Die durchschnittliche Temperatur innerhalb des Querschnitts von Kunststoffspritzgussteilen und die Zeit, die zum Abkühlen auf die angegebene Austrittstemperatur des Produkts benötigt wird;
③ Die Temperatur der Mittelschicht im dicksten Teil der Wand einer kristallinen Kunststoffformkomponente, die zum Abkühlen unter ihren Schmelzpunkt erforderliche Zeit oder die zum Erreichen des angegebenen Kristallisationsprozentsatzes erforderliche Zeit.
Beim Lösen von Formeln werden im Allgemeinen die folgenden Annahmen getroffen:
① Kunststoff wird in die Spritzgussform eingespritzt und überträgt Wärme zur Kühlung an die Form;
② Der Kunststoff im Formhohlraum steht in engem Kontakt mit dem Formhohlraum und trennt sich nicht durch Schrumpfung beim Abkühlen. Die Wärmeübertragung und -strömung zwischen der Schmelze und der Formwand hat keinen Widerstand, und die Temperatur der Schmelze im Moment des Kontakts mit der Formwand ist gleich geworden. Beim Einfüllen von Kunststoff in den Formhohlraum ist die Oberflächentemperatur des Werkstücks gleich der Formwandtemperatur;
③ Während des Abkühlvorgangs von Kunststoffspritzgussteilen bleibt die Temperatur an der Oberfläche der Spritzgusskavität konstant;
④ Der Grad der Wärmeleitung auf der Oberfläche von Spritzgussformen ist sicher; (Der Füllprozess von geschmolzenem Material wird als isothermer Prozess betrachtet und die Materialtemperatur ist gleichmäßig.)
⑤ Der Einfluss der plastischen Orientierung und der thermischen Spannung auf die Verformung des Werkstücks kann vernachlässigt werden, während die Größe des Werkstücks die Erstarrungstemperatur nicht beeinflusst.