Analyse und Berechnung der Abkühlzeit von Kunststoffspritzgussteilen

Bei der Spritzgussfertigung macht die Abkühlzeit von Kunststoffspritzgussteilen etwa 80 % des gesamten Spritzgussproduktionszyklus aus. Eine schlechte Kühlung führt häufig zu Verwerfungen oder Oberflächenfehlern des Produkts, was die Dimensionsstabilität des Produkts beeinträchtigt. Eine angemessene Anordnung von Einspritzung, Nachdruck und Abkühlzeit kann die Produktqualität und Produktivität verbessern.

Unter der Abkühlzeit des Teils versteht man in der Regel den Zeitraum vom Füllen der Kunststoffschmelze in die Kavität der Spritzgussform bis zum Öffnen und Entnehmen des Teils. Der Zeitstandard für die Entnahme des Teils durch Öffnen der Form basiert häufig auf dem Teil, das vollständig ausgehärtet ist, eine bestimmte Festigkeit und Steifigkeit aufweist und beim Öffnen und Auswerfen der Form keine Verformungen und Risse aufweist. Selbst wenn zum Formen der gleiche Kunststoff verwendet wird, variiert seine Abkühlzeit mit der Wandstärke, der Temperatur des geschmolzenen Kunststoffs, der Entformungstemperatur des Formteils und der Temperatur der Spritzgussform. Eine Formel, um die Abklingzeit in allen Fällen zu 100 % korrekt zu berechnen, ist derzeit nicht veröffentlicht, aber nur eine, die auf richtigen Annahmen basiert. Auch die Berechnungsformel variiert je nach Kühlzeitdefinition.

Als Referenzbasis für die Abkühlzeit werden derzeit üblicherweise die folgenden drei Normen herangezogen:

① Die Zeit, die erforderlich ist, damit die Temperatur der Mittelschicht des dicksten Teils der Wand des Kunststoffspritzgussteils unter die thermische Verformungstemperatur des Kunststoffs abkühlt;

② Die durchschnittliche Temperatur im Abschnitt des Kunststoffspritzgussteils und die Zeit, die zum Abkühlen auf die Formtrenntemperatur des angegebenen Produkts benötigt wird;

③ Die Temperatur der Mittelschicht des dicksten Teils der Wand des kristallinen Kunststoffformteils, die Zeit, die zum Abkühlen unter seinen Schmelzpunkt erforderlich ist, oder die Zeit, die zum Erreichen des angegebenen Kristallisationsprozentsatzes erforderlich ist.

Bei der Lösung der Formel werden im Allgemeinen folgende Annahmen getroffen:

①Der Kunststoff wird in die Spritzgussform eingespritzt und die Wärme wird zur Kühlung auf die Spritzgussform übertragen.

② Der Kunststoff im Formhohlraum steht in engem Kontakt mit dem Formhohlraum und wird durch Kühlschrumpfung nicht getrennt. Zwischen der Schmelze und der Formwand besteht kein Widerstand gegen Wärmeübertragung und -strömung. Die Temperatur der Schmelze und der Formwand ist im Moment des Kontakts gleich geworden. Das heißt, wenn der Kunststoff in den Formhohlraum eingefüllt wird, ist die Oberflächentemperatur des Teils gleich der Temperatur der Formwand;

③ Während des Abkühlvorgangs von Kunststoffspritzgussteilen bleibt die Temperatur der Oberfläche des Spritzgusshohlraums gleichmäßig;

④Der Grad der Wärmeleitung auf der Oberfläche der Spritzgussform ist sicher; (Der Füllvorgang mit geschmolzenem Material wird als isothermer Prozess betrachtet und die Materialtemperatur ist gleichmäßig.)

⑤ Der Einfluss der plastischen Ausrichtung und der thermischen Spannung auf die Verformung des Teils kann vernachlässigt werden und die Größe des Teils hat keinen Einfluss auf die Erstarrungstemperatur.

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