חישוב זמן קירור עבור חלקים יצוקים בהזרקה

בייצור הזרקה, זמן הקירור של חלקים יצוקים בהזרקת פלסטיק מהווה כ-80 אחוזים ממחזור ייצור ההזרקה כולו. קירור לקוי מוביל לרוב לעיוות המוצר, דפורמציה או פגמים פני השטח, המשפיעים על יציבות הממדים של המוצר. סידור סביר של זמני ההזרקה, החזקת הלחץ והקירור יכול לשפר את איכות המוצר ואת הפרודוקטיביות.
זמן הקירור של רכיב מתייחס בדרך כלל לפרק הזמן שבין התכת הפלסטיק שממלאת את חלל תבנית ההזרקה ועד לזמן שבו ניתן לפתוח ולהוציא את הרכיב. תקן הזמן להוצאת חלק במהלך פתיחת התבנית מבוסס לרוב על העובדה שהחלק נרפא במלואו, בעל חוזק וקשיחות מסויימים, ולא יתעוות או ייסדק במהלך פתיחת התבנית והפליטה. גם אם אותו סוג של פלסטיק משמש ליציקה, זמן הקירור שלו משתנה בהתאם לעובי הדופן, טמפרטורת הפלסטיק המותך, טמפרטורת פירוק החלק היצוק וטמפרטורת תבנית ההזרקה. הנוסחה שיכולה לחשב במדויק את זמן הקירור ב-100 אחוז בכל המצבים טרם פורסמה, ורק הנוסחה שמחושבת על סמך הנחות מתאימות. נוסחת החישוב משתנה גם בהתאם להגדרת זמן הקירור.
נכון לעכשיו, שלושת התקנים הבאים משמשים בדרך כלל כהתייחסות לזמן קירור:
① הטמפרטורה של השכבה המרכזית בחלק העבה ביותר של דופן החלק היצוק בהזרקת פלסטיק, והזמן הנדרש להתקרר מתחת לטמפרטורת העיוות התרמי של הפלסטיק;
② הטמפרטורה הממוצעת בתוך החתך של חלקים יצוקים בהזרקת פלסטיק, והזמן שלוקח להתקרר לטמפרטורת היציאה שצוינה של המוצר;
③ הטמפרטורה של השכבה המרכזית בחלק העבה ביותר של הדופן של רכיב דפוס פלסטיק גבישי, הזמן הנדרש להתקרר מתחת לנקודת ההיתוך שלו, או הזמן הנדרש כדי להגיע לאחוז ההתגבשות שצוין.
כאשר פותרים נוסחאות, מניחים בדרך כלל ההנחות הבאות:
① פלסטיק מוזרק לתבנית ההזרקה ומעביר חום לתבנית לצורך קירור;
② הפלסטיק בחלל היציקה נמצא במגע הדוק עם חלל התבנית ואינו נפרד עקב התכווצות הקירור. להעברת החום והזרימה בין ההיתוך לדופן התבנית אין התנגדות, וטמפרטורת ההיתוך ברגע המגע עם דופן התבנית הפכה להיות זהה. כאשר ממלאים פלסטיק לתוך חלל התבנית, טמפרטורת פני השטח של חומר העבודה שווה לטמפרטורת קיר התבנית;
③ במהלך תהליך הקירור של חלקים יצוקים בהזרקת פלסטיק, הטמפרטורה על פני חלל תבנית ההזרקה נשארת קבועה;
④ מידת הולכת החום על פני השטח של תבניות הזרקה היא בטוחה; (תהליך המילוי של חומר מותך נחשב לתהליך איזותרמי, וטמפרטורת החומר אחידה)
⑤ ניתן להתעלם מההשפעה של כיוון פלסטי ולחץ תרמי על העיוות של חומר העבודה, בעוד שגודל חומר העבודה אינו משפיע על טמפרטורת ההתמצקות.