Soğutma süresi neden et kalınlığının karesiyle artar?

Çoğu parçada çevrim süresinin yarısından fazlası soğumaya gider. Bu yüzden çevrimi kısaltmanın en etkili yolu çoğunlukla soğuma süresini anlamaktan geçer.

Isı, duvardan dışarı iletimle çıkar

Plastik zayıf bir ısı iletkenidir. Parçanın ortasındaki ısının kalıp duvarına ulaşması iletimle olur ve süre kabaca şuna orantılıdır:

t ∝ (et kalınlığı)² / ısıl yayınım (α)

Bu yüzden:

• Et kalınlığını yarıya indirirseniz soğuma süresi yaklaşık dörtte bire düşer.
• Et kalınlığını iki katına çıkarırsanız süre yaklaşık dört katına çıkar.

Bu, tasarım aşamasında et kalınlığını gereksiz kalın tutmanın neden pahalı olduğunu gösterir. Örneğin kalınlığı 3 mm'den 2 mm'ye indirmek süreyi (3/2)² = 2,25 kat kısaltır, yani yaklaşık %56 azaltır.

Kalıp sıcaklığı ve çıkış sıcaklığı

Süre, eriyik sıcaklığı, kalıp sıcaklığı ve parçanın çıkarılabileceği sıcaklığa bağlıdır. Kalıp sıcaklığı yükseldikçe parça ile kalıp arasındaki fark küçülür ve soğuma uzar. Ancak kristal yapılı malzemelerde (POM, PA, PBT gibi) yüksek kalıp sıcaklığı yüzey kalitesini ve boyut kararlılığını iyileştirir; yani seçim "en soğuk kalıp" değil, ihtiyaç duyulan parça kalitesidir.

Kristalleşme gizli ısısı

Yarı kristal malzemeler katılaşırken sıcaklık düşüşünden ayrı olarak ek ısı bırakır. Bu ısıyı atmak için gereken süre, hesaba katılmazsa soğuma süresi epeyce kısa çıkar. Örneğin 2 mm cidarlı bir POM parçada bu etki süreyi iki katından fazlasına çıkarabilir. Amorf malzemelerde (PC, ABS, PS) bu etki yoktur.

Su debisi süreyi mi belirler?

Hayır; gereken debiyi belirler. Soğuma süresi duvardaki iletimle sınırlıdır. Su yeterli miktarda ve yeterince soğuk değilse kalıp ısınır ve süre uzar. Doğru yaklaşım:

1. Et kalınlığından süreyi bulun.
2. Bu sürede çekilmesi gereken ısıyı hesaplayın.
3. Suyun giriş-çıkış sıcaklık farkının birkaç dereceyi geçmeyeceği debiyi ve türbülanslı akışı (Reynolds sayısı yaklaşık 4000 üzeri) sağlayın.

Pratik kontrol

• Su giriş-çıkış farkı birkaç °C'yi aşıyorsa debi yetersiz ya da kanal tıkalıdır (kireç).
• Kanal içinde akış laminer ise ısı transferi zayıftır; kanal çapını küçültmek ya da debiyi artırmak gerekir.
• Kalıp yüzey sıcaklığını bir termometre ya da kızılötesi ile ölçün; su sıcaklığı ile kalıp yüzeyi aynı değildir.

Not: Yukarıdaki oranlar düz plaka modeline dayanır; köşeler, nervürler ve kalın bölgeler süreyi uzatır. Sonuç, deneme baskısında teyit edilmelidir.

Hesaplama aracı soğuma süresini et kalınlığından, gizli ısıyı ve su debisini ayrı ayrı hesaplar; hangisinin sınırlayıcı olduğunu gösterir.