Час циклу лиття під тиском – Інженерний гід 2026

Вступ до розрахунку часу циклу

Розрахунок часу циклу є основою економіки інжекційного лиття. Цей критичний параметр визначає виробничу потужність, витрати виробництва та використання обладнання. Незалежно від того, чи ви конструктор форми, який оцінює здійсненність проекту, чи менеджер заводу, який оптимізує існуючі процеси, точні прогнози часу циклу заощаджують тисячі витрат на розробку та забезпечують прибуткове виробництво.

У цьому вичерпному посібнику ми деталізуємо повну інженерну формулу часу циклу інжекційного лиття, включаючи рівняння часу охолодження, розрахунки наповнення та стратегії оптимізації. Ми надаємо математичну основу для прогнозування швидкостей виробництва перед різанням сталі, з конкретними прикладами та даними продуктивності машин Tederic.

Чотири фази циклу інжекційного лиття

Кожен цикл інжекційного лиття складається з чотирьох послідовних фаз, кожна з яких сприяє загальному часу циклу:

1. Фаза наповнення (інжектування)

Розплавлений полімер інжектується в порожнину форми під високим тиском та швидкістю.

2. Фаза пакування (пакування/утримання)

Додатковий матеріал пакується у форму, щоб компенсувати усадку під час охолодження полімера.

3. Фаза охолодження

Полімер твердне у формі, зазвичай найдовша фаза (60-80% від загального часу циклу).

4. Фаза руху форми

Форма відкривається, виріб виштовхується, і форма закривається на наступний цикл.

Розуміння внеску кожної фази має вирішальне значення для точного розрахунку часу циклу та оптимізації.

Рівняння часу охолодження

Час охолодження зазвичай є домінуючим фактором у часі циклу інжекційного лиття, часто складаючи 70-80% від загальної тривалості циклу. Рівняння часу охолодження походить від основ теплообміну:

t_охолодження = (h²/π²α) × ln(const × (T_плавлення - T_форма)/(T_виштовхування - T_форма))

Де:

• t_охолодження = Час охолодження (секунди)
• h = Товщина стінки (mm)
• α = Термічна дифузія (mm²/s)
• T_плавлення = Температура плавлення (°C)
• T_форма = Температура форми (°C)
• T_виштовхування = Температура виштовхування (°C)

Спрощена інженерна формула

Для практичних розрахунків інженери часто використовують спрощену форму:

t_охолодження = (товщина стінки)² × фактор матеріалу × (фактор ΔT)

Де:

• Товщина стінки в mm
• Фактор матеріалу: PP = 0.8-1.0, ABS = 1.0-1.2, PC = 1.5-2.0
• Фактор ΔT: На основі різниці температур

Приклад розрахунку

Для виробу з поліпропілену товщиною 2mm:

Температура плавлення: 220°C, Температура форми: 60°C, Температура виштовхування: 100°C

t_охолодження = (2)² × 0.9 × 1.2 = 4.32 секунди

Розрахунок часу наповнення

Час наповнення залежить від швидкості інжектування, об'єму пострілу та геометрії виробу. Формула:

t_наповнення = (Об'єм пострілу)/(Швидкість інжектування)

Де:

• Об'єм пострілу = Об'єм виробу + об'єм каналу (cm³)
• Швидкість інжектування = Поперечний переріз × швидкість наповнення (cm³/s)

Розширена формула часу наповнення

Враховуючи шлях потоку та в'язкість:

t_наповнення = (L × h × w × ρ)/(Q × η_корекція)

Де:

• L = Довжина потоку (cm)
• h, w = Розміри каналу (cm)
• ρ = Щільність (g/cm³)
• Q = Об'ємний потік (cm³/s)
• η_корекція = Фактор корекції в'язкості

Час пакування та утримання

Час пакування визначається часом замерзання литника та вимогами до тиску:

t_пакування = Час замерзання литника + Резерв безпеки

Формула часу замерзання литника

t_замерзання = (Товщина литника)² × k / α

Де:

• k = Фактор теплопровідності
• α = Термічна дифузія

Профіль тиску пакування

Типовий профіль пакування:

• Початкове пакування: 80-90% тиск інжектування (0.5-2 секунди)
• Друге пакування: 50-70% тиск інжектування (2-5 секунд)
• Утримання: 20-40% тиск інжектування до замерзання литника

Час відкриття та закриття форми

Час руху форми залежить від маси форми, специфікацій машини та ходу підйому:

t_відкриття/закриття = (Хід підйому)/(Швидкість відкриття) + Час прискорення

Типові часи

Розмір машини	Час відкриття	Час закриття	Час виштовхування
50-100 тонн	0.8-1.2s	0.6-1.0s	0.3-0.5s
100-300 тонн	1.0-1.5s	0.8-1.2s	0.4-0.6s
300-1000 тонн	1.5-2.5s	1.2-2.0s	0.5-0.8s

Перевага електричних розмахуючих рук Tederic

Електричні розмахуючі руки Tederic TT досягають часу відкриття/закриття на 30-50% швидше, ніж гідравлічні системи, з точністю позиціонування в межах ±0.01mm.

Значення сухого часу циклу

Сухий час циклу - це теоретичний мінімальний час циклу без вимог до охолодження. Це критична специфікація машини:

Сухий цикл = t_наповнення + t_пакування + t_відкриття + t_закриття + t_виштовхування

Галузеві стандарти

Застосування	Типовий сухий цикл	Виробничий цикл	Ефективність
Тонкостінна упаковка	2-3s	8-12s	25-35%
Загального призначення	3-5s	15-30s	15-25%
Великі технічні вироби	5-8s	45-90s	8-15%

Вибір машини на основі сухого циклу

Оберіть машини, де сухий час циклу становить 20-30% від загального часу виробничого циклу для оптимальної ефективності.

Повна формула часу циклу

Повний розрахунок часу циклу поєднує всі фази:

Загальний час циклу = t_наповнення + t_пакування + t_охолодження + t_відкриття + t_закриття + t_виштовхування

Вичерпна формула

Час циклу = MAX(t_охолодження, t_інші) + t_машина

Де:

• t_охолодження = Час охолодження (зазвичай вузьке місце)
• t_інші = Сума часів наповнення, пакування та руху
• t_машина = Часи, залежні від машини

Розрахунок швидкості виробництва

Вироби на годину = 3600 / Час циклу

Денне виробництво = (Вироби на годину) × (Години/зміна) × (Ефективність)

Приклад: Повний розрахунок

Для виробу з PP товщиною 2mm з такими параметрами:

• t_наповнення = 1.5s
• t_пакування = 3.0s
• t_охолодження = 25.0s
• t_відкриття/закриття/виштовхування = 2.5s

Загальний цикл = 1.5 + 3.0 + 25.0 + 2.5 = 32.0 секунди

Швидкість виробництва = 3600/32 = 112.5 виробів/година

Стратегії оптимізації часу циклу

Ефективна оптимізація часу циклу вимагає систематичного підходу до кожної фази:

1. Оптимізація часу охолодження

• Конформальні охолоджувальні канали зменшують час охолодження на 30-50%
• Оптимізуйте температуру форми для балансу між охолодженням та часом циклу
• Використовуйте матеріали для форм з високою провідністю (мідні сплави)
• Впровадіть активні системи охолодження з контролем температури

2. Оптимізація часу наповнення

• Збільште швидкість інжектування при збереженні якості
• Оптимізуйте дизайн литника для кращого потоку
• Використовуйте системи гарячих каналів для зменшення в'язкості
• Впровадіть каскадне інжектування для форм з багатьма порожнинами

3. Оптимізація машини

• Оберіть електричні машини для швидших рухів
• Оптимізуйте силу замикання для зменшення часу закриття
• Використовуйте серво-гідравліку для точного контролю
• Впровадіть паралельні рухи де це можливо

4. Оптимізація дизайну виробу

• Мінімізуйте варіабельність товщини стінки
• Оптимізуйте дизайн ребер та босів для рівномірного охолодження
• Дизайнуйте для виробничої здатності з урахуванням потоку
• Використовуйте сімейні форми для амортизації часу циклу

Переваги електричних розмахуючих рук Tederic

Машини Tederic спеціально розроблені для оптимізації часу циклу:

Функції серії TT електричні розмахуючі руки

• Високошвидкісні рухи форми: Відкриття/закриття на 30% швидше гідравліки
• Точне позиціонування: Точність ±0.01mm для послідовних циклів
• Відновлення енергії: Регенеративне гальмування зменшує споживання енергії
• Низьке обслуговування: Без заміни гідравлічного масла або витіків

Переваги серії DE повністю електричні

• Ультра-швидке інжектування: До 500 mm/s швидкість наповнення
• Паралельна обробка: Відкриття форми під час відведення гвинта
• Тиха робота: Підходить для середовищ чистих приміщень
• Термічна стабільність: Краща послідовність процесу

Порівняння продуктивності

Параметр	Tederic електричний	Гідравлічний стандарт	Покращення
Час сухого циклу	2.5-4.0s	3.5-6.0s	25-35%
Споживання енергії	0.3-0.5 kWh/kg	0.6-0.9 kWh/kg	40-50%
Повторюваність	±0.01mm	±0.1mm	10x краща

Економічний вплив часу циклу

Час циклу безпосередньо впливає на економіку виробництва:

Розрахунок витрат

Годинні витрати виробництва = (Праця + Обладнання + Матеріал) / Швидкість виробництва

ROI зменшення часу циклу

Зменшення часу циклу на 2 секунди в циклі 30 секунд:

• Збільшення виробництва: 6.7% (з 120 до 128 виробів/година)
• Річні заощадження: Залежить від вартості виробу та об'єму
• Типовий ROI: 6-12 місяців для проектів оптимізації циклу

Галузеві стандарти

Галузь	Типовий час циклу	Вироби/година	Світовий рівень
Тонкостінна упаковка	5-8s	450-720	3-5s цикл
Автомобільні компоненти	30-60s	60-120	20-40s цикл
Технічні вироби	45-120s	30-80	30-90s цикл

Планування потужності

Річна потужність = (Вироби/година) × (Години/зміна) × (Зміни/день) × (Робочі дні) × (Ефективність)

Де ефективність враховує час простою, час налаштування та проблеми якості.

Резюме та ключові формули

Оволодіння розрахунком часу циклу при інжекційному литті має вирішальне значення для прибуткового виробництва. Ключові формули для запам'ятовування:

Основні формули

• Час охолодження: t_охолодження = (h²/π²α) × ln(const × (T_плавлення - T_форма)/(T_виштовхування - T_форма))
• Час наповнення: t_наповнення = (Об'єм пострілу)/(Швидкість інжектування)
• Загальний цикл: Час циклу = t_наповнення + t_пакування + t_охолодження + t_відкриття + t_закриття + t_виштовхування
• Швидкість виробництва: Вироби/година = 3600 / Час циклу

Пріоритети оптимізації

1. Зменшення часу охолодження (зазвичай 70-80% часу циклу)
2. Оптимізація швидкості машини (електрична проти гідравлічної)
3. Дизайн виробу для виробничої здатності
4. Оптимізація параметрів процесу

Переваги Tederic

• Електричні системи з розмахуючими руками: Рухи форми на 30-50% швидші
• Високошвидкісне інжектування: До 500 mm/s швидкості наповнення
• Паралельна обробка: Кілька операцій одночасно
• Енергетична ефективність: 40-50% нижче споживання

Точний розрахунок часу циклу дозволяє приймати обґрунтовані рішення щодо дизайну форми, вибору машини та оптимізації процесу. Використовуйте ці формули з симуляцією потоку форми для найточніших прогнозів.

Для детального аналізу часу циклу та рекомендацій для машин Tederic, зв'яжіться з нашою інженерною командою. Ми можемо допомогти оптимізувати ваші процеси для максимальної продуктивності та прибутковості.

See also our articles on Injection molding clamping force, Masterbatch dosing – LDR & mixing guide 2026, and AI-powered predictive maintenance.