Kalkulator Kanału Wlewowego

Wstęp

Kalkulator Projektowania Kanału Wlewowego to narzędzie inżynierskie przeznaczone do doboru wymiarów kanału głównego, kanałów rozprowadzających (sub-runner) oraz przewężek (gate) w formach wtryskowych. Jego celem jest kontrola oporu przepływu, spadku ciśnienia oraz równowagi wypełnienia form wielogniazdowych — czynników, które decydują o zgodności wymiarowej, jakości powierzchni i powtarzalności między partiami produkcyjnymi. Zrównoważony układ kanałów (balanced runner w układzie H lub X) utrzymuje różnicę czasu wypełnienia między gniazdami poniżej ±5 %, co zapobiega wadom takim jak niedolewy (short shot), widoczne linie łączenia czy różnice barwy między detalami z jednej formy. Kalkulator porównuje przekroje okrągłe, półkoliste i trapezowe: przekrój okrągły daje najmniejsze straty tarcia przy tej samej średnicy hydraulicznej, a przekrój trapezowy frezuje się tylko w jednej połowie formy, co obniża koszt obróbki. Uwzględniana jest również lepkość stopu, temperatura ścianki i grubość warstwy zakrzepłej (frozen layer): materiały o wysokiej lepkości, takie jak PA66, PC czy mieszanki wzmacniane włóknem szklanym, powodują nieliniowy wzrost spadku ciśnienia i wymagają większych średnic lub krótszych dróg przepływu. Narzędzie obejmuje również wybór między kanałem zimnym a gorącym: kanał gorący utrzymuje polimer w temperaturze procesu i eliminuje odpad wlewowy w każdym cyklu, natomiast kanał zimny jest tańszy w wykonaniu, lecz w każdym strzale generuje zestaloną sprue. Dzięki temu projektanci otrzymują ilościową podstawę do określenia układu zasilania, lokalizacji przewężki i równowagi wielogniazdowej jeszcze przed obróbką formy.

Jak to działa

Sercem obliczeń jest równanie Hagena-Poiseuille'a dla przepływu laminarnego w kanale: ΔP = (8 · μ · L · Q) / (π · r⁴), gdzie ΔP to spadek ciśnienia, μ — lepkość dynamiczna stopionego polimeru, L — długość kanału, Q — natężenie objętościowe, a r — promień wewnętrzny; zależność od r⁴ tłumaczy, dlaczego niewielkie zmiany średnicy radykalnie zmieniają wymagane ciśnienie. Objętość kanału V = π · (D/2)² · L służy do obliczenia masy wlewu i odpadu na strzał. Użytkownik wprowadza średnice i długości kanału głównego oraz sub-runnerów, wymiary przewężki, lepkość w temperaturze procesu i objętość strzału; kalkulator natychmiast zwraca łączną objętość wlewu (g), spadek ciśnienia na każdym segmencie i szacowany czas wypełnienia każdego gniazda. W trybie balansowania wielogniazdowego porównuje układy H i X, sprawdza, czy wszystkie drogi przepływu są geometrycznie równoważne (naturally balanced), i proponuje korekty artificial balancing (zmiana średnicy przewężki lub sub-runnera), gdy równowaga naturalna nie jest osiągalna, dostarczając oceny porównywalnej z prostą symulacją mold-flow przed zatwierdzeniem rysunków.

Scenariusze użycia

• Walidacja seryjnej formy 8-gniazdowej z tworzywa ABS w układzie H: sprawdzenie, czy różnica czasu wypełnienia między gniazdami narożnymi a środkowymi mieści się w ±5 % przed obróbką formy.
• Ilościowa ocena poprawy przepływu po powiększeniu przewężki z 1,2 mm do 1,8 mm, gdy nadmierny spadek ciśnienia przy gate powoduje przypaleniny i niedolewy w istniejących detalach.
• Ocena przejścia z kanału zimnego na gorący dla detalu z PA66 wzmacnianego włóknem szklanym: porównanie spadku ciśnienia, masy wlewu na strzał oraz spodziewanego skrócenia czasu cyklu na przestrzeni całej serii.

Często zadawane pytania