冷卻時間計算的案例
Moldex3D仿真分析之塑件冷卻時間理論計算
不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算。我們將使用兩個理論數值計算的案例進行說明。
圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
圖三 MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?中，可以直接導入材料庫數據
圖四 MHC估算器能繪制：(1)不同厚度塑件的冷卻時間評估與(2)達冷卻時間時的溫度分布
澆口剪切率理論計算
塑料在充填過程中會發生剪切生熱，過大的剪切率會導致塑料異常高溫，進一步發生裂解或黃化現象。澆口的橫截面通常是整個零件最小的區域，使該處常伴隨著最大剪切率。
展開 Moldex3D仿真分析之塑件冷卻時間理論計算
不過在投入時間進行建模與分析前，過去科學家們已經利用各項理論計算出：特定情況下的理論數值，并將其轉化為標準計算公式。例如計算非牛頓流體在特定澆口尺寸與外型下，不同流率對應的剪切率；或是計算指定厚度下，平板的冷卻時間與溫度分布等。對此MHC也整合這些理論公式，并建立互動接口，供用戶方便進行理論計算。我們將使用兩個理論數值計算的案例進行說明。
圖一 利用MHC設計估算器，能立刻利用經典理論求得指定參數的理論值
塑件冷卻時間理論計算
在射出成型中，冷卻時間是影響產品質量與產能的重要因素。在成型周期中，冷卻到開模并取出塑件將占據絕大部分的時間，若能正確的評估冷卻時間，將有效的提高產能，降低時間成本。塑料是熱的不良導體，塑件的厚薄將會影響冷卻效率。為了能正確的評估不同塑件厚度下的冷卻時間，科學家們針對平板塑件在模座中的冷卻行為進行完整的分析，包含塑件平均溫度降溫到頂出溫度所需的時間，塑件在特定時間下的溫度分布等等，推導出的平板冷卻時公式如圖二所示。
圖二 平板平均溫度達頂出溫度的理論公式
利用MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?功能，為方便計算平板塑件的理論冷卻時間，用戶可以直接從材料數據庫中導入材料參數：包含材料的熱性質與加工條件，并依需求調整計算的塑件厚度區間。估算器會把不同厚度下塑件降至頂出溫度的時間計算出來，并繪制該時間點距離中心位置的溫度分布曲線圖。
圖三 MHC設計估算器的?塑件冷卻時間?中，可以直接導入材料庫數據
圖四 MHC估算器能繪制：(1)不同厚度塑件的冷卻時間評估與(2)達冷卻時間時的溫度分布
澆口剪切率理論計算
塑料在充填過程中會發生剪切生熱，過大的剪切率會導致塑料異常高溫，進一步發生裂解或黃化現象。澆口的橫截面通常是整個零件最小的區域，使該處常伴隨著最大剪切率。
展開 塑料注塑加工件冷卻時間的分析與計算
在注射生產中，塑料注塑加工件冷卻時間約占整個注射生產周期的80%。冷卻不良常常導致制品翹曲變形或產生表面缺陷，影響制品的尺寸穩定性。合理地安排注射、保壓和冷卻時間，可提高產品質量和生產率。
制件冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿注塑模具型腔起到可以開模取出制件時止的這一段時間?？梢蚤_模取出制件的時間標準，常以制件已充分固化，具有一定強度和剛性為準，在開模頂出時不致變形開裂。
即使是使用同一種塑料成型，它的冷卻時間也隨壁厚、熔融塑料的溫度、成型件的脫模溫度及注塑模具溫度而異。要在所有的場合下能百分之百正確地計算出冷卻時間的公式目前尚未發表，而只有在適當假定的基礎上進行計算的公式。計算公式還因冷卻時間定義不同而異。
目前，通常以下列三種標準作為冷卻時間參考依據:
①塑料注塑加工件壁最厚部位中心層的溫度，冷卻到該塑料的熱變形溫度以下所需要的時間;
②塑料注塑加工件斷面內的平均溫度，冷卻到規定制品的出模溫度所要的時間;
③結晶性塑料成型件壁的最厚部分中心層溫度，冷卻到其熔點以下所需要的時間，或達到規定的結晶化百分比所需的時間。
在求解公式時，一般作以下假設:
①塑料注射在注塑模具內，并把熱量傳遞給注塑模具而被冷卻;
②成型腔內的塑料與模腔緊密接觸，不因冷卻收縮而分離，熔體與模壁間的熱傳遞和流動無任何阻力，熔料與模壁接觸的瞬間其溫度已變得相同。
展開 射出制程的冷卻時間加工條件
射出制程的冷卻時間加工條件
■劉文斌/型創科技 技術總監
冷卻時間的介紹(Introduction to the cooling Time)
塑料流動一旦接觸到模壁就開始進行冷卻，而在成形條件的計算上是在飽壓程序結束后就開始冷卻時間的歷程。模具保持密合直到冷卻時間結束，之后模具開模進行射出件的頂出動作。射出件在開模頂出之前，于模具內必須確保溫度已經冷卻到塑料的可頂出溫度，如果射出件在未達可頂出溫度的較高溫度條件下就進行開模頂出動作，則會因為塑料性質還過軟，而產生頂出變形現象。過長的冷卻時間對于機臺的動力損耗以及射出件的生產成本都是非常不經濟且浪費時間影響獲利，所以適當的冷卻時間加工條件設定對于射出生產就非常重要，如何在制程機臺與模具的冷卻效率與產品要求的質量穩定性上取得平衡，是射出成形加工上重要的議題。
如何決定正確的冷卻時間加工條件是一項相當技術性的工作，例如對于肉厚較厚的射出件，在技術上非常困難能去實際量測厚度方向中央位置的實際料溫，所以也無法得知射出件內部料溫與冷卻時間之間的變化情形。另外對于有些射出件可能會因為產品或模具設計上的原因，造成非常困難達到足夠的冷卻效果，所以必須藉由不斷的增加冷卻時間條件來提高熱量交換效率，方能使產品的質量達到穩定要求。或是有些射出件需要非常長的成形周期才能使模溫達到穩定狀況。另外不同冷卻時間條件也會對射出件產品的收縮量有不同的影響。所以冷卻時間條件的設定對于射出產品的質量與制程上的穩定性影響很大。
目前利用CAE 的冷卻分析結果，對于塑料在模穴內的冷卻熱交換機制，已能提供相當多且正確的參考信息，藉由CAE 分析結果來取的正確的冷卻時間條件設定將可協助射出現場加工進行穩定的生產且可提升產品的質量。
在上圖中可以注意到某些尺度對冷卻時間的變化，會比其他尺度的變化來的敏感。
展開 
如何理解注塑成型工藝中的冷卻時間？
在注射生產中，塑料注塑加工件冷卻時間約占整個注射生產周期的80%。冷卻不良常常導致制品翹曲變形或產生表面缺陷，影響制品的尺寸穩定性。合理地安排注射、保壓和冷卻時間，可提高產品質量和生產率。
制件冷卻時間，通常是指塑料熔體從充滿注塑模具型腔起到可以開模取出制件時止的這一段時間?？梢蚤_模取出制件的時間標準，常以制件已充分固化，具有一定強度和剛性為準，在開模頂出時不致變形開裂。
即使是使用同一種塑料成型，它的冷卻時間也隨壁厚、熔融塑料的溫度、成型件的脫模溫度及注塑模具溫度而異。要在所有的場合下能百分之百正確地計算出冷卻時間的公式目前尚未發表，而只有在適當假定的基礎上進行計算的公式。計算公式還因冷卻時間定義不同而異。
目前，通常以下列三種標準作為冷卻時間參考依據：
① 塑料注塑加工件壁最厚部位中心層的溫度，冷卻到該塑料的熱變形溫度以下所需要的時間;
② 塑料注塑加工件斷面內的平均溫度，冷卻到規定制品的出模溫度所要的時間;
③ 結晶性塑料成型件壁的最厚部分中心層溫度，冷卻到其熔點以下所需要的時間，或達到規定的結晶化百分比所需的時間。
在求解公式時，一般作以下假設：
① 塑料注射在注塑模具內，并把熱量傳遞給注塑模具而被冷卻;
② 成型腔內的塑料與模腔緊密接觸，不因冷卻收縮而分離，熔體與模壁間的熱傳遞和流動無任何阻力，熔料與模壁接觸的瞬間其溫度已變得相同。
展開 【必看攻略】冷卻時間與效率，玩轉產品設計！
第 16 招、產品設計與異型水路設計篇 【游戲機機構齒輪】產品故事說明
成品尺寸：長 150，寬 100，高 50( 單位 mm)
成品厚度：平均厚度 1.5~2.0(mm)
澆道系統：冷澆道塑膠材料：PA6+30%GF
分析焦點： 在射出成型模具中，冷卻系統 (cooling system) 的設計甚為重要。因為唯有將成型塑件冷卻固化至具備相當剛性 (stiffness)，脫模后才可避免塑件因脫模外力產生變形。由于冷卻時間 (cooling time) 占整個成型周期約 70-80%，因此設計良好之冷卻系統可以大幅縮短成型時間，提高產率，縮短成本。設計不當的冷卻系統會使成型時間拉長，增加成本；冷卻不均勻更會進一步造塑件的翹曲變形。透過水管的冷卻效率可以判別塑件在充填過程中，塑料溫度熱傳與冷卻水對流傳熱的效應，預測整套模具復雜水路設計的好壞進行調整。
應用方法：傳統冷卻水路設計受限于加工方式，常常無法考慮幾何本身的需求，而使冷卻受熱不均，造成翹曲 變形以及過長的冷卻時間，使得生產成本增加，目前利用 3D 金屬列印的加工方式，可以列印復雜的模具以及 隨形水路，讓冷卻水管可貼近成品表面，讓溫度的熱傳快速，則可縮小溫度范圍，降低冷卻時間，并且提高品 質同時可大大降低生產成本，好的設計讓冷卻快速，溫度分布均勻生產周期越短。
展開 新型電纜冷卻系統 有望將充電時間減至5分鐘內
NEWS
一直以來，電動汽車的充電時間一直是限制其普及的重要因素，除了電池本身以外，科學家們也一直在尋找縮減充電時間的其他解決方案，例如充電電纜。
近期，一項新研究通過利用一種替代性冷卻技術來消除充電電纜的熱量，使其能夠在不到5分鐘的時間內為一輛電動汽車充電。這項研究成果已于近期發表在了《國際傳熱傳質雜志》（International Journal of Heat and Mass Transfer）上。
電動汽車的充電速度由充電電纜所能處理的電流及其他因素決定，而更大的電流通常會帶來更多的熱量。
Moldex3D模流分析之冷卻時間驗證、鎖模力驗證
冷卻時間驗證 ( Cooling Time Validation )
最后，由于冷卻時間不夠的話，容易造成產品收縮變形以及計量時間不足問題；而冷卻時間過長的話，整體生產周期會太長，進而造成成本的增加，因此在 冷卻時間驗證 的頁面中，會幫助使用者快速訂定出最適當的冷卻時間。
此外，iSLM 也提供在相同冷卻時間參數下記錄多組關鍵尺寸的驗證；系統也會自動計算出 平均值 和 標準偏差，及根據平均值繪制出對應的 曲線圖表。
此分頁顯示了 冷卻時間 的紀錄。上部分顯示的數據源是根據 試模信息 > 基本信息 中所選擇的 ” 參考數據 ”。頁面下半部分則是冷卻時間驗證表格和對應的曲線圖。
注意： 關鍵尺寸試驗字段最多僅能新增 3 筆。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證
在 管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證 的項目：
1.+ 關鍵尺寸：
點擊此按鈕以新增關鍵尺寸試驗字段。
注意：請特別注意最多僅能新增3列。一旦關鍵尺寸試驗字段達到 3 列，則 + 關鍵尺寸按鈕不會再出現。
2.冷卻時間：
輸入冷卻的時間。
3.關鍵尺寸試驗：
輸入每次試驗的關鍵尺寸。
注意：此字段最多僅能新增至3欄。
4.平均：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的平均值。
5.標準偏差：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的標準偏差。
6.刪除：
點擊此按鈕以刪除包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
7.+ 新增字段：
點擊此按鈕以新增包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
展開 Moldex3D模流分析之科學試模冷卻時間驗證
冷卻時間驗證 ( Cooling Time Validation )
最后，由于冷卻時間不夠的話，容易造成產品收縮變形以及計量時間不足問題；而冷卻時間過長的話，整體生產周期會太長，進而造成成本的增加，因此在 冷卻時間驗證 的頁面中，會幫助使用者快速訂定出最適當的冷卻時間。
此外，iSLM 也提供在相同冷卻時間參數下記錄多組關鍵尺寸的驗證；系統也會自動計算出 平均值 和 標準偏差，及根據平均值繪制出對應的 曲線圖表。
此分頁顯示了 冷卻時間 的紀錄。上部分顯示的數據源是根據 試模信息 > 基本信息 中所選擇的 ” 參考數據 ”。頁面下半部分則是冷卻時間驗證表格和對應的曲線圖。
注意： 關鍵尺寸試驗字段最多僅能新增 3 筆。
管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證
在 管理功能 > 試模 > 檢視 > 開始試模／檢視 > 科學試模 > 冷卻時間驗證 的項目：
1.+ 關鍵尺寸：
點擊此按鈕以新增關鍵尺寸試驗字段。
注意：請特別注意最多僅能新增3列。一旦關鍵尺寸試驗字段達到 3 列，則 + 關鍵尺寸按鈕不會再出現。
2.冷卻時間：
輸入冷卻的時間。
3.關鍵尺寸試驗：
輸入每次試驗的關鍵尺寸。
注意：此字段最多僅能新增至3欄。
4.平均：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的平均值。
5.標準偏差：
此顯示關鍵尺寸試驗數據的標準偏差。
6.刪除：
點擊此按鈕以刪除包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
7.+ 新增字段：
點擊此按鈕以新增包含 冷卻時間、關鍵尺寸試驗、平均、標準偏差 和 刪除 按鈕的字段。
展開 Moldex3D模流分析之韓國KOPLA使用Moldex3D縮短汽車件67%冷卻時間
由于HTN材料的注塑是在非常高的模具溫度和熔膠溫度下進行的，因此須面對的最大問題是如何縮短冷卻時間。此案例的分析的目的是縮短生產溫控器外殼所需的冷卻時間，并幫助客戶優化其成型參數和冷卻水路。透過Moldex3D模擬分析，KOPLA驗證嵌件材料和水路設計變更帶來的效益，成功縮短冷卻時間，滿足客戶的需求。
挑戰
須縮短冷卻時間
須幫助客戶優化產品制造中的成型參數和冷卻水路
解決方案
使用Moldex3D機臺模式來使仿真分析的設置，更貼近實際案例；并以Moldex3D冷卻分析來預估需要的冷卻時間
效益
縮短68%冷卻時間
Moldex3D機臺模式可使仿真更貼近實際客戶案例的情境
找出最佳水路配置設計、成型參數和嵌件材料
案例研究
KOPLA必須降低其溫控器外殼產品在成型過程中所需的冷卻時間(原始設定為85秒)，但仍需要確保有充分的冷卻，來避免產品溫度過高產生的問題。因此他們使用Moldex3D機臺模式來進行冷卻線路設計、冷卻分析，模擬實際成型過程，驗證原始設置(圖一)和設計變更，以獲得所需的冷卻時間。
Fig. 1溫控器外殼的成型參數和冷卻水路設計
經Moldex3D的驗證發現，由于所需的冷卻程度只有80%，原始設定的85秒冷卻時間顯然過高(圖二)。在更換嵌入件材料(圖三)并延長冷卻系統中的擋板長度后(圖四)，Moldex3D的冷卻分析結果顯示所需的冷卻時間就更少(圖五)。
展開 Moldex3D模流分析之Linear AMS借助Moldex3D異型水路分析縮短69%冷卻時間
大綱
塑料射出成型制程中，冷卻階段占據最多的時間，常會延長成型周期。對于生產者而言，首先要務就是能夠快速且高效率地制造產品；但若使用的是傳統鉆孔式冷卻水路，成型周期則不易縮短。為解決此問題，Linear AMS決定以異型水路取代傳統水路，并利用Moldex3D驗證新的水路設計帶來的效益，最后成功縮短冷卻時間，讓Linear AMS更有信心協助客戶解決冷卻問題。
挑戰
受限于傳統水路設計，冷卻時間過長
需要提升冷卻效能，縮短冷卻時間
解決方案
利用Moldex3D eDesign設計出優化異型水路，成功縮短冷卻周期。
效益
縮短69%的冷卻時間
創造市場競爭利基
案例研究
本案例產品為步qiāng*qiāng托組件，Linear AMS希望設計出合適的異型水路系統，以縮短冷卻時間；長期目標則是藉由異型水路的應用，有效協助客戶縮短成型周期。
由于Linear AMS希望提高產能，但又不想添加更多的模具與射出機。他們先以Moldex3D進行充填和保壓的模擬，并未發現嚴重的翹曲問題。接下來進行傳統水路(圖一)制程的仿真，發現在產品軸柄區域有嚴重的積熱現象。
圖一 原始水路設計
圖二 原始水路設計冷卻分析結果，顯示軸柄區域有積熱現象
為了縮短冷卻時間，Linear AMS更改了水路設計，使水路系統能更貼近產品輪廓(圖三)，軸柄處及產品內外側都有水路經過。設計變更后，再次以Moldex3D進行仿真，分析結果顯示溫度分布均勻度有顯著的改善(圖四)。
圖三 變更后的水路設計
圖四 水路設計變更后的仿真結果，溫度分布均勻度顯著改善
Moldex3D的分析技術，成功協助Linear AMS將成型周期從112秒縮減為35秒。
展開 
Moldex3D模流分析之布達佩斯科技經濟大學利用Moldex3D縮短18%冷卻時間
圖十 實驗及模擬結果對照
結果
相較于未使用Moldex3D的情形，BME團隊在Moldex3D的輔助下，將冷卻時間縮減了80%，將材料的使用從5公斤降至0，并節省能源消耗。經過冷卻優化后，冷卻時間則縮短18%，翹曲也成功降低了30%。
ABAQUS中關于U形彎曲件成型的保壓時間、保壓壓力與冷卻速率的設置問題
請教論壇中各位前輩，我做畢設時候用ABAQUS模擬高強鋼的熱沖壓過程，分析冷卻條件對其成型質量的影響，里面需要設置多組保壓時間、保壓壓力、冷卻速率的參數，請問在哪里設置？同時，我在網格劃分時，因為沒有數據參考范圍，所以網格劃分不太合適，運算時間太長，怎么知道一個合理的范圍呢？
謝謝您的回復。
在超算平臺上進行重力荷載動力松弛分析，計算時間遠超過設定時間？ ￥50
整個模型預估的計算時間為256h53min。但是模型在計算了5day3h12min，計算到預估計算時間還剩125h3min中時，重力荷載動力松弛分析部分還沒有結束。接下來分析一下原因。
冷凍水和冷卻水循環系統水力計算
2.2.空調冷卻水系統水力計算方法
空調冷卻水循環系統一般采用開式系統,水力計算是確定冷卻水流量后,確定冷卻水泵的揚程.
2.2.1冷卻塔冷卻水量
池到噴嘴的高差) 所需的壓力,Pa.
空調水系統中管內水流速按表3 中的推薦值選用,或按表4 根據流量確定管徑[1]。
工程應用
3.1冷凍水系統管路水力計算應用
如圖1 所示的空調冷凍水二次泵循環系統(一級循環略去) ,此系統計算冷負荷為48.8kW,冷凍水供水溫度為7 ℃,回水溫度為1 2 ℃,空調機組表冷器水側阻力為50kPa,各管段的長度見表5 ,求各管段的管徑及二次水泵的流量和揚程。
3.2冷卻水系統管路水力計算應用
某建筑建筑面積為4000m2 ,選用冷水機組一臺,制冷量為455 KW. 冷凝器側水阻力為4. 9 ×104Pa ,進、出冷凝器的水溫分別為32 ℃和37 ℃,水處理器的阻力為2.0 ×104 Pa ,冷卻水管總長48 m ,冷卻塔盛水池到噴嘴的高差為2.5 m ,確定各管段的管徑和水泵的選擇參數.
冷卻水循環管路,由于管徑沒有沿程變化,認為是一個計算管段,則計算管段的冷卻水流量為：
參考文獻:
[1] 馬最良 民用空調建筑設計[M]1 北京:中國建筑出版社,2003
[2] 采暖通風與空氣調節設計規范[ S]1GB50019 -2003
[3] 陸耀慶 使用供熱空調設計手冊[M]1 北京:中國建筑出版社,1993
展開 