Timpul de ciclu la injecție – Ghid ingineresc 2026

Importanța calculului timpului de ciclu

Calcularea timpului de ciclu reprezintă baza economiei injecției maselor plastice. Acest parametru critic determină capacitatea de producție, costurile unitare și gradul de utilizare a echipamentelor. Indiferent dacă sunteți un proiectant de matrițe care estimează rentabilitatea unui proiect sau un manager de fabrică care optimizează procesele existente, predicția exactă a timpului de ciclu economisește mii de euro în procesul de dezvoltare și asigură o producție profitabilă.

În acest ghid cuprinzător, vom analiza în detaliu formula inginerească completă a timpului de ciclu, incluzând ecuațiile pentru timpul de răcire, calculele de umplere și strategiile de optimizare. Vom oferi fundamentul matematic pentru a prevedea eficiența producției înainte de prelucrarea metalului pentru matrițe, cu exemple concrete și date de performanță ale mașinilor Tederic.

Cele patru faze ale ciclului de injecție

Fiecare ciclu de injecție a maselor plastice constă în patru faze secvențiale, fiecare contribuind la timpul total de ciclu:

1. Faza de umplere (injecția)

Plasticul topit este injectat în cavitatea matriței sub presiune și viteză ridicată.

2. Faza de compactare (compactare/menținere)

Material suplimentar este introdus în matriță pentru a compensa contracția (shrinkage) ce are loc în timpul răcirii plasticului.

3. Faza de răcire

Plasticul se solidifică în matriță, fiind de obicei cea mai lungă fază (60-80% din timpul total de ciclu).

4. Faza de mișcare a matriței

Matrița se deschide, piesa este ejectată, iar matrița se închide pentru următorul ciclu.

Înțelegerea contribuției fiecărei faze este esențială pentru calcularea precisă și optimizarea timpului de ciclu.

Ecuația timpului de răcire

Timpul de răcire este, de regulă, factorul dominant în timpul ciclului de injecție, reprezentând adesea 70-80% din durata totală. Ecuația timpului de răcire derivă din principiile schimbului de căldură:

t_răcire = (h²/π²α) × ln(constantă × (T_topire - T_matriță)/(T_ejectare - T_matriță))

Unde:

• t_răcire = Timpul de răcire (secunde)
• h = Grosimea peretelui (mm)
• α = Difuzivitatea termică (mm²/s)
• T_topire = Temperatura de topire (°C)
• T_matriță = Temperatura matriței (°C)
• T_ejectare = Temperatura de ejectare (°C)

Formula inginerească simplificată

Pentru calcule practice, inginerii folosesc adesea o formă simplificată:

t_răcire = (grosime perete)² × factor material × factor ΔT

Unde:

• Grosimea peretelui în mm
• Factor material: PP = 0.8-1.0, ABS = 1.0-1.2, PC = 1.5-2.0
• Factor ΔT: Bazat pe diferența de temperatură

Exemplu de calcul

Pentru o piesă din polipropilenă cu grosimea de 2 mm:

Temperatura de topire: 220°C, Temperatura matriței: 60°C, Temperatura de ejectare: 100°C

t_răcire = (2)² × 0.9 × 1.2 = 4.32 secunde

Calcularea timpului de umplere

Timpul de umplere depinde de viteza de injecție, volumul de dozare și geometria piesei. Formula este:

t_umplere = (Volum injecție)/(Viteză injecție)

Unde:

• Volum injecție = Volumul piesei + volumul canalelor de alimentare (cm³)
• Viteză injecție = Aria secțiunii transversale × viteza de umplere (cm³/s)

Formula avansată a timpului de umplere

Luând în considerare lungimea curgerii și vâscozitatea:

t_umplere = (L × h × w × ρ)/(Q × corecție_vâscozitate)

Unde:

• L = Lungimea curgerii (cm)
• h, w = Dimensiunile canalului (cm)
• ρ = Densitatea (g/cm³)
• Q = Debitul volumic (cm³/s)
• corecție_vâscozitate = Factor de corecție a vâscozității

Avantajul injecției de mare viteză Tederic

Mașinile Tederic din seria DE ating viteze de umplere de până la 500 mm/s, reducând timpul de umplere la 0.5-2 secunde pentru piesele tipice.

Timpul de compactare și menținere

Timpul de compactare este determinat de timpul de înghețare a punctului de injecție (gate freeze) și de cerințele de presiune:

t_compactare = Timp înghețare punct injecție + Marjă de siguranță

Formula timpului de înghețare a punctului de injecție

t_înghețare = (Grosime punct injecție)² × k / α

Unde:

• k = Factor de conductivitate termică
• α = Difuzivitate termică

Profilul presiunii de compactare

Profil tipic de compactare:

• Compactare inițială: 80-90% din presiunea de injecție (0.5-2 secunde)
• Compactare secundară: 50-70% din presiunea de injecție (2-5 secunde)
• Menținere: 20-40% din presiunea de injecție până la înghețarea punctului de injecție

Timpul de deschidere și închidere a matriței

Timpul de mișcare a matriței depinde de greutatea matriței, specificațiile mașinii și distanța de cursă:

t_deschidere/închidere = (Distanța cursei)/(Viteză mișcare) + Timp de accelerare

Timpi tipici

Mărime mașină	Timp deschidere	Timp închidere	Timp ejectare
50-100 tone	0.8-1.2s	0.6-1.0s	0.3-0.5s
100-300 tone	1.0-1.5s	0.8-1.2s	0.4-0.6s
300-1000 tone	1.5-2.5s	1.2-2.0s	0.5-0.8s

Avantajul genunchierei electrice Tederic

Sistemele electrice Tederic seria TT ating timpi de deschidere/închidere cu 30-50% mai rapizi decât sistemele hidraulice, cu o precizie de poziționare de ±0.01mm.

Semnificația timpului de ciclu în gol

Timpul de ciclu în gol (Dry Cycle Time) este timpul minim teoretic al ciclului fără cerințelor de răcire. Este o specificație critică a mașinii:

Ciclu în gol = t_umplere + t_compactare + t_deschidere + t_închidere + t_ejectare

Standarde industriale

Aplicație	Ciclu în gol tipic	Ciclu de producție	Eficiență
Ambalaje pereți subțiri	2-3s	8-12s	25-35%
Uz general	3-5s	15-30s	15-25%
Piese tehnice mari	5-8s	45-90s	8-15%

Selecția mașinii pe baza ciclului în gol

Alegeți mașini în care timpul de ciclu în gol reprezintă 20-30% din ciclul total de producție pentru o eficiență optimă.

Formula completă a timpului de ciclu

Calculul complet al timpului de ciclu îmbină toate fazele:

Timp total de ciclu = t_umplere + t_compactare + t_răcire + t_deschidere + t_închidere + t_ejectare

Formula complexă

Timp ciclu = MAX(t_răcire, t_altele) + t_mașină

Unde:

• t_răcire = Timpul de răcire (de obicei, gâtuirea procesului)
• t_altele = Suma timpilor de umplere, compactare și mișcare
• t_mașină = Timpi dependenți de caracteristicile mașinii

Calcularea randamentului producției

Piese pe oră = 3600 / Timp ciclu

Producția zilnică = (Piese pe oră) × (Ore pe schimb) × (Eficiență)

Exemplu de calcul complet

Pentru o piesă din PP de 2 mm cu următorii parametri:

• t_umplere = 1.5s
• t_compactare = 3.0s
• t_răcire = 25.0s
• t_deschidere/închidere/ejectare = 2.5s

Ciclu total = 1.5 + 3.0 + 25.0 + 2.5 = 32.0 secunde

Randament = 3600/32 = 112.5 piese/oră

Strategii de optimizare a timpului de ciclu

Optimizarea eficientă a timpului de ciclu necesită o abordare sistematică pentru fiecare fază:

1. Optimizarea timpului de răcire

• Canalele de răcire conformale reduc timpul de răcire cu 30-50%
• Optimizați temperatura matriței pentru a echilibra calitatea și timpul de ciclu
• Folosiți materiale de matriță cu conductivitate mare (aliaje de cupru)
• Implementați sisteme de răcire active cu control termic precis

2. Optimizarea timpului de umplere

• Creșteți viteza de injecție menținând în același timp calitatea
• Optimizați designul canalelor de alimentare pentru o curgere mai bună
• Folosiți sisteme de canal cald (hot runner) pentru a reduce vâscozitatea și risipa
• Implementați injecția secvențială pentru matrițele cu cavități mari

3. Optimizarea la nivelul mașinii

• Alegeți mașini electrice pentru mișcări mai rapide și precise
• Optimizați forța de închidere pentru a reduce timpul de blocare/deblocare
• Folosiți sisteme servo-hidraulice pentru un control fin al mișcărilor
• Implementați mișcări paralele (ex: dozare în timpul răcirii) acolo unde este posibil

4. Optimizarea designului piesei

• Minimizați variațiile grosimii peretelui
• Optimizați designul nervurilor și punctelor de prindere pentru răcire uniformă
• Proiectați cu gândul la manufacturabilitate (DFM) luând în calcul curgerea
• Folosiți matrițe de familie pentru amortizarea timpului de ciclu

Avantajele sistemelor electrice Tederic

Mașinile Tederic sunt special concepute pentru optimizarea timpului de ciclu:

Caracteristici seria TT (Hybrid/Electric)

• Mișcări rapide ale matriței: Deschidere/închidere cu 30% mai rapidă decât hidraulica standard
• Poziționare precisă: Acuratețe de ±0.01mm pentru cicluri consistente și sigure
• Recuperarea energiei: Frânarea regenerativă reduce consumul energetic semnificativ
• Mentenanță redusă: Absența uleiului hidraulic elimină scurgerile și schimbările costisitoare de filtre

Avantajele seriei DE (Full-Electric)

• Injecție ultra-rapidă: Viteze de umplere de până la 500 mm/s
• Procesare paralelă completă: Deschidere matriță în timpul dozării melcului (plasticizarea)
• Operare silențioasă și curată: Ideală pentru medii de tip cameră curată (cleanroom)
• Stabilitate termică superioară: Consecvență mai bună a procesului pe termen lung

Comparație de performanță

Parametru	Tederic Electric	Standard Hidraulic	Îmbunătățire
Timp ciclu în gol	2.5-4.0s	3.5-6.0s	25-35%
Consum energie	0.3-0.5 kWh/kg	0.6-0.9 kWh/kg	40-50%
Repetabilitate	±0.01mm	±0.1mm	de 10x mai bună

Impactul economic al timpului de ciclu

Timpul de ciclu influențează direct profitabilitatea producției:

Calculul costurilor

Cost orar producție = (Manoperă + Echipament + Energie + Material) / Randament

ROI la reducerea timpului de ciclu

O reducere a timpului de ciclu cu 2 secunde la un ciclu de 30 de secunde:

• Creșterea producției: 6.7% (de la 120 la 128 piese/oră)
• Economii anuale: Depind de valoarea piesei și de volumul total comandat
• ROI tipic: 6-12 luni pentru proiectele de optimizare a ciclului

Benchmark-uri industriale

Industrie	Timp ciclu tipic	Piese/oră	Performanță top mondial
Ambalaje pereți subțiri	5-8s	450-720	ciclu 3-5s
Componente auto	30-60s	60-120	ciclu 20-40s
Piese tehnice	45-120s	30-80	ciclu 30-90s

Planificarea capacității

Capacitate anuală = (Piese/oră) × (Ore/schimb) × (Schimburi/zi) × (Zile operare) × (Eficiență)

Unde eficiența ia în calcul opririle neplanificate, timpul de schimbare a matriței și problemele de calitate.

Rezumat și formule cheie

Stăpânirea calculului timpului de ciclu de injecție este esențială pentru o producție rentabilă. Formule cheie de reținut:

Formule de bază

• Timp de răcire: t_răcire = (h²/π²α) × ln(constantă × (T_topire - T_matriță)/(T_ejectare - T_matriță))
• Timp de umplere: t_umplere = (Volum injecție)/(Viteză injecție)
• Ciclu total: Timp ciclu = t_umplere + t_compactare + t_răcire + t_deschidere + t_închidere + t_ejectare
• Randament producție: Piese/oră = 3600 / Timp ciclu

Priorități în optimizare

1. Reducerea timpului de răcire (reprezintă de obicei 70-80% din timpul de ciclu)
2. Optimizarea vitezei mașinii (tehnologia electrică vs. cea hidraulică)
3. Designul piesei orientat spre producabilitate
4. Reglajul fin al parametrilor de proces

Avantajele Tederic

• Sisteme de genunchieră electrică: Mișcări ale matriței cu 30-50% mai rapide
• Injecție de mare viteză: Viteze de umplere de până la 500 mm/s
• Procesare paralelă (over-lapping): Operațiuni multiple derulate simultan
• Eficiență energetică: Consum cu 40-50% mai mic față de soluțiile clasice

Calcularea precisă a timpului de ciclu permite decizii informate privind designul matriței, selecția mașinii și optimizarea procesului. Folosiți aceste formule împreună cu simulări de tip Moldflow pentru cele mai precise predicții.

Pentru o analiză detaliată a timpului de ciclu și recomandări privind mașinile Tederic, contactați echipa TEDESolutions. Vă putem ajuta să optimizați procesele pentru o productivitate și profitabilitate maximă.

Vezi și articolele noastre despre Forța de închidere la injecție, Dozarea masterbatch-ului – Ghid LDR 2026 și Mentenanța predictivă cu AI.