Materialvalg for hulrom og kjerne
Hulrommet og kjernen er kjernekomponentene som direkte kommer i kontakt med smeltet PET og gir preformen sin form. De opererer under forhold med høy temperatur (270-290 grader) og høyt trykk (150-200 MPa) og må tåle kontinuerlig skuring og friksjon av smeltet PET. Derfor må valget av materialene deres fokusere på slitestyrke, polerbarhet og korrosjonsbestandighet.
Slitasjemotstand er den primære indikatoren for hulromsmaterialer. Under høy-fylling utøver smeltet PET en sterk skurende effekt på hulromsoverflaten, spesielt nær porten og på utstikkende områder som preformtråder, hvor slitasjen er mer uttalt. Utilstrekkelig slitestyrke vil føre til redusert dimensjonsnøyaktighet og økt overflateruhet i hulrommet, og dermed påvirke preformens utseende og dimensjonsstabilitet. Derfor må hulromsmaterialet ha høy hardhet (typisk større enn eller lik HRC45) og god slitestyrke. Vanlige materialer inkluderer martensittisk rustfritt stål (som S136, STAVAX) og pulvermetallurgisk høyhastighetsstål- (som ASP-60). S136, etter varmebehandling, kan nå en hardhet på HRC48-52 og inneholder 13%-17% krom, som viser utmerket slitestyrke og korrosjonsbestandighet, noe som gjør den egnet for generell matemballasje for preformformer. ASP-60, produsert ved bruk av pulvermetallurgi, har en hardhet på HRC60-65, med wolfram, molybden og andre legeringselementer som overstiger 20 %. Dens slitestyrke er 3-5 ganger høyere enn S136, noe som gjør den egnet for høyhastighets, høyvolums produksjonsformer for mineralvannflasker, kullsyreholdige drikkeflasker, etc.
Poleringsytelsen påvirker direkte overflatekvaliteten til preformen. PET-preformer krever en jevn overflate (Ra mindre enn eller lik 0,01μm) for å sikre jevn strekking og estetisk utseende under påfølgende blåsestøping. Dette nødvendiggjør at hulromsmaterialet har utmerkede poleringsegenskaper, og oppnår en speilfinish gjennom sliping og polering. Martensittisk rustfritt stål (som S136) er hovedvalget på grunn av dets høye renhet (svovel, fosfor og andre urenheter Mindre enn eller lik 0,01%) og ensartet mikrostruktur, som oppnår en overflateruhet på Ra0,005μm etter polering. Vanlig karbonverktøystål (som Cr12), derimot, inneholder flere urenheter og er vanskelig å polere til et høyt glansnivå, noe som gjør det kun egnet for industrielle preformformer med lavere krav til overflatekvalitet. Videre påvirker kornforfiningsbehandling også poleringsytelsen. For eksempel, ved å kontrollere smiings- og varmebehandlingsprosessene, kan raffinering av kornstørrelsen til S136 til under 5μm redusere "appelsinskalleffekten" under polering.
Korrosjonsbestandighet må velges basert på egenskapene til PET-råmaterialet. Når du produserer PET-preformer som inneholder sure, alkaliske eller additive stoffer -holdige (som antioksidanter og fargestoffer), er hulromsoverflaten utsatt for kjemisk korrosjon, noe som fører til gropdannelse eller rust, noe som påvirker kvaliteten på preformen. Derfor må materialer med sterk korrosjonsbestandighet velges. For eksempel kan S136 rustfritt stål med et krominnhold større enn eller lik 13 % danne en tett kromoksidpassiveringsfilm, med en saltspraykorrosjonsbestandighet som overstiger 1000 timer, noe som gjør det egnet for PET-preformproduksjon som inneholder tilsetningsstoffer. For enda sterkere korrosjon (som sprøytemiddelpreformer) kan dupleks rustfritt stål (som 2205) brukes. Det høyere innholdet av krom, nikkel og molybden gir overlegen korrosjonsbestandighet sammenlignet med vanlig martensittisk rustfritt stål, men kostnadene er tilsvarende høyere.
Materialvalg for maler og strukturelle komponenter
Maler (bevegelig mal, fast mal), styresøyler, styrehylser og andre strukturelle komponenter danner skjelettet til formen, bærer klemkraften, støtter hulrommet og overfører bevegelse. Materialene deres krever nøye vurdering av styrke, stivhet og bearbeidbarhet for å sikre den generelle stabiliteten til formen.
Styrke og stivhet er kjernekravene til malmaterialer. Under innspenningsprosessen skal malen tåle tusenvis av kilonewtons klemkraft. Utilstrekkelig styrke vil føre til maldeformasjon (flathetsavvik over 0,01 mm/m), noe som resulterer i ujevn klaring av hulromslukking og flammer på preforma. Derfor må malmaterialet ha høy strekkfasthet (større enn eller lik 800MPa) og elastisitetsmodul (større enn eller lik 200GPa). Ofte brukte materialer er for-herdet stål (som 718H og NAK80). 718H, etter for-herdingsbehandling, har en hardhet på HRC30-35, en strekkstyrke som overstiger 1100MPa, og god herdbarhet, noe som gjør den egnet for store 50 mm maler. NAK80 er et alder-herdende plaststøpstål med en forhåndsherdet hardhet på HRC38-42, som ikke krever ytterligere varmebehandling før maskinering, med minimal deformasjon og egnet for små til middels-presisjonsmaler. For ultrastore former (som 144-hulroms preformformer), kan høystyrkelegert konstruksjonsstål (som S50C) velges, med generell stivhet forbedret gjennom herdingsbehandling (hardhet HRC28-32).
Maskineringsytelse påvirker produksjonskostnadene for formen og syklustiden. Maler krever vanligvis flere maskineringsprosesser som fresing, boring og sliping; materialets bearbeidbarhet påvirker maskineringseffektiviteten og verktøyslitasjen direkte. For-herdet stål (som 718H) har moderat hardhet og lav skjæremotstand, slik at det kan bearbeides med karbidverktøy. En overflateruhet på Ra1,6μm kan oppnås, noe som gjør den egnet for batchbehandling. Høyt-karbonstål (som 45# stål), selv om det er billigere, krever herding før bruk, noe som resulterer i lengre prosesseringssykluser og en tendens til å generere oppbygget-kant under kutting, noe som påvirker overflatekvaliteten. Videre må materialets sveisbarhet vurderes. Mens 718H kan repareres ved argonbuesveising når lokale sprekker oppstår i formmalen, er enkelte høylegerte ståltyper utsatt for sprekker etter sveising, noe som gjør reparasjon vanskelig.
Slitasjemotstand og føringsnøyaktighet er avgjørende for styresøyler og foringer. Styresøyler og foringer glir ofte (30-50 ganger per minutt) under åpning og lukking av formen, noe som krever en tett passform (0,005-0,01 mm) og jevn bevegelse. Derfor må materialet ha god slitestyrke og dimensjonsstabilitet. Styresøylene er vanligvis laget av høy-karbon-kromholdig stål (som SUJ2), som etter bråkjøling og herding oppnår en hardhet på HRC60-62. Overflaten er slipt til en tykkelse under Ra0,4μm, og viser utmerket slitestyrke. Styrebøssingene er derimot laget av bronselegering (som ZCuSn10Pb1), som har selvsmørende egenskaper, reduserer slitasje på styresøylene og gjør den egnet for oljefri smøreapplikasjoner. For høyhastighetsformer (åpnings- og lukkehastigheter > 500 mm/s) kan styresøylene og foringene gjennomgå nitreringsbehandling (overflatehardhet HV800-1000) for ytterligere å forbedre slitestyrken og forlenge levetiden.
