Selectie van materialen voor blaasvormen
Blaasvormen, een vormproces voor de vervaardiging van holle kunststofproducten, is voortgekomen uit de blaastechnieken van glazen containers en ontwikkelde zich in de jaren dertig tot de kunststofblaastechnologie. Blaasgieten is een kunststofvormmethode waarbij een hete parison, ingesloten in een mal, door luchtdruk wordt opgeblazen tot een hol product.
Blaasvormen worden over het algemeen onderverdeeld in twee hoofdtypen op basis van het parison-vormingsproces: extrusieblaasvormen en injectieblaasvormen. Ze kunnen ook worden ingedeeld in gewone blaasvormen en rekblaasvormen op basis van het feit of er sprake is van uitrekken.
Extrusie blaasvormenomvat het smelten en weekmaken van thermoplastisch materiaal, het extruderen van een glasklomp door een extruderkop, het plaatsen van deze glasklomp in een mal en het vervolgens inbrengen van perslucht om deze op te blazen. De opgeblazen parison wordt afgekoeld en vormt het eindproduct.Spuitgietengebruikt een spuitgietmachine om gesmolten materiaal in een mal te injecteren om de parison te vormen. Deze parison wordt vervolgens, terwijl hij heet is, overgebracht naar een blaasvorm waar lucht wordt ingebracht om hem op te blazen.Rekblaasvormenomvat het verwarmen van een vooraf- gemaakte parison tot een geschikte temperatuur, het in een mal plaatsen, het axiaal uitrekken met een rekstaaf en vervolgens lucht blazen om transversale rek te bereiken. Rekblaasmatrijzen kunnen verder worden onderverdeeld in processen met één- stap (warme parison) en twee- stappen (koude parison), afhankelijk van hoe de voorvorm wordt gemaakt.
Een extrusieblaasmatrijs bestaat hoofdzakelijk uit twee vrouwelijke matrijshelften, zoals weergegeven in onderstaande figuur. Omdat blaasvormen tijdens massaproductie onder hoge belastingen werken, worden gebieden die gevoelig zijn voor slijtage en beschadiging, zoals de mond-, nek- en snijgebieden, vaak als inzetstukken gemaakt. Dit vergemakkelijkt de vervanging van deze onderdelen, garandeert de duurzaamheid van de matrijs en vereenvoudigt ook de matrijsfabricage en productdimensionale aanpassingen voor producten met een complex uiterlijk.
1. Mondinzetstuk; 2. Nekinzetstuk; 3. Flessenlichaam; 4. Lichaamsventilatie;
Onderste inzetstuk; 6. Onderste flitsgroef; 7. Koelsysteem.
Selectie van materialen voor blaasvormen
1. Materialen van aluminiumlegering
Blaasvormen gemaakt van aluminium bieden voordelen zoals een laag gewicht, snelle warmteoverdracht, goede thermische geleidbaarheid, uitstekende bewerkbaarheid en lage dichtheid. Aluminium heeft echter een lagere hardheid, is gevoelig voor slijtage, slechte lasbaarheid na beschadiging en relatief hogere materiaalkosten. Bovendien zijn, wanneer koelkanalen direct worden gevormd in mallen van aluminiumlegeringen, hogere kwaliteitseisen voor koelwater nodig en is de sterkte van schroefdraadverbindingen relatief zwakker.
2. Structurele staalmaterialen
Voor grote productieruns, lange productietijden en gezien de behoefte aan hoge sterkte en hardheid bij het snijden van mallen, is het gebruik van constructiestaal doorgaans effectiever. Hoewel de thermische geleidbaarheid inferieur is aan die van aluminium- en berylliumkoperlegeringen, kan een effectief koelkanaalontwerp de warmteoverdracht aanzienlijk verbeteren.
(a) Laag-koolstofstaal
Het gebruik van laag-koolstofstaal voor de vormholte biedt unieke voordelen wanneer de capaciteit van de bewerkingsapparatuur beperkt is. Staal met een laag-koolstofgehalte heeft een goede lasbaarheid, waardoor lasprocessen worden vergemakkelijkt. Voor sommige grote of zeer grote blaasvormen met een aanzienlijk volume, waarbij de vereiste koelkanalen diep en lang zijn en moeilijk te vormen door boren, kan een gelamineerde en gelaste constructie met laag-koolstofstaal worden gebruikt om de koelkanalen, of zelfs de holte zelf, te vormen. Dit kan voldoen aan de technische vereisten voor producten waarbij een hoge matrijsprecisie niet kritisch is. Het oppervlak van blaasvormen gemaakt van staal met een laag-koolstofgehalte kan worden behandeld met carboneren of nitreren. Het uitvoeren van carboneren/nitreren op gebruikte mallen van laag-koolstofstaal kan de levensduur ervan verlengen.
(b) Medium-koolstofstaal of medium-gelegeerd koolstofstaal
Deze materialen worden doorgaans rechtstreeks gebruikt om vormholtes, vormbasisplaten en andere componenten te vormen. Ze zijn geschikt voor blaasvormen waarbij koelkanalen direct kunnen worden bewerkt.
(c) Hoog-koolstofstaal of hoog-koolstofgelegeerd staal
Staalsoorten met een hoog-koolstofgehalte of staalsoorten met een hoog-koolstofgehalte worden vaak gebruikt voor de geleiding en plaatsing van onderdelen van blaasvormen, evenals voor speciale slijtvaste- onderdelen.
3. Roestvrij stalen materialen
Roestvrij staal wordt vaak gebruikt voor mallen voor de productie van kleine tot middelgrote- blaas-gegoten producten die een hoge oppervlaktekwaliteit en grote batches vereisen. Matrijzen gemaakt van roestvrij staal bieden een goede maatvastheid van de holte, een hoge oppervlakteafwerking en een uitstekende corrosieweerstand, wat unieke voordelen biedt voor producten die een hoge oppervlaktekwaliteit en grote productievolumes vereisen.
4. Materialen van berylliumkoperlegeringen
Beryllium-koperlegeringen beschikken over uitstekende uitgebreide eigenschappen, waardoor ze bijzonder geschikt zijn voor kleine tot middelgrote- blaasvormproducten- en productiematrijzen- voor grote volumes. Momenteel wordt in aluminium blaasvormen vaak berylliumkoper gebruikt om met goede resultaten gesneden-mesinzetstukken te maken. Beryllium-koperlegeringen bevatten doorgaans ongeveer 2,75% beryllium en 0,5% kobalt, terwijl de rest voornamelijk koper is. Door het berylliumgehalte te variëren, kunnen de sterkte, hardheid, thermische geleidbaarheid, corrosieweerstand en slijtvastheid van de legering worden aangepast. De materiaalkosten van berylliumkoperlegeringen zijn echter relatief hoog. Berylliumkoperpoeder is gevaarlijk voor de gezondheid en vereist voorzorgsmaatregelen tijdens de verwerking.
Overwegingen bij materiaalkeuze
1. Selecteer materialen op basis van productievolume
Hoge eisen aan de oppervlaktekwaliteit, groot productievolume: geef de voorkeur aan vormstaal van hoge-kwaliteit.
Lage eisen aan de oppervlaktekwaliteit, groot productievolume: u kunt kiezen voor gewoon koolstofstaal.
Lage eisen aan de oppervlaktekwaliteit, klein/middelgroot productievolume: er kunnen algemene materialen worden gebruikt, zoals een aluminiumlegering of gewoon koolstofstaal.
2. Selecteer materialen op basis van de productiemethode van de matrijs
Vormholte machinaal bewerkt door CNC: Kan kwaliteitskoolstofstaal of ander vormstaal gebruiken.
Vorm gebouwd door gelamineerde/gelaste constructie: kan staal met een laag-koolstofgehalte gebruiken.
Vorm gemaakt door gieten en machinaal bewerken: Kan een gegoten aluminiumlegering gebruiken.
3. Selecteer materialen op basis van structurele componenten van de mal
Vormholte: Aluminiumlegering kan worden gekozen als de sterkte-eisen niet hoog zijn.
Snijkanten en schroefdraadgebieden: Waar hoge sterkte vereist is, gebruik materialen van hoge-kwaliteit, zoals een berylliumkoperlegering of hoogwaardig koolstofstaal als inzetstukken.
Ontluchtingscomponenten en inzetstukken: gebruik voor hoge nauwkeurigheid en eisen aan de oppervlakteafwerking hoogwaardige vormmaterialen-, zoals een berylliumkoperlegering of roestvrij staal.
Geleidings- en plaatsingsonderdelen: gebruik voor hoge sterkte- en slijtvastheidseisen materialen met een hogere hardheid, zoals hoog-koolstofstaal.
Warmtebehandeling van vormmaterialen
Warmtebehandeling van blaasvormen is cruciaal. Voor mallen gemaakt van staal wordt het temperen doorgaans uitgevoerd na de ruwe bewerking om vervorming tot een minimum te beperken. Na het temperen is het raadzaam om de mal 24-48 uur te laten rusten voordat u verdergaat met de bewerking. Voor snijgebieden kan plaatselijke verharding worden toegepast om de hardheid ervan te vergroten.
Geleidings- en lokalisatiedelen kunnen worden behandeld met behulp van afschrikmethoden. Mallen gemaakt door aluminiumgieten moeten een verouderingsbehandeling ondergaan om hun levensduur te verlengen.
Voor blaasvormen die een lange levensduur vereisen en bedoeld zijn voor zeer grote productiebatches, kan na succesvol proefgieten een nitreerbehandeling worden toegepast om de duurzaamheid te garanderen.