[Технический урок] Выбор материалов для выдувных форм

Выдувное формование – это метод формования полых пластиковых изделий. Заимствовав технологию выдувания стеклянной тары, в 1930-х годах она превратилась в технологию выдувного формования пластика. Полое выдувное формование — это метод формования пластмасс, при котором давление газа используется для раздувания горячей заготовки, закрытой в форме, в полое изделие.

Полые штампы для выдувного формования обычно можно разделить на две основные категории в зависимости от процесса формирования преформ: экструзионно-выдувные штампы и литьевые штампы для выдувного формования. Их также можно разделить на две категории в зависимости от различных условий растяжения: обычные штампы для выдувного формования и штампы для выдувного формования с растяжением.

Экструзионно-выдувное формование включает плавление и пластификацию термопластов, экструзию заготовки через головку экструдера, помещение заготовки в форму, надувание ее сжатым воздухом, а затем охлаждение для получения готового продукта. При литьевом формовании с раздувом используется машина для литья под давлением, которая впрыскивает расплавленный материал в форму для приготовления заготовки, которую затем помещают в форму для выдувного формования, пока она еще горячая, и надувают ее путем подачи воздуха. Выдувное формование с вытяжкой включает нагрев заготовки до подходящей температуры, помещение ее в форму, растяжение ее в осевом направлении с помощью вытяжного стержня, а затем растяжение ее вбок с помощью воздуха. Вытяжное формование с раздувом можно разделить на одноэтапный (горячая преформа) и двухэтапный (холодная преформа) процессы, в зависимости от метода подготовки преформы.

Штампы для экструзионно-выдувного формования в основном состоят из двух охватывающих половин формы, как показано на рисунке ниже. Поскольку во время массового производства штампы для выдувного формования работают под высокими нагрузками, вставки необходимы в легко изнашиваемых и повреждаемых областях, таких как отверстие формы, горловина и обрезанные кромки. Это облегчает замену этих деталей, обеспечивает долговечность пресс-формы, а также упрощает изготовление пресс-форм и регулировку размеров изделий со сложным внешним видом.

1. Ротовая втулка; 2. Вставка на шею; 3. Корпус бутылки; 4. Вентиляция корпуса бутылки;

5. Нижняя вставка; 6. Нижний переливной желоб; 7. Система охлаждения.

(Основная структура выдувного формования)

1. Материалы из алюминиевого сплава

Выдувные формы из алюминия легкие, обладают быстрой теплопередачей, хорошей теплопроводностью, хорошей обрабатываемостью и низкой плотностью. Однако алюминий имеет низкую твердость, легко изнашивается, плохо сваривается после повреждений и относительно дорог. Кроме того, при использовании алюминиевого сплава для непосредственного формирования охлаждающих каналов требования к качеству охлаждающей воды высоки, а прочность резьбового соединения относительно слаба.

2. Конструкционные стальные материалы

Как правило, если изделия, полученные выдувным формованием, производятся большими партиями с длительным сроком производства и, учитывая необходимость обеспечения высокой прочности и твердости вырезов в форме, лучшим выбором в качестве материала для форм является конструкционная сталь. Хотя его характеристики теплопередачи не так хороши, как у алюминиевых сплавов и бериллиево-медных сплавов, хорошо спроектированная структура каналов охлаждения может эффективно улучшить теплопередачу.

(а) Низкоуглеродистая сталь

Использование низкоуглеродистой стали для полой части пресс-форм дает уникальные преимущества для применений с ограниченным количеством оборудования для изготовления пресс-форм. Низкоуглеродистая сталь обладает хорошей свариваемостью, что облегчает сварочные процессы. Для больших и сверхбольших форм для выдувного формования с глубокими и длинными каналами охлаждения, которые трудно обрабатывать методами сверления, для формирования каналов охлаждения и даже полости можно использовать низкоуглеродистую сталь для послойной сварки. Этот метод достаточен для изделий с менее строгими требованиями к точности. Формы для выдувного формования из низкоуглеродистой стали также могут подвергаться поверхностной обработке цементацией (азотированием). Для форм из низкоуглеродистой стали, которые использовались в течение некоторого времени, цементация (азотирование) может продлить срок их службы.

(b) Среднеуглеродистая сталь или среднеуглеродистая легированная сталь.

Эти материалы обычно используются непосредственно для формирования полостей пресс-форм, опорных плит пресс-формы и других компонентов. Для форм для выдувного формования, в которых охлаждающие каналы могут быть сформированы непосредственно с использованием методов механической обработки, для прямого изготовления подходит среднеуглеродистая сталь или среднеуглеродистая легированная сталь.

(c) Высокоуглеродистая сталь или высокоуглеродистая легированная сталь.

Высокоуглеродистая сталь или высокоуглеродистая легированная сталь обычно используются для изготовления направляющих и позиционирующих деталей для выдувных штампов, а также некоторых специальных износостойких деталей.

3. Материал из нержавеющей стали.

Нержавеющая сталь широко используется в формах для выдувных изделий малого и среднего размера, требующих высокого качества поверхности и производимых большими партиями. Формы из нержавеющей стали предлагают уникальные преимущества для продуктов, требующих высокого качества поверхности и больших объемов производства, благодаря хорошей стабильности размеров, высокому качеству поверхности и превосходной коррозионной стойкости.

4. Материалы из сплава бериллия и меди.

Бериллиево-медные сплавы обладают превосходными комплексными свойствами, что делает их особенно подходящими для производства выдувных изделий малого и среднего размера, а также для выдувных форм для крупносерийного производства. В настоящее время медно-бериллиевые сплавы широко используются в выдувных формах для алюминиевых сплавов для создания вставок для преформ с хорошими результатами. Сплавы меди с бериллием обычно содержат 2,75% бериллия и 0,5% кобальта, а остальное в основном составляет медь. Изменение содержания бериллия может придать различную прочность, твердость, теплопроводность, коррозионную стойкость и износостойкость. Однако медно-бериллиевые сплавы относительно дороги. Порошок бериллиевой меди вреден для здоровья человека; поэтому во время обработки следует принимать защитные меры.

1. Выбирайте материалы в соответствии с размером партии выдувных изделий.

Для изделий, требующих высокого качества поверхности и больших объемов производства, для изготовления форм для выдувного формования целесообразно выбирать формовочную сталь высокого качества.

Для изделий с низкими требованиями к качеству поверхности и большими объемами производства для изготовления форм для выдувного формования можно использовать обычную углеродистую сталь.

Требования к качеству поверхности изделия не высоки, а производительность невелика, поэтому для изготовления форм для выдувного формования используются общие материалы, такие как алюминиевый сплав и обычная углеродистая сталь.

2. Выберите материалы в соответствии с методом обработки формы.

Полость пресс-формы обрабатывается с использованием методов обработки на станке с ЧПУ и может быть изготовлена ​​из высококачественной углеродистой стали или других формовочных сталей.

Пресс-форма изготавливается методом послойной обработки и может быть изготовлена ​​из низкоуглеродистой стали.

Форма изготавливается путем литья и механической обработки, для литья может использоваться алюминиевый сплав.

3. Выберите материалы в соответствии с конструктивными элементами формы.

Когда требования к прочности полости выдувной формы не высоки, можно выбрать алюминиевый сплав. Однако, когда требования к прочности формованных и резьбовых деталей высоки, для изготовления вставок можно использовать медно-бериллиевый сплав, высококачественную углеродистую сталь и другие высококачественные стальные материалы.

Когда вентиляционные компоненты и вставки формы требуют высокой точности и качества поверхности, можно выбрать высококачественные материалы формы, такие как медно-бериллиевый сплав и нержавеющая сталь.

Направляющие и позиционирующие части пресс-формы предъявляют высокие требования к прочности и износостойкости и могут быть изготовлены из таких материалов, как высокоуглеродистая сталь с высокой твердостью.

Термическая обработка форм для выдувного формования также имеет решающее значение. Для форм для выдувного формования из стали отпуск обычно следует проводить после черновой обработки, чтобы уменьшить деформацию. После отпуска форму следует оставить на 24–48 часов перед отделкой. Для кромок реза можно применять местную закалку для повышения их твердости.

Такие детали, как направляющие и позиционирующие компоненты пресс-форм, можно закаливать. Некоторые формы, изготовленные с использованием методов литья из алюминиевых сплавов, должны пройти определенную обработку старением, чтобы продлить срок их службы.

Для форм для выдувного формования, которые требуют длительного срока службы и производят большие партии изделий, после успешного пробного формования можно провести вторую обработку азотированием, чтобы обеспечить их долговечность.