Materiaalin valinta ontelolle ja ytimelle
Ontelo ja ydin ovat ydinkomponentteja, jotka koskettavat suoraan sulaa PET:tä ja antavat aihiolle sen muodon. Ne toimivat korkeissa lämpötiloissa (270-290 astetta) ja korkeassa paineessa (150-200 MPa), ja niiden on kestettävä sulan PET:n jatkuva hankaus ja kitka. Siksi niiden materiaalien valinnassa tulee keskittyä kulutuskestävyyteen, kiillotettavuuteen ja korroosionkestävyyteen.
Kulutuskestävyys on ontelomateriaalien ensisijainen indikaattori. Nopean-täytön aikana sulalla PET:llä on voimakas hankausvaikutus ontelon pintaan, erityisesti lähellä porttia ja ulkoneviin alueisiin, kuten esimuottien kierteisiin, joissa kuluminen on selvempää. Riittämätön kulutuskestävyys heikentää mittatarkkuutta ja lisää ontelon pinnan karheutta, mikä vaikuttaa esimuotin ulkonäköön ja mittojen vakauteen. Siksi ontelomateriaalilla on oltava korkea kovuus (tyypillisesti suurempi tai yhtä suuri kuin HRC45) ja hyvä kulutuskestävyys. Yleisesti käytettyjä materiaaleja ovat martensiittiset ruostumaton teräs (kuten S136, STAVAX) ja jauhemetallurginen pika-nopeuksinen teräs (kuten ASP-60). S136 voi lämpökäsittelyn jälkeen saavuttaa kovuuden HRC48-52 ja sisältää 13–17 % kromia, mikä osoittaa erinomaisen kulutuskestävyyden ja korroosionkestävyyden, joten se soveltuu yleisiin elintarvikepakkausmuotteihin. Jauhemetallurgialla valmistetun ASP-60:n kovuus on HRC60-65 ja volframia, molybdeeniä ja muita seosaineita yli 20 %. Sen kulutuskestävyys on 3-5 kertaa S136:n kulutuskestävyys, joten se soveltuu nopeisiin, suuren volyymin tuotantomuotteihin kivennäisvesipulloille, hiilihapotetuille juomapulloille jne.
Kiillotuskyky vaikuttaa suoraan esimuotin pinnan laatuun. PET-aihiot vaativat sileän pinnan (Ra pienempi tai yhtä suuri kuin 0,01 μm) tasaisen venymisen ja esteettisen ulkonäön varmistamiseksi myöhemmän puhallusmuovauksen aikana. Tämä edellyttää, että ontelomateriaalilla on erinomaiset kiillotusominaisuudet, mikä saavuttaa peilipinnan hiomalla ja kiillottamalla. Martensiittinen ruostumaton teräs (kuten S136) on yleisin valinta korkean puhtautensa (rikki, fosfori ja muut epäpuhtaudet alle 0,01 %) ja tasaisen mikrorakenteensa ansiosta, jolloin pinnan karheus on Ra0,005 μm kiillotuksen jälkeen. Tavallinen hiilityökaluteräs (kuten Cr12) sen sijaan sisältää enemmän epäpuhtauksia ja sitä on vaikea kiillottaa korkeaksi kiiltäväksi, joten se soveltuu vain teollisiin aihiomuotteihin, joiden pinnan laatuvaatimukset ovat alhaisemmat. Lisäksi viljan jalostuskäsittely vaikuttaa myös kiillotukseen. Esimerkiksi säätämällä taonta- ja lämpökäsittelyprosesseja S136:n raekoon hienostaminen alle 5 μm:iin voi vähentää "appelsiininkuorivaikutusta" kiillotuksen aikana.
Korroosionkestävyys on valittava PET-raaka-aineen ominaisuuksien perusteella. Kun valmistetaan PET-aihiota, jotka sisältävät happamia, emäksisiä tai lisäaineita (kuten antioksidantteja ja väriaineita) sisältäviä aineita (kuten antioksidantteja ja väriaineita), ontelon pinta on herkkä kemialliselle korroosiolle, mikä johtaa pistesyöpymiseen tai ruosteeseen, mikä vaikuttaa esimuotin laatuun. Siksi on valittava materiaalit, joilla on vahva korroosionkestävyys. Esimerkiksi ruostumaton teräs S136, jonka kromipitoisuus on suurempi tai yhtä suuri kuin 13 %, voi muodostaa tiheän kromioksidipassivointikalvon, jonka suolasumukorroosionkestävyys on yli 1000 tuntia, joten se soveltuu lisäaineita sisältävien PET-aihioiden valmistukseen. Vielä vahvempaa korroosiota varten (kuten torjunta-aineaihiot) voidaan käyttää duplex-ruostumatonta terästä (kuten 2205). Sen korkeampi kromi-, nikkeli- ja molybdeenipitoisuus tarjoaa paremman korroosionkestävyyden verrattuna tavalliseen martensiittiseen ruostumattomaan teräkseen, mutta hinta on vastaavasti korkeampi.
Mallien ja rakenneosien materiaalin valinta
Mallit (liikkuva malli, kiinteä malli), ohjauspilarit, ohjausholkit ja muut rakenneosat muodostavat muotin rungon, jotka kantavat puristusvoiman, tukevat onkaloa ja välittävät liikettä. Niiden materiaalit vaativat lujuuden, jäykkyyden ja työstettävyyden huolellista harkintaa muotin yleisen vakauden varmistamiseksi.
Lujuus ja jäykkyys ovat mallimateriaalien perusvaatimukset. Kiinnitysprosessin aikana mallin on kestettävä tuhansia kilonewtoneja puristusvoimaa. Riittämätön lujuus johtaa mallineen muodonmuutokseen (tasaisuuden poikkeama yli 0,01 mm/m), mikä johtaa epätasaiseen ontelon sulkeutumisvälykseen ja välähdystä esimuotissa. Siksi mallimateriaalilla on oltava korkea vetolujuus (suurempi tai yhtä suuri kuin 800 MPa) ja kimmomoduuli (suurempi tai yhtä suuri kuin 200 GPa). Yleisimmin käytettyjä materiaaleja ovat esi-karkaistut teräkset (kuten 718H ja NAK80). 718H, esikarkaistu{11}}käsittelyn jälkeen, sen kovuus on HRC30-35, vetolujuus yli 1100 MPa ja hyvä karkaistuvuus, joten se soveltuu 15 tai 0 mm:n suuruiseen malliin. NAK80 on ikääntyvä-karkaistu muovimuottiteräs, jonka esikarkaistu kovuus on HRC38-42, joka ei vaadi lisälämpökäsittelyä ennen koneistusta, sen muodonmuutos on minimaalinen ja se soveltuu pienille ja keskikokoisille{24}}tarkkuusmalleille. Ultrasuuriin muotteihin (kuten 144-onteloiset esimuotit) voidaan valita erittäin luja seostettu rakenneteräs (kuten S50C), jonka yleinen jäykkyys paranee karkaisukäsittelyn avulla (kovuus HRC28-32).
Koneistussuorituskyky vaikuttaa muotin valmistuskustannuksiin ja sykliaikaan. Mallit vaativat tyypillisesti useita työstöprosesseja, kuten jyrsintä, poraus ja hionta; Materiaalin työstettävyys vaikuttaa suoraan koneistuksen tehokkuuteen ja työkalujen kulumiseen. Esikarkaistulla teräksellä (kuten 718H) on kohtalainen kovuus ja alhainen leikkausvastus, joten se voidaan työstää kovametallityökaluilla. Pinnan karheus on Ra1,6 μm, mikä tekee siitä sopivan eräkäsittelyyn. Korkea-hiiliteräs (kuten 45# teräs), vaikka se on halvempi, vaatii karkaisua ennen käyttöä, mikä johtaa pidempiin prosessointijaksoihin ja taipumukseen muodostaa-reunaa leikkaamisen aikana, mikä vaikuttaa pinnan laatuun. Lisäksi on otettava huomioon materiaalin hitsattavuus. Vaikka 718H voidaan korjata argonkaarihitsauksella, kun muottipohjaan ilmestyy paikallisia halkeamia, jotkin runsasseosteiset teräkset ovat alttiita halkeilemaan hitsauksen jälkeen, mikä tekee korjaamisesta vaikeaa.
Kulutuskestävyys ja ohjaustarkkuus ovat tärkeitä ohjauspilareille ja holkeille. Ohjauspilarit ja holkit liukuvat usein (30-50 kertaa minuutissa) muotin avaamisen ja sulkemisen aikana, mikä edellyttää tiukkaa istuvuutta (0,005-0,01 mm) ja sujuvaa liikettä. Siksi materiaalilla on oltava hyvä kulutuskestävyys ja mittapysyvyys. Ohjauspilarit on yleensä valmistettu korkea-hiilipitoisesta kromiteräksestä (kuten SUJ2), jonka kovuus on karkaisun ja karkaisun jälkeen HRC60{15}}62. Pinta on hiottu alle Ra0,4 μm:n paksuuteen, mikä osoittaa erinomaisen kulutuskestävyyden. Ohjainholkit sen sijaan on valmistettu pronssiseoksesta (kuten ZCuSn10Pb1), jolla on itsevoitelevia ominaisuuksia, mikä vähentää ohjauspylväiden kulumista ja tekee siitä sopivan öljyttömään voitelukäyttöön. Nopeiden muottien (avautumis- ja sulkemisnopeus > 500 mm/s) ohjauspylväät ja holkit voidaan käsitellä nitrauskäsittelyllä (pinnan kovuus HV800-1000) kulutuksenkestävyyden parantamiseksi ja käyttöiän pidentämiseksi.
