[Technische Lektion] Auswahl von Blasformmaterialien

Hohlblasformen ist ein Formverfahren zur Herstellung hohler Kunststoffprodukte. In Anlehnung an die Glasbehälter-Blastechnik entwickelte sich daraus in den 1930er Jahren die Kunststoff-Blasformtechnik. Hohlblasformen ist ein Kunststoffformverfahren, bei dem ein heißer, in einer Form verschlossener Vorformling mithilfe von Gasdruck zu einem Hohlprodukt aufgeblasen wird.

Hohlblasformwerkzeuge können im Allgemeinen basierend auf dem Formungsprozess des Vorformlings in zwei Hauptkategorien unterteilt werden: Extrusionsblasformwerkzeuge und Spritzblasformwerkzeuge. Aufgrund der unterschiedlichen Streckbedingungen können sie auch in zwei Kategorien eingeteilt werden: gewöhnliche Blasformdüsen und Streckblasformdüsen.

Beim Extrusionsblasformen werden thermoplastische Kunststoffe geschmolzen und plastifiziert, ein Vorformling durch eine Extruderdüse extrudiert, der Vorformling in eine Form gelegt, mit Druckluft aufgeblasen und anschließend abgekühlt, um das fertige Produkt zu erhalten. Beim Spritzblasformen wird mithilfe einer Spritzgussmaschine geschmolzenes Material in eine Form eingespritzt, um einen Vorformling herzustellen, der dann noch heiß in eine Blasform gelegt und durch Einleiten von Luft aufgeblasen wird. Beim Streckblasformen wird ein Vorformling auf eine geeignete Temperatur erhitzt, in eine Form gelegt, mit einer Reckstange axial gestreckt und anschließend mit Luft seitlich gestreckt. Das Streckblasformen kann je nach Preform-Vorbereitungsmethode weiter in einstufige (heiße Vorformlinge) und zweistufige (kalte Vorformlinge) Prozesse unterteilt werden.

Extrusionsblasformen bestehen hauptsächlich aus zwei weiblichen Formhälften, wie in der Abbildung unten dargestellt. Da Blasformwerkzeuge bei der Massenproduktion hohen Belastungen ausgesetzt sind, sind Einsätze an leicht abgenutzten und beschädigten Stellen wie der Formöffnung, dem Hals und den Schnittkanten erforderlich. Dies erleichtert den Austausch dieser Teile, stellt die Haltbarkeit der Form sicher und vereinfacht auch die Herstellung der Form und die Anpassung der Produktgröße bei Produkten mit komplexem Erscheinungsbild.

1. Mundbuchse; 2. Nackeneinsatz; 3. Flaschenkörper; 4. Entlüftung des Flaschenkörpers;

5. Unterer Einsatz; 6. Bodenüberlaufrinne; 7. Kühlsystem.

(Hauptstruktur des Blasformens)

1. Aluminiumlegierungsmaterialien

Blasformen aus Aluminium sind leicht, haben eine schnelle Wärmeübertragung, eine gute Wärmeleitfähigkeit, eine gute Bearbeitbarkeit und eine geringe Dichte. Aluminium weist jedoch eine geringe Härte auf, verschleißt leicht, lässt sich nach Beschädigung schlecht schweißen und ist relativ teuer. Darüber hinaus sind bei der Verwendung einer Aluminiumlegierung zur direkten Bildung von Kühlkanälen die Qualitätsanforderungen an das Kühlwasser hoch und die Festigkeit der Gewindeverbindung relativ gering.

2. Baustahlmaterialien

Im Allgemeinen ist Baustahl die bessere Wahl als Formmaterial, wenn blasgeformte Produkte in großen Chargen mit langen Produktionszeiten hergestellt werden und die Notwendigkeit einer hohen Festigkeit und Härte der Formschnitte berücksichtigt wird. Obwohl die Wärmeübertragungsleistung nicht so gut ist wie die von Aluminiumlegierungen und Berylliumkupferlegierungen, kann eine gut konzipierte Kühlkanalstruktur die Wärmeübertragung effektiv verbessern.

(a) Kohlenstoffarmer Stahl

Die Verwendung von kohlenstoffarmem Stahl für den Hohlraumteil von Formen bietet einzigartige Vorteile für Anwendungen mit begrenzter Ausrüstung für den Formenbau. Kohlenstoffarmer Stahl weist eine gute Schweißbarkeit auf, was Schweißprozesse erleichtert. Bei großen und übergroßen Blasformformen mit tiefen und langen Kühlkanälen, die mit Bohrverfahren schwer zu bearbeiten sind, kann kohlenstoffarmer Stahl zum Schichtschweißen zur Bildung der Kühlkanäle und sogar der Kavität verwendet werden. Für Produkte mit geringeren Präzisionsanforderungen ist diese Methode ausreichend. Blasformformen aus kohlenstoffarmem Stahl können auch einer Oberflächenbehandlung durch Aufkohlen (Nitririeren) unterzogen werden. Bei Formen aus kohlenstoffarmem Stahl, die schon seit einiger Zeit verwendet werden, kann das Aufkohlen (Nitrieren) ihre Lebensdauer verlängern.

(b) Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt

Diese Materialien werden typischerweise direkt zur Bildung von Formhohlräumen, Formgrundplatten und anderen Komponenten verwendet. Für Blasformformen, bei denen Kühlkanäle mithilfe von Bearbeitungsmethoden direkt geformt werden können, eignet sich Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt oder legierter Stahl mit mittlerem Kohlenstoffgehalt für die direkte Herstellung.

(c) Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder legierter Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt

Für die Herstellung von Führungs- und Positionierungsteilen für Blasformwerkzeuge sowie für einige spezielle verschleißfeste Teile wird üblicherweise Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt oder legierter Stahl mit hohem Kohlenstoffgehalt verwendet.

3. Edelstahlmaterial

Edelstahl wird häufig in Formen für kleine bis mittelgroße blasgeformte Produkte verwendet, die eine hohe Oberflächenqualität erfordern und in großen Chargen hergestellt werden. Edelstahlformen bieten aufgrund ihrer guten Dimensionsstabilität, hohen Oberflächengüte und hervorragenden Korrosionsbeständigkeit einzigartige Vorteile für Produkte, die eine hohe Oberflächenqualität und große Produktionsmengen erfordern.

4. Berylliumkupferlegierungsmaterialien

Berylliumkupferlegierungen verfügen über hervorragende Gesamteigenschaften und eignen sich daher besonders für die Herstellung kleiner bis mittelgroßer Blasformprodukte und Blasformen für die Großserienproduktion. Derzeit werden Berylliumkupferlegierungen häufig in Blasformen aus Aluminiumlegierungen verwendet, um Vorformlingeinsätze mit guten Ergebnissen herzustellen. Beryllium-Kupfer-Legierungen enthalten typischerweise 2,75 % Beryllium und 0,5 % Kobalt, der Rest besteht hauptsächlich aus Kupfer. Eine Änderung des Berylliumgehalts kann zu unterschiedlichen Festigkeiten, Härten, Wärmeleitfähigkeiten, Korrosionsbeständigkeiten und Verschleißfestigkeiten führen. Allerdings sind Berylliumkupferlegierungen relativ teuer. Berylliumkupferpulver ist gesundheitsschädlich; Daher sollten bei der Verarbeitung Schutzmaßnahmen getroffen werden.

1. Wählen Sie Materialien entsprechend der Chargengröße der blasgeformten Produkte aus.

Für Produkte, die eine hohe Oberflächenqualität und große Produktionsmengen erfordern, empfiehlt es sich, für die Herstellung von Blasformformen hochwertigen Formenstahl auszuwählen.

Für Produkte mit geringen Anforderungen an die Oberflächenqualität und hohem Produktionsvolumen kann gewöhnlicher Kohlenstoffstahl zur Herstellung von Blasformformen verwendet werden.

Die Anforderungen an die Oberflächenqualität des Produkts sind nicht hoch und die Leistung nicht groß, daher werden zur Herstellung von Blasformformen allgemeine Materialien wie Aluminiumlegierungen und gewöhnlicher Kohlenstoffstahl verwendet.

2. Wählen Sie Materialien entsprechend der Formverarbeitungsmethode aus.

Der Formhohlraum wird mit CNC-Bearbeitungsmethoden bearbeitet und kann aus hochwertigem Kohlenstoffstahl oder anderen Formstählen bestehen.

Die Form wird im Schichtverfahren hergestellt und kann aus kohlenstoffarmem Stahl bestehen.

Die Form wird durch Gießen und Bearbeiten hergestellt, und zum Gießen kann eine Aluminiumlegierung verwendet werden.

3. Wählen Sie Materialien entsprechend den Strukturkomponenten der Form aus.

Wenn die Anforderungen an die Hohlraumfestigkeit einer Blasform nicht hoch sind, kann eine Aluminiumlegierung ausgewählt werden. Wenn jedoch die Festigkeitsanforderungen an die Formschnitt- und Gewindeteile hoch sind, können Berylliumkupferlegierungen, hochwertiger Kohlenstoffstahl und andere hochwertige Stahlmaterialien zur Herstellung von Einsätzen verwendet werden.

Wenn die Entlüftungskomponenten und Einsätze der Form eine hohe Präzision und Oberflächenqualität erfordern, können hochwertige Formmaterialien wie Berylliumkupferlegierung und Edelstahl ausgewählt werden.

Die Führungs- und Positionierungsteile der Form stellen hohe Anforderungen an Festigkeit und Verschleißfestigkeit und können aus Materialien wie kohlenstoffreichem Stahl mit hoher Härte hergestellt werden.

Auch die Wärmebehandlung von Blasformformen ist von entscheidender Bedeutung. Bei Blasformformen aus Stahl sollte generell nach der Grobbearbeitung eine Temperung erfolgen, um Verformungen zu reduzieren. Nach dem Tempern sollte die Form vor der Fertigstellung 24–48 Stunden stehen gelassen werden. Bei den Schnittkanten kann durch lokales Abschrecken die Härte erhöht werden.

Teile wie Führungen und Positionierungskomponenten von Formen können gehärtet werden. Einige Formen, die im Aluminiumlegierungsgussverfahren hergestellt werden, sollten einer bestimmten Alterungsbehandlung unterzogen werden, um ihre Lebensdauer zu verlängern.

Bei Blasformformen, die eine lange Lebensdauer erfordern und große Produktserien produzieren, kann nach erfolgreichem Probeformen eine zweite Nitrierbehandlung durchgeführt werden, um deren Haltbarkeit sicherzustellen.