Materiālu izvēle dobumam un serdei
Dobums un serde ir galvenās sastāvdaļas, kas tieši saskaras ar izkausētu PET un piešķir sagatavei tās formu. Tie darbojas augstas temperatūras (270-290 grādi) un augsta spiediena (150-200 MPa) apstākļos, un tiem ir jāiztur nepārtraukta izkausētā PET berze un berze. Tāpēc, izvēloties to materiālus, galvenā uzmanība jāpievērš nodilumizturībai, pulējamībai un izturībai pret koroziju.
Nodilumizturība ir galvenais dobuma materiālu rādītājs. Liela ātruma -piepildīšanas laikā izkausētais PET iedarbojas uz dobuma virsmu, īpaši tuvu vārtiem un uz izvirzītajām vietām, piemēram, sagatavju vītnēm, kur nodilums ir izteiktāks. Nepietiekama nodilumizturība samazinās izmēru precizitāti un palielinās dobuma virsmas raupjums, tādējādi ietekmējot sagataves izskatu un izmēru stabilitāti. Tāpēc dobuma materiālam ir jābūt ar augstu cietību (parasti lielāku vai vienādu ar HRC45) un labu nodilumizturību. Parasti izmantotie materiāli ir martensīta nerūsējošais tērauds (piemēram, S136, STAVAX) un pulvermetalurģijas ātrgaitas tērauds (piemēram, ASP{21}}60). S136 pēc termiskās apstrādes var sasniegt HRC48-52 cietību un satur 13–17% hroma, kas uzrāda izcilu nodilumizturību un izturību pret koroziju, padarot to piemērotu vispārējai pārtikas iepakojuma sagatavju veidnēm. ASP-60, kas ražots, izmantojot pulvermetalurģiju, lepojas ar HRC60-65 cietību, ar volframu, molibdēnu un citiem leģējošiem elementiem, kas pārsniedz 20%. Tā nodilumizturība ir 3-5 reizes lielāka nekā S136, tādēļ tā ir piemērota ātrgaitas, liela apjoma ražošanas veidnēm minerālūdens pudelēm, gāzēto dzērienu pudelēm utt.
Pulēšanas veiktspēja tieši ietekmē sagataves virsmas kvalitāti. PET sagatavēm nepieciešama gluda virsma (Ra mazāka vai vienāda ar 0,01 μm), lai nodrošinātu vienmērīgu izstiepšanos un estētisku izskatu turpmākās pūšanas formēšanas laikā. Tam nepieciešams, lai dobuma materiālam būtu izcilas pulēšanas īpašības, kas nodrošina spoguļa apdari ar slīpēšanu un pulēšanu. Martensīta nerūsējošais tērauds (piemēram, S136) ir galvenā izvēle, jo tas ir ļoti tīrs (sērs, fosfors un citi piemaisījumi, kas mazāki par 0,01%) un vienmērīga mikrostruktūra, kas pēc pulēšanas sasniedz virsmas raupjumu Ra0,005 μm. Savukārt parastais oglekļa instrumentu tērauds (piemēram, Cr12) satur vairāk piemaisījumu, un to ir grūti pulēt līdz augstam spīduma līmenim, tāpēc tas ir piemērots tikai rūpnieciskām sagatavju veidnēm ar zemākām virsmas kvalitātes prasībām. Turklāt graudu rafinēšanas apstrāde ietekmē arī pulēšanas veiktspēju. Piemēram, kontrolējot kalšanas un termiskās apstrādes procesus, S136 graudu izmēra uzlabošana līdz 5 μm var samazināt "apelsīna mizas efektu" pulēšanas laikā.
Izturība pret koroziju jāizvēlas, pamatojoties uz PET izejmateriāla īpašībām. Ražojot PET sagataves, kas satur skābas, sārmainas vai piedevas saturošas vielas (piemēram, antioksidantus un krāsvielas), dobuma virsma ir jutīga pret ķīmisko koroziju, kas izraisa bedrīšu veidošanos vai rūsu, kas ietekmē sagataves kvalitāti. Tāpēc ir jāizvēlas materiāli ar spēcīgu izturību pret koroziju. Piemēram, S136 nerūsējošais tērauds ar hroma saturu, kas lielāks par vai vienāds ar 13%, var veidot blīvu hroma oksīda pasivācijas plēvi ar sāls izsmidzināšanas korozijas izturību, kas pārsniedz 1000 stundas, padarot to piemērotu PET sagatavju ražošanai, kas satur piedevas. Vēl spēcīgākai korozijai (piemēram, pesticīdu sagatavēm) var izmantot duplekso nerūsējošo tēraudu (piemēram, 2205). Tā augstākais hroma, niķeļa un molibdēna saturs nodrošina augstāku izturību pret koroziju salīdzinājumā ar parasto martensīta nerūsējošo tēraudu, taču izmaksas ir attiecīgi augstākas.
Materiālu izvēle veidnēm un strukturālajām sastāvdaļām
Veidnes (kustīga veidne, fiksēta veidne), vadošie balsti, vadotnes uzmavas un citas konstrukcijas sastāvdaļas veido veidnes karkasu, nesot saspiešanas spēku, atbalstot dobumu un pārraidot kustību. To materiāliem ir rūpīgi jāapsver izturība, stingrība un apstrādājamība, lai nodrošinātu veidnes vispārējo stabilitāti.
Izturība un stingrība ir pamatprasības veidņu materiāliem. Saspiešanas procesa laikā veidnei jāiztur tūkstošiem kiloņūtonu stiprinājuma spēka. Nepietiekama stiprība novedīs pie veidnes deformācijas (līdzenuma novirze pārsniedz 0,01 mm/m), kā rezultātā radīsies nevienmērīgs dobuma aizvēršanas klīrenss un sagataves uzliesmojums. Tāpēc veidnes materiālam ir jābūt ar augstu stiepes izturību (lielāku vai vienādu ar 800 MPa) un elastības moduli (lielāku vai vienādu ar 200 GPa). Parasti izmantotie materiāli ir iepriekš rūdīti tēraudi (piemēram, 718H un NAK80). 718H pēc iepriekšējas rūdīšanas apstrādes ar cietību HRC30-35, stiepes izturību, kas pārsniedz 1100 MPa, un labu rūdāmību, tāpēc tas ir piemērots 15 mm vai 0 mm. NAK80 ir novecojošs-cietošs plastmasas veidņu tērauds ar iepriekš-rūdītu cietību HRC38-42, kam pirms apstrādes nav nepieciešama turpmāka termiskā apstrāde, ir minimāla deformācija, un tas ir piemērots mazām un vidēja izmēra precīzām veidnēm. Īpaši lielām veidnēm (piemēram, sagatavju veidnēm ar 144 dobumiem) var izvēlēties augstas stiprības leģēto strukturālo tēraudu (piemēram, S50C), kura vispārējo stingrību uzlabo rūdīšanas apstrāde (cietība HRC28-32).
Apstrādes veiktspēja ietekmē veidņu ražošanas izmaksas un cikla laiku. Veidnēm parasti ir nepieciešami vairāki apstrādes procesi, piemēram, frēzēšana, urbšana un slīpēšana; materiāla apstrādājamība tieši ietekmē apstrādes efektivitāti un instrumenta nodilumu. Iepriekš rūdītam tēraudam (piemēram, 718H) ir mērena cietība un zema griešanas pretestība, kas ļauj to apstrādāt ar karbīda instrumentiem. Var sasniegt virsmas raupjumu Ra1,6 μm, padarot to piemērotu sērijveida apstrādei. Augsta-oglekļa tērauds (piemēram, 45# tērauds), lai gan tas ir lētāks, pirms lietošanas ir jārūda, kā rezultātā apstrādes cikli ir garāki un griešanas laikā ir tendence izveidot-nobriedušu malu, kas ietekmē virsmas kvalitāti. Turklāt jāņem vērā materiāla metināmība. Lai gan 718H var salabot ar argona loka metināšanu, kad veidnes veidnē parādās lokālas plaisas, daži augsti{13}}leģētie tēraudi pēc metināšanas ir pakļauti plaisāšanai, apgrūtinot remontu.
Nodilumizturība un vadīšanas precizitāte ir izšķiroša nozīme vadotnes balstiem un buksēm. Veidnes atvēršanas un aizvēršanas laikā vadotnes balsti un bukses bieži slīd (30{5}}50 reizes minūtē), tādēļ ir nepieciešama cieša piestiprināšana (0,005-0,01 mm) un vienmērīga kustība. Tāpēc materiālam jābūt ar labu nodilumizturību un izmēru stabilitāti. Vadlīnijas parasti ir izgatavotas no augsta-oglekļa hroma tērauda (piemēram, SUJ2), kas pēc rūdīšanas un atlaidināšanas sasniedz cietību HRC60{15}}62. Virsma ir noslīpēta līdz biezumam, kas mazāks par Ra0,4 μm, un tai ir lieliska nodilumizturība. Savukārt virzošās bukses ir izgatavotas no bronzas sakausējuma (piemēram, ZCuSn10Pb1), kam piemīt pašeļļojošas īpašības, kas samazina vadošo balstu nodilumu un padara to piemērotu eļļošanai bez eļļas. Ātrgaitas veidnēm (atvēršanas un aizvēršanas ātrums > 500 mm/s) vadotnes balstus un bukses var pakļaut nitridēšanai (virsmas cietība HV800-1000), lai vēl vairāk uzlabotu nodilumizturību un pagarinātu kalpošanas laiku.
