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建華模具:淺談玻璃模具材料以及發(fā)展

來源:建華模具技術(shù)開發(fā)部 作者:陳銘法 2011/9/28 9:28:35

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中玻網(wǎng)玻璃模具玻璃制品的主要生產(chǎn)工藝裝備,主要分為瓶罐類玻璃模具與器皿類玻璃模具,模具在使用過程中內(nèi)腔質(zhì)量決定玻璃制品的表面質(zhì)量和生產(chǎn)效率。因此要求模腔表面有較高的精度和光潔度。由于模具頻繁地與700℃~1100℃的熔融玻璃接觸,承受氧化、生長及熱疲勞等作用,同時(shí),模具的接觸面由于與玻璃制品的摩擦而被磨損,這就要求模具材料具有良好的耐熱、耐磨,耐腐蝕、抗熱沖擊、舒緩反應(yīng)、抗生長、抗熱疲勞性能,其中舒緩反應(yīng)性能是較主要的性能指標(biāo)。此外,還要求模具材質(zhì)致密、易于加工、導(dǎo)熱性好、熱膨脹系數(shù)小。
  
  熱導(dǎo)率是反映材料傳熱能力大小的物理量。在玻璃模具使用中,玻璃料滴入玻璃模具內(nèi)腔的溫度大約為1100℃,冷卻到780℃以下從模具中取出。為此模具溫度應(yīng)盡快降至780℃以下,以提高生產(chǎn)效率,適應(yīng)成型速度的要求,因此模具的散熱能力是非常重要的。
  
  常用玻璃模具材料一般為耐熱鑄鐵、不銹鋼和耐熱合金鋼,加工后再經(jīng)表面強(qiáng)化處理。
  
  1.普通低合金鑄鐵
  
  鑄鐵因具有優(yōu)良導(dǎo)熱性、耐磨性、良好的鑄造性能和加工性能、成本低、熱而不粘的性能而被認(rèn)為在可預(yù)見的未來仍然是主要玻璃模具材料,目前國內(nèi)外普遍都采用鑄鐵作為瓶罐類玻璃模具材料,低合金鑄鐵是在普通灰鑄鐵的基礎(chǔ)上增加少量的Ni、Cr、Mo、Ti、V等合金元素組成的合金,具有良好的高溫性能,由石墨和基體籌備組成,而鑄鐵的性能,主要取決于石墨的數(shù)量、大小、形狀及分布。
  
  2.球墨鑄鐵
  
  同灰鑄鐵相比,球墨鑄鐵中的石墨為球狀,提高了材料的致密性,減小了石墨對基體的切割作用,從而使其機(jī)械性能得到了提高。球墨鑄鐵雖然有較高的強(qiáng)度和韌性,并有良好的舒緩反應(yīng)性能,其抗熱疲勞性能也優(yōu)于其它鑄鐵,但由于其石墨呈孤立的球狀,導(dǎo)熱性較差,使玻璃制品在模腔中不能快速冷卻,從而限制了成型速度的提高,不能適應(yīng)高機(jī)速生產(chǎn)的要求,也限制了其在玻璃模具中的應(yīng)用,故只用于制造小型玻璃模具,如化妝品之類的。
  
  3.蠕墨鑄鐵
  
  由于蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近,且具有較高的導(dǎo)熱性、舒緩反應(yīng)性和抗生長能力,又有像灰鑄鐵那樣良好的鑄造性能和機(jī)械加工性能,使蠕墨鑄鐵具有良好的綜合性能,而廣泛用于制造玻璃模具材料。
  
  4.合金鋼
  
  合金鋼通常只用于器皿類的玻璃模具。由于鋼的導(dǎo)熱性次于鑄鐵,因此使用時(shí)易出現(xiàn)過熱,產(chǎn)生黏附現(xiàn)象。因此必須采用強(qiáng)制冷卻、合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)等方法。玻璃模具要承受很大的壓力和很高的溫度,因此要求模具材料的強(qiáng)度高、熱變形小、耐熱性好,通常采用不銹鋼和耐熱合金鋼。
  
  5.鎳基高溫合金
  
  這類合金的耐熱性和熱膨脹性都比鑄鐵好,基本不生長和氧化,所以用它制作的模具表面裂紋少、壽命長、生產(chǎn)率高,并能提高玻璃制品的光潔度,但這類材料的導(dǎo)熱性并不好,而且價(jià)格高。一般都是通過準(zhǔn)確鑄造成型。只適用于悶頭、吹氣頭等配件上或其中的鑲塊與接片。
  
  6.銅基合金
  
  主要是白銅,適當(dāng)加入Si、Zn、Fe等元素。銅基合金的導(dǎo)熱性很好,高速成型時(shí)仍能保證玻璃制品的質(zhì)量,因此頗受人們的重視。這類合金對提高表面光潔度較為有效,且舒緩反應(yīng)、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性和熱塑性都很好,同時(shí)模具易于修正,制品質(zhì)量好,常用于制作高檔次的成型模、底模、口模以及悶頭等。
  
  7.模具表面強(qiáng)化
  
  玻璃模具的模腔在高溫條件下工作,合縫面容易發(fā)生變形,使玻璃制品的合縫線粗大,因此,有必要對模具的合縫線部位進(jìn)行強(qiáng)化,包括口模和沖頭,目前用的較多的是噴焊鎳基合金。
  
  模具是永不衰敗的行業(yè),材料則是模具之本,隨著大部分國家經(jīng)濟(jì)的發(fā)展,行列機(jī)與壓機(jī)的機(jī)速也在不斷提高,輕量化玻璃制品已成為一種趨勢,從而對模具材質(zhì)的相關(guān)性能要求也越來越高,玻璃模具日益接受挑戰(zhàn)已成為必然,因此開發(fā)出迎合形勢發(fā)展與不同用戶要求的模具材質(zhì)歷史地成為玻璃模具人的光榮使命。

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