玻璃模具用鑄鐵材料研究
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1 緒言
1.1 玻璃模具鑄鐵材料的發(fā)展歷程
玻璃模具是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、抗氧化、抗生長、抗熱疲勞性能，其中抗氧化性能是最主要的性能指標(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�！ ¤T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，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，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(duì)基體的切割作用，從而使其機(jī)械性能得到了提高。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，故只用于制造小型玻璃模具。
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。通常采用不銹鋼和耐熱合金鋼。鎳基高溫合金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。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、抗氧化性和抗生長能力，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。
模具是永不衰敗的行業(yè)，材料則是模具之本，隨著全球經(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(duì)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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