玻璃模具材料的分類
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模具鋼材料出廠狀態、相關參數和注意事項
玻璃模具是玻璃制品的主要生產工藝裝備,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腔質量決定玻璃制品的表面質量和生產效率。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,模具的接觸面由于與玻璃制品的摩擦而被磨損,這就要求玻璃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,其中抗氧化性能是主要的性能指標。此外,還要求模具材質致密、易于加工、導熱性好、熱膨脹系數小。
熱導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。為此模具溫度應盡快降至780℃以下,以提高生產效率,適應成型速度的要求,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,加工后再經表面強化處理。
1.普通低合金鑄鐵
鑄鐵因具有優良導熱性、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為在可預見的未來仍然是主要玻璃模具材料,目前國內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,由石墨和基體組織組成,而鑄鐵的性能,主要取決于石墨的數量、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,從而使其機械性能得到了提高。球墨鑄鐵雖然有較高的強度和韌性,并有良好的抗氧化性能,其抗熱疲勞性能也優于其它鑄鐵,但由于其石墨呈孤立的球狀,導熱性較差,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,不能適應高機速生產的要求,也限制了其在玻璃模具中的應用,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性能與球墨鑄鐵相近,且具有較高的導熱性、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。由于鋼的導熱性次于鑄鐵,因此使用時易出現過熱,產生黏附現象。因此必須采用強制冷卻、合理設計模具結構等方法。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、生產率高,并能提高玻璃制品的光潔度,但這類材料的導熱性并不好,而且價格高。一般都是通過精密鑄造成型。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
主要是鋁白銅,適當加入Si、Zn、Fe等元素。銅基合金的導熱性很好,高速成型時仍能保證玻璃制品的質量,因此頗受人們的重視。這類合金對提高表面光潔度為有效,且抗氧化、導熱性、熱穩定性和熱塑性都很好,同時模具易于修復,制品質量好,常用于制作高檔次的成型模、底模、口模以及悶頭等。
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