玻璃模具材料的發(fā)展和應(yīng)用_圖文

1、第期年月機(jī)械設(shè)計(jì)與制造一一文章編號(hào)：（）也玻璃模具材料的發(fā)展和應(yīng)用韋玉屏陳勇（廣西機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院。南寧），（，）中圖分類號(hào)：文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：氧化可大大減輕，抗氧化性能明顯提高。隨著人民生活水平的不斷提高，耐熱玻璃餐具、微波爐玻璃盤、建筑玻璃磚、玻璃工藝品等高檔玻璃制品大量進(jìn)入人們的生活中。而中國汽車工業(yè)的飛速發(fā)展，又促使車燈玻璃的需求量急劇上升，給中國傳統(tǒng)的玻璃工業(yè)提供了良好的發(fā)展機(jī)遇。在玻璃產(chǎn)量增大的同時(shí)，對(duì)玻璃制品質(zhì)量的要求也越來越高，加上玻璃制品成型速度的不斷提高，對(duì)模具材料提出了更高的要求。模具材料在玻璃工業(yè)生產(chǎn)中的作用非常關(guān)鍵，而我國目前尚未制定玻璃模具材料標(biāo)準(zhǔn)，更沒有形成完整的玻璃模

2、具材料系列，這種狀況嚴(yán)重制約了我國玻璃工業(yè)的發(fā)展，在此，試圖對(duì)目前應(yīng)用的玻璃模具材料作個(gè)概括，以便于生產(chǎn)中合理選用。良好的導(dǎo)熱性能熱導(dǎo)率是反映材料傳熱能力大小的物理量。在實(shí)際生產(chǎn)中，玻璃料滴入玻璃模具內(nèi)腔的溫度大約為。，冷卻到以下從模具中取出。為此，模具溫度應(yīng)盡快降至。，以提高生產(chǎn)效率，適應(yīng)成型速的要求，因此模具的散熱能力是非常重要的。良好的抗熱疲勞性能抗熱疲勞性能是指在交變溫度條件下，材料抵抗產(chǎn)生裂紋及變形的能力。在生產(chǎn)中，玻璃模具的溫度交替變化，熱疲勞是模具的主要失效形式，提高熱疲勞抗力能大幅度提高模具壽命?？篃崞谛阅苁艿蕉喾N因素的影響，如材料的導(dǎo)熱性、塑性、強(qiáng)度，以及模具的加熱速度、冷

3、卻速度、加熱溫度、溫度循環(huán)間隔等。模具材料的基體組織不同，抵抗熱疲勞裂紋萌生和擴(kuò)展的能力也不同。石墨的形態(tài)、數(shù)量及分布狀況直接影響鑄鐵的基體強(qiáng)度、熱傳導(dǎo)能力、抗氧化能力、熱膨脹系數(shù)、彈性模量等，從而影響熱疲勞裂紋的萌生與擴(kuò)展，而石墨的形態(tài)最為重要。對(duì)模具材料的性能要求在玻璃制品的成型過程中，模具頻繁地與以上的熔融玻璃接觸，承受氧化、生長(zhǎng)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(zhǎng)、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。材質(zhì)致密、硬度適當(dāng)

4、、加工性能好在模具生產(chǎn)中，材料的可鑄性和性能也是兩個(gè)基本性能。許多因素影響！性能，如共晶碳化物的存在等。可焊性也是很重要的性能，有利于模具的修復(fù)。良好的抗氧化性能鑄鐵在高溫條件下工作時(shí)，通常會(huì)產(chǎn)生氧化和生長(zhǎng)等。鑄鐵的生長(zhǎng)是指鑄鐵在高溫下發(fā)生的由于化學(xué)冶金變化而產(chǎn)生的體積或尺寸的增大，而在冷卻后仍然保留的不可逆膨脹，通常伴隨著化學(xué)（如氧化）和冶金變化（如相變）。鑄鐵的生長(zhǎng)過程取決于溫度、組織和化學(xué)成分等。為了防止鑄鐵氧化生長(zhǎng)，常常加入合金元素、等元素，以提高鑄鐵的抗氧化性能。鑄鐵中的石墨為碳質(zhì)材料，在高溫氧化性氣氛下會(huì)被氧化，石墨片越粗大、連續(xù)，石墨數(shù)量越多，氧化性氣氛越易侵入鑄件內(nèi)部，氧化也越

5、嚴(yán)重。當(dāng)石墨為球狀、點(diǎn)狀時(shí)，由于石墨互不連續(xù)，氣體不易沿石墨侵入，鑄件來稿日期：常用玻璃模具材料國外的玻璃模具材料主要為耐熱鑄鐵、不銹鋼和耐熱合金鋼，加工后再經(jīng)表面強(qiáng)化處理，模具壽命高達(dá)（）萬次。國內(nèi)普遍采用灰鑄鐵，使用壽命一般為（）萬次，與國外的差距較大。近年來，我國研制了多種新型玻璃模具材料，模具壽命普遍提高。普通低合金鑄鐵鑄鐵廣泛用做模具材料始于世紀(jì)，鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造一一韋玉屏等：玻璃模具材料的發(fā)展和應(yīng)用第期性能、良好的加工性、成本低、熱而不粘的性能，目前國內(nèi)外普遍都采用鑄鐵作為玻璃模具材料，合金鑄鐵在可預(yù)見的未來仍然是主要玻璃模具材料。鑄鐵是碳、硅、錳等元素組成的鐵合金，可看作是由石

6、墨和基體組織組成。在鑄鐵中，石墨以縮減和切割兩種作用影響鑄鐵的性能，主要取決于石墨的數(shù)量、大小、形狀、分布等。用于制造玻璃模具的合金鑄鐵主要有灰鑄鐵、卜灰鑄鐵、低灰鑄鐵、灰鑄鐵等，表和表為幾種新型鑄鐵的化學(xué)成分及組織形態(tài)。表幾種新型鑄鐵的化學(xué)成分（）目前型石墨鑄鐵用作玻璃模具材料已成熱點(diǎn)，國內(nèi)外已有許多研究，從國外進(jìn)口的模具分析表明，大都采用型石墨鑄鐵材質(zhì)。通常采取加入元素鈦，采用金屬型等來獲得型石墨。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(duì)基體的切割作用，孕育作用使晶粒度比灰鑄鐵小，使球墨鑄鐵的綜合性能提高。球墨鑄鐵雖然有較高的強(qiáng)度和韌性，并有良好的抗氧

7、化性能，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)機(jī)械化生產(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。蠕墨鑄鐵由于蠕墨鑄鐵的力學(xué)性能與球墨鑄鐵相近。具有較高的導(dǎo)熱性、抗氧化性和抗生長(zhǎng)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，而用于制造玻璃模具材料。蠕墨鑄鐵朝著合金化方面也得到快速發(fā)展，如采用合金、合金制造蠕墨鑄鐵。，形形形基體石墨保護(hù)膜低錫蠕墨鑄鐵石墨形狀對(duì)鑄鐵性能的影響很大，片狀石墨的抗氧化、抗生長(zhǎng)能力較差，而球狀石墨的導(dǎo)熱性較差，因此，采

8、用蠕蟲狀石墨鑄鐵制造模具是理想的選擇，尤其以低錫蠕鐵制作玻璃模具較低錫鑄鐵銅鉻鑄鐵中硅稀土中硅鉬稀土低錫蠕鐵低鋁蠕鐵黧型啪蠕細(xì)蠕蠕狀片狀狀囂螄為合適。合鋁蠕墨鑄鐵含鋁蠕墨鑄鐵中加入最有效的抗氧化元素鋁，與銅鉻鑄鐵相比，抗氧化性提高倍，抗生長(zhǎng)性提高倍。模具使用壽命最高達(dá)萬次，模，平均壽命達(dá)到萬次，模，比鉻鉬銅合金鑄鐵模具提高（。）倍，比普通鑄鐵模具提高（）倍。一型合金鑄鐵一型合金鑄鐵經(jīng)（）澆注成形，鑄態(tài)硬度為（。），經(jīng)時(shí)效處理，硬度為（）?？寡趸?、抗生長(zhǎng)及抗熱疲勞性能均優(yōu)于灰鑄鐵，使用壽命比灰鐵高（）倍?；诣T鐵由于灰鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能和易加工性，而被廣泛用于制造玻璃模具，而且特別適合于中小

9、型鑄造廠生產(chǎn)，制造玻璃瓶成形模具的最常用材料就是。但普通灰鑄鐵中的石墨為型，耐熱性較差，長(zhǎng)期受熱會(huì)出現(xiàn)生長(zhǎng)和膨脹，使其結(jié)構(gòu)疏松、強(qiáng)度降低、脆性增大，常習(xí)氧化剝落、磨損、變形而失效。通過往鑄鐵中加入、等合金元素，并選擇合理的工藝，來改善石墨的形態(tài)和基體組織，從而獲得性能良好的模具。為了提高模具的壽命，在鑄鐵中加入、等元素，促進(jìn)珠光體的形成，提高模具的抗磨損能力。加入、等元素，形成致密的：和：，氧化膜，從而提高模具表面的抗氧化能力。合金鋼由于對(duì)玻璃制品的質(zhì)量要求越來越高，近年來開始采用合金鋼制模，合金鋼在大多數(shù)情況下比鑄鐵能更好地滿足對(duì)玻璃模具提出的性能要求。鋼的導(dǎo)熱性次于鑄鐵，因此使用時(shí)易出現(xiàn)過

10、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)、用硅酮脂潤(rùn)滑等方法。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，通常采用耐熱合金鋼。如、和等，在實(shí)際生產(chǎn)應(yīng)用中取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。不銹鋼是一種耐腐蝕、強(qiáng)度高、耐氧化及韌性好的材料，熱膨脹小，英國很早就用于制造沖頭、襯模等，美國用和等不銹鋼制造玻璃成型模具。國內(nèi)開發(fā)了代號(hào)為的高溫玻璃模具鋼。該鋼是系預(yù)硬鋼，具有良好的冷熱疲勞性能，優(yōu)異的抗氧化性能和較高型石墨鑄鐵型石墨灰鑄鐵以其優(yōu)異的抗氧化性能近年來贏得了人們的關(guān)注，型石墨鑄鐵由于比型石墨鑄鐵具有更高的抗拉強(qiáng)度，更好的抗氧化性和耐磨性等優(yōu)

11、異性能，正受到玻璃模具行業(yè)的廣泛重視。型石墨屬于片狀石墨的一種，它是在奧氏體樹枝晶間生長(zhǎng)，奧氏體的連續(xù)性割裂了石墨片的連續(xù)性，且型石墨與基體間的間隙比其他片狀石墨與基體問的間隙小。型石墨組織中的初生奧氏體具有骨架結(jié)構(gòu)，而共晶奧氏體又像網(wǎng)絡(luò)一樣把初生奧氏體的各個(gè)枝干連接在一起，提高了骨架抵抗外力的能力。再加上型石墨細(xì)小、卷曲、端部較鈍的形態(tài)，決定了它對(duì)基體的切割作用小，不易引起較大的應(yīng)力集中，所以型石墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度。機(jī)械設(shè)計(jì)與制造的玻璃粘附溫度。該鋼的預(yù)硬硬度在左右，加工性能良特殊性能的表面復(fù)合材料層，以提高接觸表面的高溫耐磨性、耐好，尤其適用于制造玻璃熔化或成型溫度較高、表面質(zhì)量要求高高

12、溫、抗氧化性能，既可充分發(fā)揮鑄鐵的導(dǎo)熱性，又能克服鑄鐵抗的玻璃成型模具。高溫氧化及抗機(jī)械磨損能力差的弱點(diǎn)，這樣就可以在不改變工件鎳基合金整體性能的基礎(chǔ)上，使模具的壽命大幅度提高。用灰鑄鐵制造的這類合金的耐熱性比鑄鐵好，所以用它制作的模具表面裂玻璃模具，熱噴涂鎳基自熔合金，可使模具壽命提高倍以上。紋少、壽命長(zhǎng)、生產(chǎn)率高，并能提高玻璃制品的光潔度，但這類材結(jié)論料的價(jià)格高。為了提高玻璃制品的表面光潔度或延長(zhǎng)模具的使（）鑄鐵作為制造玻璃成型模具的材料的主導(dǎo)地位，預(yù)計(jì)在用壽命，仍然使用這類材料制模，如用鎳基合金制作沖頭。常用鎳合金的成分為（）：形，。，今后相當(dāng)長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)不會(huì)發(fā)生改變，但會(huì)通過改變化學(xué)成分和

13、組形薩，肜廬，其余均為鎳，其導(dǎo)熱系數(shù)約為鑄鐵的一半，鎳基織來優(yōu)化鑄鐵的性能。合金的主要優(yōu)點(diǎn)是模具可以鑄造成型，無須機(jī)械加工。（）型石墨鑄鐵由于比型石墨鑄鐵具有更高的抗拉強(qiáng)銅基合金度，更好的抗氧化性和耐磨性等優(yōu)異性能，正受到玻璃模具行業(yè)的廣泛重視。主要是鋁青銅，（），適當(dāng)加入鎳、鉻、鋅等元素，主要用于高質(zhì)、高速成型模具。銅基合金的導(dǎo)熱性很好，高速（）鋼具有良好的冷熱疲勞性能，優(yōu)異的抗氧化性能，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?，F(xiàn)主要優(yōu)良的抗熱觸性能和較高的玻璃粘附溫度，適用于制造玻璃熔有兩類：一類含有、和，這類合金對(duì)提高表面光潔度化或成型溫度較高、表面質(zhì)量要求高的玻璃制品模具。最

14、為有效。這種合金的抗氧化、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性和熱塑性都很（）提高模具材料生產(chǎn)的專業(yè)化水平。建議成立專門的模具好，顯著改善了成型機(jī)的操作條件，這種模具的失效原因主要是材料生產(chǎn)廠，提高設(shè)備配套水平，提高生產(chǎn)水平，創(chuàng)建知名的模機(jī)械損傷，無熱裂和氧化裂紋。另一類含、和，不含具材料品牌。，與鑄鐵相比可使成型速度提高（），能使模具的工作（）提高國內(nèi)模具材料供應(yīng)的專業(yè)水平。目前流通領(lǐng)域中的面壽命延長(zhǎng)倍左右，模具易于修復(fù)，制品質(zhì)量好，常用于制作經(jīng)、代銷商大都為非專業(yè)的，銷售公司的經(jīng)營(yíng)規(guī)模停留在較低水顯像管模具，沖頭和口模等。平上，有必要建立專業(yè)的模具材料銷售公司。耐熱合金參考文獻(xiàn)耐熱合金主要有、等，一般盡量選用

15、含鎳量較低唐英玻璃器皿沖模表面強(qiáng)化材料的研究刀新技術(shù)新工藝，（）：的合金，避免導(dǎo)熱性太差，主要用于壓制模具。模具表面強(qiáng)化葉宏玻璃模具的激光合金化處理模具工業(yè)。（）：玻璃模具的模腔溫度可達(dá)（），模具的合模面容李崇禮稀土微合金化鑄鐵玻璃模具的應(yīng)用【模具技術(shù)，（）：易發(fā)生變形，使玻璃制品的合縫線粗大，因此，模具的合縫線部紀(jì)勝如等金屬型型石墨鑄鐵抗氧化性的研究田現(xiàn)代鑄鐵，位需要進(jìn)行強(qiáng)化。主要強(qiáng)化方法有火焰加熱表面淬火、激光加熱（）：表面淬火、等離子噴涂和熱噴涂等。詹長(zhǎng)書熱噴焊技術(shù)工藝設(shè)計(jì)及其應(yīng)用叨材料工程，（）：熱噴涂，就是在模具表面噴焊一層鎳鉻合金粉末，形成具有機(jī)械設(shè)計(jì)與制造雜志投稿須知來稿必須具有

16、創(chuàng)新性、學(xué)術(shù)性和可讀性。圖表應(yīng)精選，隨文出現(xiàn)，有自明性（圖題、表題中英文）。圖以文稿篇幅含圖表在字符左右。幅為限。表格采用“三線表”。來稿必須論點(diǎn)明確、文字簡(jiǎn)練、論證嚴(yán)密、數(shù)據(jù)可靠。文稿必文稿中的物理量和計(jì)量單位應(yīng)符合國家標(biāo)準(zhǔn)。須包括題名（中英文）、作者姓名、作者單位（中英文）、摘要和關(guān)鍵一定要有參考文獻(xiàn)，一般不少于條。不超過條。詞（中英文）、中圖分類號(hào)、正文（包括引言和結(jié)語）、參考文獻(xiàn)、作者注意事項(xiàng)：簡(jiǎn)介（包括姓名（出生年一），性別、職稱，學(xué)位，研究方向），基金項(xiàng)目執(zhí)行中華人民共和國著作權(quán)法，文責(zé)自負(fù)。論文需給出項(xiàng)目名稱及編號(hào)。在文章首頁地腳處寫咀作者聯(lián)系方稿件的保密等問題請(qǐng)作者嚴(yán)格執(zhí)行國家

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