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玻璃模具材料的发展和应用(二)

放大字体  缩小字体 发布日期:2016-12-08  来源:admin  作者:中国玻璃模具网  浏览次数:1111
核心提示:目前D型石墨铸铁用作玻璃模具材料已成热点,国内外已有许多研究,从国外进口的模具分析表明,大都采用D型石墨铸铁材质。通常采取

    目前D型石墨铸铁用作玻璃模具材料已成热点,国内外已有许多研究,从国外进口的模具分析表明,大都采用D型石墨铸铁材质。通常采取加入元素钛,采用金属型等来获得D型石墨。

2.2 球墨铸铁
    同灰铸铁相比,球墨铸铁中的石墨为球状,提高了材料的致密性,减小了石墨对基体的切割作用,孕育作用使晶粒度比灰铸铁小,使球墨铸铁的综合性能提高。球墨铸铁虽然有较高的强度和韧性,并有良好的抗氧化性能,其抗热疲劳性能也优于其它铸铁,但由于其石墨呈孤立的球状,导热性较差,使玻璃制品在模腔中不能快速冷却,从而限制了成型速度的提高,不能适应机械化生产的要求,也限制了其在玻璃模具中的应用,故只用于制造小型玻璃模具。

2.3 蠕墨铸铁
    由于蠕墨铸铁的力学性能与球墨铸铁相近,具有较高的导热性、抗氧化性和抗生长能力,又有像灰铸铁那样良好的铸造性能和机械加工性能,使蠕墨铸铁具有良好的综合性能,而用于制造玻璃模具材料。蠕墨铸铁朝着合金化方面也得到快速发展,如采用v—ri合金、Cr-Mo合金制造蠕墨铸铁。

2.3.1 低锡蠕墨铸铁
    石墨形状对铸铁性能的影响很大,片状石墨的抗氧化、抗生长能力较差,而球状石墨的导热性较差,因此,采用蠕虫状石墨铸铁制造模具是理想的选择,尤其以低锡蠕铁制作玻璃模具较为合适。

2.3.2 含铝蠕墨铸铁
    含铝蠕墨铸铁中加入最有效的抗氧化元素铝,与铜铬铸铁相比,抗氧化性提高11倍,抗生长性提高6.7倍。模具使用寿命最高达99.5万次/模,平均寿命达到74.5万次/模,比铬钼铜合金铸铁模具提高(2~3)倍,比普通铸铁模具提高(6~10)倍。

2.4 SMRl一86型合金铸铁
    SMRI一86型合金铸铁经(1320~1340)℃浇注成形,铸态硬度为(240~250)HBS,经660%×8h时效处理,硬度为(204~216)HBS。抗氧化性、抗生长及抗热疲劳性能均优于灰铸铁,使用寿命比灰铁高(1~2)倍。

2.5 合金钢
    由于对玻璃制品的质量要求越来越高,近年来开始采用合金钢制模,合金钢在大多数情况下比铸铁能更好地满足对玻璃模具提出的性能要求。钢的导热性次于铸铁,因此使用时易出现过热,产生黏附现象。因此必须采用强制冷却、合理设计模具结构、用硅酮脂润滑等方法。
    玻璃模具要承受很大的压力和很高的温度,因此要求模具材料的强度高、热变形小、耐热性好,通常采用耐热合金钢,如3Cr2W8、5CrNiMo和1Crl7Ni2MoVRe等,在实际生产应用中取得了良好的经济效益和社会效益。
    不锈钢是一种耐腐蚀、强度高、耐氧化及韧性好的材料,热膨胀小,英国很早就用于制造冲头、衬模等,美国用AISI430和AISI3 10等不锈钢制造玻璃成型模具。
    国内开发了代号为GY的高温玻璃模具钢。该钢是si—Gr—Mo系预硬钢,具有良好的冷热疲劳性能,优异的抗氧化性能和较高的玻璃粘附温度。该钢的预硬硬度在35HRC左右,加工性能良好,尤其适用于制造玻璃熔化或成型温度较高、表面质量要求高的玻璃成型模具。

2.6 镍基合金
    这类合金的耐热性比铸铁好,所以用它制作的模具表面裂纹少、寿命长、生产率高,并能提高玻璃制品的光洁度,但这类材料的价格高。为了提高玻璃制品的表面光洁度或延长模具的用寿命,仍然使用这类材料制模,如用Monel—K500镍基合金制作冲头。常用镍合金的成分为(%): (Wc=7.5,Wc=0.3,Wfe=5.0,Wsi=4,WB=1.2,其余均为镍,其导热系数约为铸铁的一半,镍基合金的主要优点是模具可以铸造成型,无须机械加工。

2.7 铜基合金
    主要是铝青铜,WAi(9.5—10.5)%,适当加入镍、铬、锌等元素,主要用于高质、高速成型模具。铜基合金的导热性很好,高速成型时仍能保证玻璃制品的质量,因此颇受人们的重视。现主要有两类:一类含有cu、Al、zn和Ni,这类合金对提高表面光洁度最为有效。这种合金的抗氧化、导热性、热稳定性和热塑性都很好,显著改善了成型机的操作条件,这种模具的失效原因主要是机械损伤,无热裂和氧化裂纹。另一类含cu、Al、Ni和co,不含zn,与铸铁相比可使成型速度提高(15~25)%,能使模具的工作面寿命延长3倍左右,模具易于修复,制品质量好,常用于制作显像管模具,冲头和口模等。

2.8 耐热合金
    耐热合金主要有3G13、4G13等,一般尽量选用含镍量较低的合金,避免导热性太差,主要用于压制模具。

3.模具表面强化
   玻璃模具的模腔温度可达(600~800)℃ ,模具的合模面容易发生变形,使玻璃制品的合缝线粗大,因此,模具的合缝线部位需要进行强化。主要强化方法有火焰加热表面淬火、激光加热表面淬火、等离子喷涂和热喷涂等。热喷涂,就是在模具表面喷焊一层镍铬合金粉末,形成具有特殊性能的表面复合材料层,以提高接触表面的高温耐磨性、耐高温、抗氧化性能,既可充分发挥铸铁的导热性,又能克服铸铁抗高温氧化及抗机械磨损能力差的弱点,这样就可以在不改变工件整体性能的基础上,使模具的寿命大幅度提高。用灰铸铁制造的玻璃模具,热喷涂镍基自熔合金,可使模具寿命提高5倍以上。

4.结论
(1)铸铁作为制造玻璃成型模具的材料的主导地位,预计在今后相当长时间内不会发生改变,但会通过改变化学成分和组织来优化铸铁的性能。
(2)D型石墨铸铁由于比A型石墨铸铁具有更高的抗拉强度,更好的抗氧化性和耐磨性等优异性能,正受到玻璃模具行业的广泛重视。
(3)GY钢具有良好的冷热疲劳性能,优异的抗氧化性能,优良的抗热触性能和较高的玻璃粘附温度,适用于制造玻璃熔化或成型温度较高、表面质量要求高的玻璃制品模具。
(4)提高模具材料生产的专业化水平。建议成立专门的模具材料生产厂,提高设备配套水平,提高生产水平,创建知名的模具材料品牌。
(5)提高国内模具材料供应的专业水平。目前流通领域中的经、代销商大都为非专业的,销售公司的经营规模停留在较低水平上,有必要建立专业的模具材料销售公司。

 
 
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