玻璃模具用铸铁材料研究

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1、玻璃模具用铸铁材料的研究摘要在玻璃制品的成型过程中，玻璃模具频繁地与高于noo°c熔融热玻璃接触,承受氧化、生长、热疲劳、热冲击及与热玻璃滑动接触摩擦等作用；模具与热玻璃接触过程中，其型腔表面温度超过共析转变温度,模具表面材料发生循环相变而使模具型腔表面产生裂纹；同时，模具的接触面由于玻璃制品的磨擦而被磨损。随着玻璃制品生产高速化,轻量化，对模具材料耐热性能、耐磨性能、耐腐蚀性能、抗冲击性能、抗氧化性能、抗生长性能、抗热疲劳性能提出了更高的要求。此外,还要求模具材质致密、易于加工、导热性好、热膨胀系数小。本文在生产珠光体蠕墨铸铁的基础上，了解不同元素对合金性能的影响，使用传统铸造方法，配

2、置了一种适合玻璃模具的珠光体蠕墨铸铁。研究了制备技术，测试了珠光体蠕墨铸铁的力学性能和铸造性能，观察了珠光体蠕墨铸铁的微观组织。生产珠光体蠕墨铸铁时，可适量加入一些稳定珠光体合金的元素，如铝(0.40%〜0.60%)、钮(0・15%~0・25%),除能提高珠光体抗氧化性能,还能提高抗热疲劳性能。锡(0.08%〜0.10%)可得到70%以上珠光体，寿命比原铜■钮灰铸铁提高一倍。本文设计的珠光体蠕墨铸铁对我国玻璃模具材料更新具有重要的工程应用参考价值。关键词:珠光体蠕墨铸铁；热疲劳；氧化；磨擦；裂纹；元素1绪言1.1玻璃模具铸铁材料的发展历程玻璃模具是玻璃制品的主要生产工艺装备，主要分为瓶罐

3、类玻璃模具与器皿类玻璃模具，模具在使用过程中内腔质量决定玻璃制品的表面质量和生产效率。因此要求模腔表面有较高的精度和光洁度。由于模具频繁地与700°C〜1100°C的熔融玻璃接触，承受氧化、生长及热疲劳等作用，同时，模具的接触面由于与玻璃制品的摩擦而被磨损，这就要求模具材料具有良好的耐热、耐磨，耐腐蚀、抗热冲击、抗氧化、抗生长、抗热疲劳性能，其屮抗氧化性能是最主要的性能指标。此外，还要求模具材质致密、易于加工、导热性好、热膨胀系数小。热导率是反映材料传热能力大小的物理量。在玻璃模具使用中，玻璃料滴入玻璃模具内腔的温度大约为1100°C,冷却到780°C以下从模具中取出。为此模具温度应尽快

4、降至780°C以下，以提高生产效率，适应成型速度的要求，因此模具的散热能力是非常重要的。常用玻璃模具材料一般为耐热铸铁、不锈钢和耐热合金钢，加工后再经表面强化处理。铸铁因具有优良导热性、耐磨性、良好的铸造性能和加工性能、成本低、热而不粘的性能而被认为在可预见的未來仍然是主要玻璃模具材料，低合金铸铁是在普通灰铸铁的基础上增加少量的Ni、Cr、Mo、Ti、V等合金元素组成的合金，具有良好的高温性能，同灰铸铁相比，球墨铸铁屮的石墨为球状，提高了材料的致密性，减小了石墨对基体的切割作用，从而使其机械性能得到了提高。但由于其石墨呈孤立的球状，导热性较差，使玻璃制品在模腔屮不能快速冷却，从而限制了成

5、型速度的提高，不能适应高机速生产的要求，故只用于制造小型玻璃模具。合金钢通常只用于器皿类的玻璃模具。由于钢的导热性次于铸铁，因此使用时易出现过热，产生黏附现彖。因此必须采用强制冷却、合理设计模具结构等方法。通常采用不锈钢和耐热合金钢。镰基高温合金合金的耐热性和热膨胀性都比铸铁好，基本不生长和氧化，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，但这类材料的导热性并不好，而且价格高。蠕墨铸铁的力学性能与球墨铸铁相近，且具有较高的导热性、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，而广泛用于制造玻璃模具材料。模具

6、是永不衰败的行业，材料则是模具Z本，随着全球经济的发展，行列机与压机的机速也在不断提高，轻量化玻璃制品已成为一种趋势，从而对模具材质的相关性能要求也越来越高，玻璃模具口益接受挑战已成为必然，因此开发出迎合形势发展与不同用户要求的模具材质历史地成为玻璃模具人的光荣使命。1.2玻璃模具铸铁材料的发展的意义随着人名生活水平的不断提高，耐热玻璃餐具、微波炉玻璃盘、建筑玻璃砖、玻璃工艺品等高档玻璃制品大量进入人们的生活中。而中国汽车工业的飞速发展，又促使车灯玻璃的需求量急剧上升，给中国传统的玻璃工业提供了良好的发展机遇。在玻璃产量增人的同吋，对玻璃制品质量的需求也越来越高，加上玻璃制品成行速度的不

7、断提高，对模具材料提出了更高的要求。模具材料在玻璃工业中的作用非常关键，而我国目前尚未制定玻璃模具材料标准，更没有形成完整的玻璃模具材料系列，这种状况严重制约了我国玻璃工业的发展，在此，试图对目前的玻璃模具材料作一个概括，以便于生产中合理使用。玻璃模具是玻璃制品成型的重要工具，模具质量直接影响其使用寿命、玻璃制品的外观和生产成本。优质玻璃模具应具有良好的抗氧化性，较高的导热性、耐疲劳性、耐磨性、小的热膨胀系数和良好的切削加工性能，口