抗氧化性:由于模具直接接觸的玻璃液溫度均較高,故氧化過程就進(jìn)行得很快,但當(dāng)接觸溫度低于500℃時(shí),鑄鐵材料的氧化進(jìn)行得很緩慢。大部分模具的損壞原因都是由氧化引起的,故在工藝允許的前提下適當(dāng)降低成型溫度,有利丁延長(zhǎng)模具的使用壽命。用風(fēng)冷對(duì)模具實(shí)施最有效的冷卻就顯得尤為重要,下圖是一排垂冷孔和兩排垂冷孔對(duì)模具冷卻的模具溫度模擬。我司現(xiàn)以試用三排垂冷孔的冷卻方式。成模的外表面溫度降到200度一下。
此外,當(dāng)鑄鐵材料結(jié)構(gòu)中存在片狀石墨體以及合金元素如Cr、Mo、Ni時(shí),也能增加鑄鐵的抗氧化能力。
模具材質(zhì)選用中,除了要求使用壽命長(zhǎng)外,還必須考慮易于加工、維修,返上率要低。有些材質(zhì)常因致密度不夠或有砂眼等,徒勞往返加工既耗工時(shí)又影響生產(chǎn)。而若材料過于堅(jiān)硬或韌性過大,造成加工困難,影響精度。因而在保證各項(xiàng)性能要求的前提下,選擇便于加工的材質(zhì)確實(shí)很有必要。一般常用鑄鐵來作為模具材料,這是一種價(jià)格低廉、易于加工、有較好強(qiáng)度的材料。
玻璃成形過程中會(huì)發(fā)生的許多復(fù)雜的物理化學(xué)和機(jī)械過程,對(duì)模具材料所提出的要求極其廣泛。模具材質(zhì)應(yīng)具備下列一些最主要性質(zhì):易于機(jī)械加工,耐碎裂,耐熱沖擊,導(dǎo)熱性好,線膨脹系數(shù)小,抗生長(zhǎng),耐熱,耐磨,組織致密均勻,粘附溫度高,耐腐蝕等等。但是,實(shí)際上迄今還沒有哪一種金屬全部具備這些良好性能。
根據(jù)玻璃模具的服役條件和失效分析以及實(shí)際生產(chǎn)要求,對(duì)模具材料的主要要求是抗氧化、抗生長(zhǎng)及熱疲勞抗力等性能,其中以抗氧化性能為主要性能
1.普通低合金鑄鐵
鑄鐵廣泛用作模具材料始于19世紀(jì),鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性能、良好的加工性、成本低、熱而不粘的性能,適合中小型鑄造廠生產(chǎn)等,目前國(guó)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質(zhì)。
2.球墨和蠕墨鑄鐵
球墨鑄鐵有較高的強(qiáng)度和韌性,并有良好的抗氧化性能,其抗熱疲勞性能優(yōu)于其他鑄鐵,但由于其石墨形態(tài)呈孤立的球狀,導(dǎo)熱性較差,不能適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)要求,限制了它在玻璃模具中的使用,故大多工廠只用它制造小型的瓶模。
蠕墨鑄鐵機(jī)械性能與球墨鑄鐵相近,具有較高的導(dǎo)熱性、抗氧化和抗生長(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。
3. D型石墨鑄鐵
D型石墨屬于片狀石墨一種,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D型石墨與基體間的間隙比其它片狀石墨與基體間的間隙小。D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D 型石墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度,目前D型石墨鑄鐵用作玻璃模具材料已成熱點(diǎn),國(guó)內(nèi)外已有許多研究,從國(guó)外進(jìn)口的模具分析表明,大都采用D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D型石墨。
4. 合金鋼
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)玻璃模具提出地要求。鋼的導(dǎo)熱性次于鑄鐵,因此使用時(shí)易出現(xiàn)過熱,產(chǎn)生粘附現(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。
不銹鋼是一種耐腐蝕、強(qiáng)度高、耐氧化及韌性好的材質(zhì),其導(dǎo)熱性較差,熱膨脹小,成分是各種各樣的,英國(guó)很早就用于制造沖頭、襯模等。美國(guó)用AISI430號(hào)(12 ~14 Cr)和AISI 310號(hào)(25 Cr,20Ni)不銹鋼,用于制作某些模具零件。