二、雙金屬材料在玻璃模具中的應(yīng)用前景
    玻璃模具的常用材料是灰鑄鐵和以Ni、Cr、Mo為主要合金元素的合金鑄鐵，這些鑄鐵材料在使用過程中存在著性能上的不穩(wěn)定性以及隨時間的延續(xù)出現(xiàn)性能的衰退，造成鑄鐵材料的玻璃模具使用壽命普遍較短，無法滿足用戶的要求。鑄鐵材料作為玻璃模具制造的主要使用材料，在性能上存在著明顯的劣勢主要表現(xiàn)在：1．在高溫條件下工作時，通常會產(chǎn)生氧化和生長等，影響鑄鐵氧化的主要因素有氧化膜的性質(zhì)、合金元素以及石墨形狀、大小、數(shù)量等，石墨在高溫氧化性氣氛下會發(fā)生顯著的氧化反應(yīng)，石墨片愈粗大、連續(xù)、石墨數(shù)量愈多，氧化性氣氛愈易侵入鑄件內(nèi)部，氧化也愈嚴(yán)重，2．石墨對鑄鐵基體組織起到非常明顯的割裂作用，特別是片狀石墨，其割裂作用極為明顯，在交變溫度條件下，石墨對鑄鐵基體組織的割裂作用就體現(xiàn)在該處是基體組織的裂紋源。通過表面處理技術(shù)可以改善模具的性能與使用壽命，但表面處理需要昂貴的設(shè)備，如等離子噴焊設(shè)備等，而且在工藝設(shè)施過程中受到人為因素的影響較大，所以性能穩(wěn)定性較差。而雙金屬復(fù)合材料是由兩種或兩種以上金屬經(jīng)復(fù)合而形成的一種新型材料，通過材料的合理選擇及成型工藝過程的控制來實現(xiàn)冶金結(jié)合，使兩種金屬間形成穩(wěn)定的結(jié)合層；綜合了兩種材料的性能優(yōu)勢，具有單種金屬材料不可比擬的優(yōu)點隅J，使模具材料具有良好的使用壽命，同時節(jié)約大量金屬材料，綜合經(jīng)濟效益較好，符合建設(shè)節(jié)約型社會和發(fā)展循環(huán)經(jīng)濟的要求。日本最近報道已開發(fā)出不銹鋼一銅復(fù)合玻璃模具材料，模具綜合了兩種材料的性能優(yōu)勢，使玻璃容器成型時間由原來的32s減少到16s，大大提高了玻璃制品的生產(chǎn)效率，而且模具壽命也得到了較大程度的提高。

    玻璃模具的使用特征決定了玻璃模具材料的發(fā)展方向是雙金屬復(fù)合材料，基于雙金屬復(fù)合材料的性能優(yōu)勢，對其成形方法的研究與開發(fā)也成為熱點之一。目前較為成熟的工藝方法包括爆炸復(fù)合，軋制復(fù)合、復(fù)合鑄造、化學(xué)鍍層、熱浸鍍等。其中鑄造法生產(chǎn)金屬復(fù)合材料的成本較低，應(yīng)用得到很大的發(fā)展，如離心鑄造是生產(chǎn)雙金屬輥套筒類鑄件最有效的方法，鑄造法的工藝特征為：在先澆注的外層金屬基本凝固時澆入內(nèi)層金屬液，兩層金屬通過組分?jǐn)U散或外層金屬的重熔實現(xiàn)兩層金屬的冶金結(jié)合，使外層金屬與內(nèi)層金屬融合成一個整體。

    復(fù)合鑄造工藝的工藝適應(yīng)性更強，它不受零件尺寸與現(xiàn)狀的限制，可以制備不同形狀特征的工件，采用復(fù)合鑄造的工藝方法不需要特殊的設(shè)備條件，但需要嚴(yán)格控制工藝過程，目前常用工藝方法有2種：1．兩種金屬分別在不同的熔化設(shè)備中進(jìn)行熔煉，先澆注高溫金屬，間隔適當(dāng)時間后，再澆注另外一種金屬；2．將預(yù)先準(zhǔn)備好的高熔點金屬件經(jīng)過表面清理后放置于鑄型中，預(yù)熱到合理的溫度后澆入熔點較低的金屬，通過二者的擴散熔合形成整體鑄件。這兩種工藝過程形成的鑄件應(yīng)進(jìn)行熱處理以消除應(yīng)力。由于復(fù)合鑄造工藝具有良好的適應(yīng)性，同時不需要特殊設(shè)備條件，制造成本較低，因此非常適合玻璃模具的生產(chǎn)與制造。

    目前在玻璃模具復(fù)合材料的研究與開發(fā)方面，基本上是在模具基體材料上形成較薄的一層復(fù)合層，以提高模具內(nèi)表面的熱性能、抗長大性能以及耐磨性等，通過一定的工藝方法形成層狀雙金屬復(fù)合材料。當(dāng)然，不同的工藝方法，其制造成本和質(zhì)量控制的效果也有所不同。如由于初型口模不僅受到強烈的熱沖擊，同時又受到成型時的壓力，因此初型口模要求具有良好的綜合性能。目前玻璃瓶工廠在生產(chǎn)中大量使用帶鎳芯的硅銅合金口模，國內(nèi)通常采用的工藝方法為表面噴焊，而美國、意大利、臺灣等采用鑲鑄工藝生產(chǎn)這種口模。以啤酒瓶口模為例，對兩種口模的成本與利潤進(jìn)行比較，見表l。


    通過比較可以看到，銅合金鑲鑄鎳基合金為毛坯做口模，省略了噴焊或者氬弧焊環(huán)節(jié)，不再需要二次加工，生產(chǎn)上更省時省力，利潤也高出50％以上。目前雙金屬復(fù)合材料及其成型工藝的研究已經(jīng)比較廣泛，如通過爆炸復(fù)合、軋制復(fù)合、復(fù)合鑄造、離心鑄造等方法制備鋼一不銹鋼材料、鋁一鋼復(fù)合材料、鋁一銅復(fù)合材料等，并且部分工藝經(jīng)歷了生產(chǎn)性試驗，獲得了比較滿意的結(jié)果。其中鑄造法生產(chǎn)復(fù)合材料的制造成本較低，也符合玻璃模具行業(yè)發(fā)展的特點，因此，隨著工藝技術(shù)的不斷改進(jìn)與探索，雙金屬復(fù)合材料在玻璃模具材料的研究與開發(fā)方面將會得到快速發(fā)展。 

三．結(jié)論
    玻璃模具材料的選用是提高玻璃制品成型效率的重要依據(jù)。限于玻璃模具制造企業(yè)的特點，目前玻璃模具使用最為廣泛的仍為鑄鐵材料。盡管通過鑄鐵材料的合金化及表面處理工藝在一定程度上提高了模具的使用壽命，但雙金屬復(fù)合材料更適合玻璃模具的使用要求，因此開發(fā)低成本雙金屬模具復(fù)合材料及其生產(chǎn)工藝具有廣闊的前景。