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鑄鐵材料由於工藝性能好以及成本上的優勢,依然是國內玻璃模具生產企業的常用材料。國外的玻璃模具材料主要為合金耐熱鑄鐵等,加工後再經表麵強化處理,模具壽命高達40萬~50萬次。國內普遍采用灰鑄鐵,使用壽命一般為7萬~12萬次,與國外的差距較大[3]。近年來,我國研製瞭多種新型玻璃模具材料,模具壽命普遍提高。但鑄鐵本身性能上的缺陷使其在要求較高的玻璃製品生產過程中的應用受到影響,主要體現在鑄鐵模具材料的抗氧化性、抗長大性能以及熱疲勞性能不足,因此使用壽命受到一定得限製。https://shop1402073755534.1688.com/
目前,玻璃模具材料開發與性能改善等方麵的研究主要體現在3個方麵。
一是通過合金化改善組織形態的方法來提高材料性能。對於鑄鐵玻璃模具來講,在高溫條件下工作時,通常會產生氧化和生長等,成為模具失效的主要原因。為瞭提高鑄鐵的抗氧化性能,常常加入合金元素Cr、Mo、Ni、V、Sn 等進行合金化。其中Cr是耐熱鑄鐵中應用最廣泛的合金元素,能有效提高鑄鐵的抗拉強度、伸長率、屈服強度、硬度、耐熱性能及抗氧化性能;Mo可提高鑄鐵的熱穩定性及抗熱疲勞性能;Cu可改善鑄鐵的加工性能,提高模具的表麵粗糙度等。如銅鉬鉻合金鑄鐵材料結晶粒細,金相組織均勻,耐磨、耐熱性與穩定性高,熱膨脹系數小,其玻璃模具壽命在30萬~40萬次 [4]。https://shop1402073755534.1688.com/
二是通過控製石墨的形態與分佈狀態提高模具材料的抗氧化性能、熱疲勞性能等,主要體現在石墨的形狀對鑄鐵模具性能的影響。氧離子在灰口鑄鐵中擴散時,沿著片狀石墨所形成的通道直接由表麵進入內部,擴散速度快,形成氧化膜時間短,氧化嚴重。而對於石墨分佈比較分散的狀態,如D型石墨、蠕蟲狀石墨等,氧離子的擴散則是沿初生奧氏體擴散到石墨球中,使石墨球逐個被氧化,所以,以間接氧化為主,氧離子擴散慢,形成的氧化膜相對較薄,因此提高瞭材料的抗氧化性能。據報道,以鋁為主要合金元素的蠕墨鑄鐵作為模具材料,其使用壽命可以達到74.5萬次以上[5]。https://shop1402073755534.1688.com/
三是通過開發新的合金來滿足使用性能上的需要,模具的關鍵部件采用合金鋼、不銹鋼、銅基合金、鎳基合金等代替鑄鐵材料。如以Ni、Al、Zn為主要元素的銅基合金具有良好的導熱性能,采用這種銅基合金來製作模具的關鍵部件,在提高玻璃製品成型速度的同時,模具使用壽命提高瞭2~3倍[6],用它作為受熱條件較為惡劣的瓶口模具是比較適宜的。這些合金雖然有各自的性能方麵的優勢,但價格相對較高,因此應用受到一定的影響。
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