[發(fā)明專利]蠕墨鑄鐵玻璃模具材料及模具制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201811535537.2
• 申請日: 2018-12-14
• 公開（公告）號: CN109468526B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 唐劍鋒
• 申請（專利權(quán)）人: 蘇州東海玻璃模具有限公司
• 主分類號: C22C37/10
• 分類號: C22C37/10;C22C33/08
• 代理公司: 蘇州誠逸知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32313
• 代理人: 曹孝陳

本發(fā)明公開了一種蠕墨鑄鐵玻璃模具材料及模具制備方法，所述蠕墨鑄鐵玻璃模具的材料由以下化學元素組成：碳3.8?4.0%，硅1.2?1.8%，錳0.1?0.2%，磷0.1%，硫0.03%，鎂0.05%，其余為鐵，及其他無法避免的雜質(zhì)元素。本發(fā)明蠕墨鑄鐵玻璃模具材料及模具制備方法對蠕墨鑄鐵配方進行優(yōu)化，增加蠕墨鑄鐵玻璃模具毛坯的鑄態(tài)下的石墨化程度、減少珠光體基體量、減少鑄造應(yīng)力。且除了硅鐵這種常規(guī)合金外，并無另外加任何其他合金元素，錳元素為Q10生鐵自帶，并非人為加入，大大節(jié)省了鑄件材料的成本。更重要的是由于合金元素量少，鑄件在澆注系統(tǒng)內(nèi)自然冷卻到250℃以后，再開箱，鑄態(tài)下珠光體數(shù)量不超過15%，無需進行930℃以上的高溫石墨化退火。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及玻璃模具領(lǐng)域，特別是涉及一種用于蠕墨鑄鐵玻璃模具材料及模具制備方法。

背景技術(shù)

玻璃模具是生產(chǎn)玻璃制品的主要裝備，其頻繁的與1100℃左右的高溫熔融玻璃液接觸，作為玻璃制品外形或/及內(nèi)型輪廓成型的限制作用，同時作為熔融玻璃以與環(huán)境進行熱交換的媒介，起到至關(guān)重要的作用。要求玻璃模具內(nèi)腔表面具有良好的耐高溫、耐磨性能、抗氧化性能和耐蝕性能而藉以延長使用壽命。目前玻璃模具的材料主要包括鑄鐵、銅合金、不銹鋼、鎳基合金等幾種材料。其中鑄鐵因其低廉的價格、良好的鑄造及機械加工性能，在玻璃模具行業(yè)中，在可預見的未來依舊會占絕對主導地位。

鑄鐵玻璃模具材料又可以分為，灰鑄鐵、蠕墨鑄鐵或球鐵這三大類。由于在高溫環(huán)境下工作，不同類型的鑄鐵具有不同的性能表現(xiàn)。其中材料的抗氧化性能是主導因素。蠕墨鑄鐵由于導熱性和石墨對基體的割裂作用都居于灰鑄鐵和球鐵之間，且偏向兩者的有益方向，因此綜合使用性能對比灰鑄鐵和球鐵更加優(yōu)異，特別適合于中等大小的瓶酒瓶，白酒瓶瓶型的模具使用，其鑄造性能和機械加工性能也居于兩者之間。因此普遍使用與玻璃模具行業(yè)中。同時，目前國內(nèi)外蠕墨鑄鐵玻璃模具材料主要存在以下幾個方面的不足之處。

大多數(shù)研究機構(gòu)及企業(yè)都圍繞材料的抗氧化性能、強度、硬度、等孤立的物理性能指標，通過添加不同的合金元素來滿足抗氧化、耐磨性能的等的要求。但是由于大量的通過添加貴重合金元素，一是提高了模具材料的成本，降低了市場競爭力，由于各種合金的添加，增加了材料鑄造生產(chǎn)工序操作難度，而且產(chǎn)生了數(shù)量不少的珠光體。玻璃模具行業(yè)中公認的珠光體基體相較于鐵素體基體有害無益。二是由于玻璃模具本身使用方面的特殊要求，需要內(nèi)腔與熔融玻璃接觸面必須致密，因此需要使用成型冷鐵對模具內(nèi)腔進行激冷，配合前述的合金元素的大量添加，因此產(chǎn)生巨大的材料內(nèi)部鑄造應(yīng)力及白口。目前的大多數(shù)研究只考慮了，在后續(xù)進行人工時效處理進行石墨化退火及去應(yīng)力退火。盡管進行了石墨化或者去應(yīng)力退火，但是由于蠕墨鑄鐵經(jīng)過人工時效，應(yīng)力去除后變形較大，輪廓度和平面度變形常常超過3mm，而導致無機械加工余量，產(chǎn)生大量報廢毛坯鑄件。同時，人工時效只能去掉毛坯組織中的部分應(yīng)力，而不能完全去除鑄造應(yīng)力，導致最終蠕墨鑄鐵模具產(chǎn)品在行列機上使用時產(chǎn)生變形，從而造成巨大損失。目前，未有發(fā)現(xiàn)從材料配料及造型系統(tǒng)工藝方面，在不增加成本的基礎(chǔ)上，著手解決這個問題。下面將要介紹的技術(shù)方案便是在這種背景下產(chǎn)生的。

行業(yè)內(nèi)普遍使用的蠕墨鑄鐵玻璃模具毛坯的澆注系統(tǒng)，如圖1，鐵水從直澆道1a進入后經(jīng)過濾網(wǎng)，產(chǎn)生的鐵水渣在集渣包2a中，經(jīng)過橫澆道3a，急轉(zhuǎn)進入造型型腔5a中，與室溫溫度的泥芯6a產(chǎn)生沖擊，形成二次渣，由于是從一側(cè)進鐵水，先進水一側(cè)的冷鐵泥芯溫度將迅速升高，甚至會出現(xiàn)高溫局部氧化現(xiàn)象，而未進鐵水一側(cè)，則升溫較慢，導致整個鑄件的溫度場分布不均勻，最后導致進鐵水一側(cè)與不進鐵水一側(cè)溫差非常大。在后續(xù)的凝固過程中，由于石墨化膨脹、及凝固次序問題綜合作用，導致最終的蠕墨鑄鐵模具毛坯在最后冷凝后存在巨大的內(nèi)應(yīng)力，甚至肉眼可見的輪廓度變形，及與泥芯直接接觸部分的平面度中間凹，兩端翹起。于此同時，由于蠕墨鑄鐵糊狀凝固方式，有時甚至會出現(xiàn)內(nèi)澆道先于鑄件凝固，從而產(chǎn)生孤立液相區(qū)，在毛坯鑄件內(nèi)部出現(xiàn)縮孔現(xiàn)象。應(yīng)力變形情況嚴重，輪廓方向變形，兩端與中間超過3mm。

發(fā)明內(nèi)容