建華模具：淺談玻璃模具材料以及發展

【中玻網】玻璃模具是玻璃制品的主要生產工藝裝備，主要分為瓶罐類玻璃模具與器皿類玻璃模具，模具在使用過程中內腔質量決定玻璃制品的表面質量和生產效率。因此要求模腔表面有較高的精度和光潔度。由于模具頻繁地與700℃～1100℃的熔融玻璃接觸，承受氧化、生長及熱疲勞等作用，同時，模具的接觸面由于與玻璃制品的摩擦而被磨損，這就要求模具材料具有良好的耐熱、耐磨，耐腐蝕、抗熱沖擊、舒緩反應、抗生長、抗熱疲勞性能，其中舒緩反應性能是較主要的性能指標。此外，還要求模具材質致密、易于加工、導熱性好、熱膨脹系數小。
　　
　　熱導率是反映材料傳熱能力大小的物理量。在玻璃模具使用中，玻璃料滴入玻璃模具內腔的溫度大約為1100℃，冷卻到780℃以下從模具中取出。為此模具溫度應盡快降至780℃以下，以提高生產效率，適應成型速度的要求，因此模具的散熱能力是非常重要的。
　　
　　常用玻璃模具材料一般為耐熱鑄鐵、不銹鋼和耐熱合金鋼，加工后再經表面強化處理。
　　
　　1.普通低合金鑄鐵
　　
　　鑄鐵因具有優良導熱性、耐磨性、良好的鑄造性能和加工性能、成本低、熱而不粘的性能而被認為在可預見的未來仍然是主要玻璃模具材料，目前國內外普遍都采用鑄鐵作為瓶罐類玻璃模具材料，低合金鑄鐵是在普通灰鑄鐵的基礎上增加少量的Ni、Cr、Mo、Ti、V等合金元素組成的合金，具有良好的高溫性能，由石墨和基體籌備組成，而鑄鐵的性能，主要取決于石墨的數量、大小、形狀及分布。
　　
　　2．球墨鑄鐵
　　
　　同灰鑄鐵相比，球墨鑄鐵中的石墨為球狀，提高了材料的致密性，減小了石墨對基體的切割作用，從而使其機械性能得到了提高。球墨鑄鐵雖然有較高的強度和韌性，并有良好的舒緩反應性能，其抗熱疲勞性能也優于其它鑄鐵，但由于其石墨呈孤立的球狀，導熱性較差，使玻璃制品在模腔中不能快速冷卻，從而限制了成型速度的提高，不能適應高機速生產的要求，也限制了其在玻璃模具中的應用，故只用于制造小型玻璃模具，如化妝品之類的。
　　
　　3．蠕墨鑄鐵
　　
　　由于蠕墨鑄鐵的力學性能與球墨鑄鐵相近，且具有較高的導熱性、舒緩反應性和抗生長能力，又有像灰鑄鐵那樣良好的鑄造性能和機械加工性能，使蠕墨鑄鐵具有良好的綜合性能，而廣泛用于制造玻璃模具材料。
　　
　　4.合金鋼
　　
　　合金鋼通常只用于器皿類的玻璃模具。由于鋼的導熱性次于鑄鐵，因此使用時易出現過熱，產生黏附現象。因此必須采用強制冷卻、合理設計模具結構等方法。玻璃模具要承受很大的壓力和很高的溫度，因此要求模具材料的強度高、熱變形小、耐熱性好，通常采用不銹鋼和耐熱合金鋼。
　　
　　5.鎳基高溫合金
　　
　　這類合金的耐熱性和熱膨脹性都比鑄鐵好，基本不生長和氧化，所以用它制作的模具表面裂紋少、壽命長、生產率高，并能提高玻璃制品的光潔度，但這類材料的導熱性并不好，而且價格高。一般都是通過準確鑄造成型。只適用于悶頭、吹氣頭等配件上或其中的鑲塊與接片。
　　
　　6.銅基合金
　　
　　主要是鋁白銅，適當加入Si、Zn、Fe等元素。銅基合金的導熱性很好，高速成型時仍能保證玻璃制品的質量，因此頗受人們的重視。這類合金對提高表面光潔度較為有效，且舒緩反應、導熱性、熱穩定性和熱塑性都很好，同時模具易于修正，制品質量好，常用于制作高檔次的成型模、底模、口模以及悶頭等。
　　
　　7.模具表面強化
　　
　　玻璃模具的模腔在高溫條件下工作，合縫面容易發生變形，使玻璃制品的合縫線粗大，因此，有必要對模具的合縫線部位進行強化，包括口模和沖頭，目前用的較多的是噴焊鎳基合金。
　　
　　模具是永不衰敗的行業，材料則是模具之本，隨著大部分國家經濟的發展，行列機與壓機的機速也在不斷提高，輕量化玻璃制品已成為一種趨勢，從而對模具材質的相關性能要求也越來越高，玻璃模具日益接受挑戰已成為必然，因此開發出迎合形勢發展與不同用戶要求的模具材質歷史地成為玻璃模具人的光榮使命。