專利名稱：玻璃模具的雙金屬口模及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于玻璃模具及其制備方法技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種玻璃模具的雙金屬口模，并且還涉及其制備方法。
背景技術(shù)：
如業(yè)界所知，玻璃模具是制造玻璃容器的重要裝備，而口模又是玻璃模具組件中控制玻璃容器口部成型的重要部件，由于口模的內(nèi)腔(習(xí)慣稱口模腔)與口環(huán)、套筒和沖頭等配合，而外部即背對內(nèi)腔的一側(cè)又與初模相配合，因此在成套玻璃模具的所有部件中，口模的配合面堪稱是最多的，并且精度要求嚴(yán)苛，結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜。又，由于在玻璃容器的制造過程中，玻璃熔體在溫度只有在自1000°c降至600°C左右時才能保證玻璃坯料即玻璃容器 雛形從初模中取出，經(jīng)倒立和翻轉(zhuǎn)(通常為180° )而運送到成型模成型，在該過程中必須保證玻璃容器雛形在自身的重量下(自重力下)不能出現(xiàn)變形，因此要求口模具有良好的導(dǎo)熱性而藉以使玻璃熔體迅速冷卻；同時要求口模的內(nèi)腔具有優(yōu)異的冷熱交替的耐疲勞性能和耐磨性能，更具體地講，由于口模長期在1000-600°C之間承受著溫度交替的影響，因此要求其材質(zhì)具有較強(qiáng)的抗氧化性能以及高溫抗蠕變性能。特別是隨著玻璃容器制造機(jī)械的速度不斷提高，對口模的這種性能也日益嚴(yán)苛，以玻璃容器制造機(jī)械的機(jī)速8次/min為例，那么口模對玻璃容器雛形的口部成型的時間約為3-8S左右。將口模本體的材料采用銅合金而藉以保障良好的熱傳遞效果并且將填充到口模本體的內(nèi)腔內(nèi)的材料采用鎳基合金而藉以保障耐高溫、抗氧化和抗蠕變性能是目前業(yè)界形成的共識。已有技術(shù)通常采用等離子噴焊方式將鎳基合金材料結(jié)合到口模本體的內(nèi)腔，即在內(nèi)腔形成鎳基合金層，但是噴焊工藝存在以下缺憾其一，由于等離子噴焊工藝要求嚴(yán)苛和技術(shù)難度較大，因此噴焊質(zhì)量難以保證，例如在使用過程出現(xiàn)噴焊層開裂是司空見慣的；其二，噴焊效率低下，不利于滿足工業(yè)化放大生產(chǎn)要求；其三，噴焊作業(yè)人員勞動強(qiáng)度大；其四，由于在噴焊前需對口模預(yù)熱，因此往往隨同模具入爐預(yù)熱，從而浪費能源；其五，由于需要投入專用的噴焊設(shè)備并且需要具有熟練技能者操作，因此不僅增加設(shè)備投資而導(dǎo)致模具成本顯著增大，而且質(zhì)量的一致性難以保障，因為縱使同一操作者，往往會因其經(jīng)驗差異、責(zé)任感強(qiáng)弱差異、情緒和/或精神狀態(tài)的不同或稱變化而產(chǎn)生不同的噴焊質(zhì)量；其六，由于噴焊到內(nèi)腔中的鎳基合金層因其自身有失致密而出現(xiàn)不均勻、焊斑、氣孔和裂紋等，從而并不能使口模的使用壽命達(dá)到令人期望的程度。此外，作為口模本體的銅合金材料的化學(xué)元素及其質(zhì)量％的含量也通常被業(yè)界忽視，然而如果要使口模本體獲得理想的導(dǎo)熱性能，則其化學(xué)元素及其合理的質(zhì)量％是一個不可偏廢的重要因素。鑒于上述已有技術(shù)存在的弊端，本申請人作了長期而有益的嘗試，終于找到了解決問題辦法，形成了下面將要介紹的技術(shù)方案
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的任務(wù)在于提供一種無需依賴等離子噴焊的作業(yè)方式而將鎳基合金層與口模基體的內(nèi)腔可靠結(jié)合避免開裂而藉以使鎳基合金層的耐高溫、抗氧化、抗蠕變、抵抗瞬時熱沖擊和耐磨性能得以充分體現(xiàn)和有利于保障口?；w得以快速地將熱量向外界傳遞擴(kuò)散而藉以滿足玻璃機(jī)械成型機(jī)的高機(jī)速要求并且確保使用壽命的玻璃模具的雙金屬口模
本發(fā)明的另一任務(wù)在于提供一種有助于提高制造效率而藉以滿足工業(yè)化放大生產(chǎn)要求、有利于降低工人的操作強(qiáng)度、有益于避免受人為操作因素影響而藉以確保質(zhì)量的一致性效果、有善于節(jié)約能源和有便于保障所述玻璃模具的雙金屬口模的技術(shù)效果的全面體現(xiàn)的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法。本發(fā)明的任務(wù)是這樣來完成的，一種玻璃模具的雙金屬口模，包括口?；w和結(jié)合于口?；w的內(nèi)腔內(nèi)的鎳基合金鑲塊，所述的鎳基合金鑲塊以獨立的部件結(jié)合于所述內(nèi)腔內(nèi)，并且在該鎳基合金鑲塊背對鎳基合金鑲塊腔的一側(cè)以間隔狀態(tài)構(gòu)成有一組榫，該組榫在所述口模基體成形時以榫卯配合的方式與口?；w的所述內(nèi)腔構(gòu)成為一體，所述的口?；w為銅合金，并且該口?；w的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為8-10%的鋁，7. 5-9. 5%的 鋅，14-16%的鎳，< O. 1%的娃，< O. 1%的猛，< I. 5%的鐵，其余為銅；所述的鎳基合金鑲塊的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量%為··< O. 22%的碳，2. 5-3. 5%的硅，< O. 5%的鉻，< O. 2%的銅，< O. 5%的釩，I. 5-2%的硼，(1%的鐵，其余為鎳。在本發(fā)明的一個具體的實施例中，所述的口?；w和所述的鎳基合金鑲塊的厚度比為 8-12 I。在本發(fā)明的另一個具體的實施例中，所述的榫的長度為所述鎳基合金鑲塊的厚度的二分之一。在本發(fā)明的又一個具體的實施例中，所述的榫呈英文字母的T字形的形狀。 本發(fā)明的另一任務(wù)是這樣來完成的,一種玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，包括以下步驟
A)獲取鎳基合金鑲塊，按照設(shè)計的工藝要求以精密鑄造方式或作為外協(xié)件的購買方式獲取鎳基合金鑲塊，在該鎳基合金鑲塊的背對鎳基合金鑲塊腔的一側(cè)以間隔狀態(tài)構(gòu)成有一組榫，并且對獲取的鎳基合金鑲塊進(jìn)行表面清潔，清潔后烘干，待用；
B)熔煉，先將鋁板、鋅板、鎳板、錳鐵、硅鐵和鐵板投入中頻爐內(nèi)加熱熔化，再加入銅板，待銅板充分熔化后進(jìn)行扒渣，再取樣分析并且調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，得到銅合金熔液；
C)澆前準(zhǔn)備，先在由步驟A)得到的鎳基合金鑲塊的具有所述榫的一側(cè)的表面涂抹抗氧化涂料，再送入爐內(nèi)并且在保護(hù)氣氛中預(yù)熱，出爐后定位到位于砂箱內(nèi)的并且具有保溫冒口和底澆道的砂型中；
D)鑄造成型，將由步驟B)得到的銅合金熔液自所述底澆道澆入到砂型中，澆畢，在保溫冒口上覆蓋保溫粉保溫，待冷卻后開啟砂箱，得到口模基體的內(nèi)腔結(jié)合有鎳基合金鑲塊的玻璃模具的雙金屬口模。在本發(fā)明的再一個具體的實施例中，步驟A)所述的表面清潔是采用質(zhì)量百分比濃度為99%的無水乙醇對鎳基合金鑲塊的表面進(jìn)行擦試，時間為5-10min，所述的烘干的時間為30-60min，烘干溫度為200-300°C，并且對鎳基合金鑲塊的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％含量控制為< O. 22%的碳，2. 5-3. 5%的硅，< O. 5%的鉻，< O. 2%的銅，< O. 5%的釩，I. 5-2%的硼，< 1%的鐵，其余為鎳。在本發(fā)明的還有一個具體的實施例中，步驟B)中所述的調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量是將化學(xué)元素的質(zhì)量％含量調(diào)整為8-10%的招，7. 5-9. 5%的鋅，14-16%的鎳，< O. 1%的硅，< O. 1%的錳，< I. 5%的鐵，其余為銅。在本發(fā)明的更而一個具體的實施例中，步驟B)中所述的加熱熔化的溫度為1300-1320°C。在本發(fā)明的進(jìn)而一個具體的實施例中，步驟C)中所述的抗氧化涂料由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成乙醇85-90份、鋁礬土 4-6份和鋯英粉8-10份，其中乙醇為無水乙醇，所述的保護(hù)氣氛的氣體為氬氣或氮氣；所述的爐為馬弗爐；所述在保護(hù)氣氛中預(yù)熱的預(yù)熱溫度為500-800°C。
在本發(fā)明的又進(jìn)而一個具體的實施例中，步驟D)中所述的保溫粉為草木灰；步驟
C)和D)中所述的砂型為堿性酚醛樹脂砂型。本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下技術(shù)效果其一，由于摒棄了已有技術(shù)中依賴等離子噴焊，從而能使鎳基合金鑲塊以獨立的結(jié)構(gòu)形式與口?；w可靠結(jié)合，使鎳基合金鑲塊避免開裂而起到理想的耐高溫、抗氧化、抗蠕變、抵抗瞬時熱沖擊和耐磨性能，確?？谀５氖褂脡勖?；其二，由于口?；w化學(xué)元素選擇及配方合理，因而可保障快速將熱量向外界傳遞的效果而滿足高機(jī)速的玻璃容器制造要求；其三，提供的制備方法工藝步驟簡練并且能滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求以及得以節(jié)約能源；其四，提供的制備方法有助于降低工人的操作強(qiáng)度和避免受人為因素的影響。


圖I為本發(fā)明的玻璃模具的雙金屬口模的截面示意圖。圖2為圖I所示的鎳基合金鑲塊的端面示意圖。圖3為本發(fā)明的雙金屬口模的制備過程示意圖。
具體實施例方式實施例I :
請見圖I至圖3。以制備口?；wI與鎳基合金鑲塊2的厚度比為8 I并且鎳基合金鑲塊2的內(nèi)徑為42 mm以及高度為30 mm的玻璃模具的雙金屬口模為例。A)獲取鎳基合金鑲塊2，按照用于制造玻璃容器如紅酒瓶的模具的工藝要求以精密鑄造方式制取鎳基合金鑲塊2，具體是按照圖紙要求設(shè)計出相應(yīng)尺寸的木模圖紙，鑄造出具有相應(yīng)尺寸的精密的鎳基合金鑲塊2，鎳基合金鑲塊2的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為O. 20%的碳，3. 5%的硅，O. 3%的鉻，O. 1%的銅，O. 3%的釩，I. 5%的硼，O. 7%的鐵，其余為鎳，得到由圖2所示的在背對鎳基合金鑲塊腔21的一側(cè)以間隔狀態(tài)構(gòu)成有三個長度為鎳基合金鑲塊2的厚度的二分之一的并且形狀呈英文字母的T字形的榫22的鎳基合金鑲塊2，在本實施例中，鎳基合金鑲塊2的厚度為8 mm，而后用質(zhì)量百分比濃度為99%的乙醇即采用無水乙醇對鎳基合金鑲塊2的所有表面(包括榫22的表面)擦試lOmin，具體可用攝子夾取清潔棉球如醫(yī)用棉球蘸取無水乙醇進(jìn)行擦試，擦試結(jié)束后放入干燥箱烘干，烘干時間為60min，烘干溫度為200°C ；
B)熔煉，先將鋁板、鋅板、鎳板、錳鐵、硅鐵和鐵板投入中頻爐內(nèi)加熱至1300°C熔化，再加入銅板，待銅板全部熔化后進(jìn)行扒渣，再取樣分析并且將化學(xué)元素的質(zhì)量％調(diào)整為10%的鋁，7. 5%的鋅，16%的鎳，0. 05%的硅，0. 09%的猛，1%的鐵，其余為銅，得到銅合金熔液；
C)澆前準(zhǔn)備，先在由步驟A)得到的鎳基合金鑲塊2的具有所述榫22的一側(cè)的表面涂抹抗氧化涂料，抗氧化涂料由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成無水乙醇85份、鋁釩土6份和鋯英粉9份，再送入功率為5KW并且加熱溫度區(qū)間為0-1200 °C的馬弗爐內(nèi)預(yù)熱，向馬弗爐內(nèi)引入作為保護(hù)氣體的氬氣，預(yù)熱溫度為800°C，出馬弗爐后將其定位到位于由圖3所示的砂箱3內(nèi)的并且具有保溫冒口 311和底澆道312的砂型31中，砂型31優(yōu)選采用PET-SET堿性酚醛成型(即堿性酚醛樹脂砂型)的具有高強(qiáng)度的砂型，砂型終強(qiáng)度在0. SMPa以上；
D)鑄造成型，將由步驟B)得到的銅合金熔液自所述的底澆道312澆入到前述的砂型·31中，澆畢，在保溫冒口 311上覆蓋保溫粉即草木灰進(jìn)行保溫，待冷卻后開啟砂箱3，得到由圖I所示的在口?；wI的內(nèi)腔11結(jié)合有鎳基合金鑲塊2的玻璃模具的雙金屬口模，該玻璃模具的雙金屬口模的口?；w的厚度為64 mm,而鎳基合金鑲塊的厚度為8 mm。實施例2
僅將步驟A)中的鎳基合金鑲塊2的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％改為0. 22%的碳、2. 5%的硅、0. 4%的鉻、0. 2%的銅、0. 4%的釩、2%的硼和0. 5%的鐵，其余為鎳，將鎳基合金鑲塊2的厚度改為6 mm，榫22的長度改為3 mm，將擦試時間改為5min，然后入干燥箱烘干45min，烘干溫度為250°C ;將步驟B)中所述的中頻爐內(nèi)加熱的加熱溫度改為1320°C，將化學(xué)元素的質(zhì)量%改為8%的鋁、8%的鋅、14%的鎳、0. 08%的硅、0. 07%的錳和I. 5%的鐵，其余為銅；將步驟C)中的構(gòu)成抗氧化涂料的原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)改為無水乙醇90份、鋁釩土 5份和鋯奐粉10份，預(yù)熱溫度改為500°C，將保護(hù)氣體改為氮氣；將步驟D)中的口?；wI的厚度改為72 mm(與鎳基合金鑲塊的厚度比為12 1)，其余均同對實施例I的描述。實施例3
僅將步驟A)中的鎳基合金鑲塊2的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％改為0. 18%的碳、3%的硅、0. 45%的鉻、0. 15%的銅、0. 45%的銀、I. 8%的硼和0. 9%的鐵，其余為鎳，將鎳基合金鑲塊2的厚度改為8 mm,榫22的長度改為4 mm,將擦試時間改為8min，烘干時間改為30min，烘干溫度為300°C ;將步驟B)中所述的中頻爐內(nèi)加熱的加熱溫度改為1310°C，將化學(xué)元素的質(zhì)量％改為9%的鋁、9. 5%的鋅、15%的鎳、0. 06%的硅、0. 05%的錳和I. 2%的鐵，其余為銅；將步驟C)中的構(gòu)成抗氧化涂料的原料的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)改為無水乙醇88份、鋁釩土 4份和鋯奐粉8份，預(yù)熱溫度改為650°C ;將步驟D)中的口?；wI的厚度改為60 mm (與鎳基合金鑲塊的厚度比為10 1)，其余均同對實施例I的描述。
權(quán)利要求
1.一種玻璃模具的雙金屬口模，包括口?；w⑴和結(jié)合于口?；w⑴的內(nèi)腔(11)內(nèi)的鎳基合金鑲塊(2)，其特征在于所述的鎳基合金鑲塊(2)以獨立的部件結(jié)合于所述內(nèi)腔(11)內(nèi)，并且在該鎳基合金鑲塊(2)背對鎳基合金鑲塊腔(21)的一側(cè)以間隔狀態(tài)構(gòu)成有一組榫(22)，該組榫(22)在所述口?；w(I)成形時以榫卯配合的方式與口?；w(I)的所述內(nèi)腔(11)構(gòu)成為一體，所述的口模基體⑴為銅合金，并且該口模基體⑴的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為8-10%的招，7. 5-9. 5%的鋅，14-16%的鎳，< O. 1%的娃，< O. 1%的猛，< I. 5%的鐵,其余為銅；所述的鎳基合金鑲塊2的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％為< O. 22%的碳，2. 5-3. 5%的娃，< O. 5%的鉻，< O. 2%的銅，< O. 5%的銀，I. 5-2%的硼，(1%的鐵，其余為鎳。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃模具的雙金屬口模，其特征在于所述的口?；w(I)和所述的鎳基合金鑲塊(2)的厚度比為8-12 I。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的玻璃模具的雙金屬口模，其特征在于所述的榫(22)的長度為所述鎳基合金鑲塊(2)的厚度的二分之一。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或3所述的玻璃模具的雙金屬口模，其特征在于所述的榫(22)呈英文字母的T字形的形狀。
5.—種如權(quán)利要求I所述的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，其特征在于包括以下步驟 A)獲取鎳基合金鑲塊(2)，按照設(shè)計的工藝要求以精密鑄造方式或作為外協(xié)件的購買方式獲取鎳基合金鑲塊(2),在該鎳基合金鑲塊(2)的背對鎳基合金鑲塊腔(21)的一側(cè)以間隔狀態(tài)構(gòu)成有一組榫(22)，并且對獲取的鎳基合金鑲塊(2)進(jìn)行表面清潔，清潔后烘干，待用； B)熔煉，先將鋁板、鋅板、鎳板、錳鐵、硅鐵和鐵板投入中頻爐內(nèi)加熱熔化，再加入銅板，待銅板充分熔化后進(jìn)行扒渣，再取樣分析并且調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量，得到銅合金熔液； C)澆前準(zhǔn)備，先在由步驟A)得到的鎳基合金鑲塊(2)的具有所述榫(22)的一側(cè)的表面涂抹抗氧化涂料，再送入爐內(nèi)并且在保護(hù)氣氛中預(yù)熱，出爐后定位到位于砂箱(3)內(nèi)的并且具有保溫冒口(311)和底澆道(312)的砂型(31)中； D)鑄造成型，將由步驟B)得到的銅合金熔液自所述底澆道(312)澆入到砂型(31)中，澆畢，在保溫冒口(311)上覆蓋保溫粉保溫，待冷卻后開啟砂箱(3)，得到口?；w(I)的內(nèi)腔(11)結(jié)合有鎳基合金鑲塊(2)的玻璃模具的雙金屬口模。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，其特征在于步驟A)所述的表面清潔是采用質(zhì)量百分比濃度為99%的無水乙醇對鎳基合金鑲塊(2)的表面進(jìn)行擦試，時間為5-10min，所述的烘干的時間為30_60min，烘干溫度為200-300°C，并且對鎳基合金鑲塊(2)的化學(xué)元素組成及其質(zhì)量％含量控制為< O. 22%的碳，2. 5-3. 5%的硅，< O. 5%的鉻，< O. 2%的銅，< O. 5%的釩，I. 5-2%的硼，(1%的鐵，其余為鎳。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，其特征在于步驟B)中所述的調(diào)整化學(xué)元素的質(zhì)量％含量是將化學(xué)元素的質(zhì)量％含量調(diào)整為8-10%的招,7. 5-9. 5%的鋅，14-16%的鎳，< O. 1%的硅，< O. 1%的錳，< I. 5%的鐵，其余為銅。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，其特征在于步驟B)中所述的加熱熔化的溫度為1300-1320°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，其特征在于步驟C)中所述的抗氧化涂料由以下按重量份數(shù)配比的原料構(gòu)成乙醇85-90份、鋁礬土4-6份和鋯英粉8-10份，其中乙醇為無水乙醇，所述的保護(hù)氣氛的氣體為氬氣或氮氣；所述的爐為馬弗爐；所述在保護(hù)氣氛中預(yù)熱的預(yù)熱溫度為500-800°C。
10.根據(jù)權(quán)利要求5所述的玻璃模具的雙金屬口模的制備方法，其特征在于步驟D)中所述的保溫粉為草木灰；步驟C)和D)中所述的砂型(31)為堿性酚醛樹脂砂型。
全文摘要
一種玻璃模具的雙金屬口模及其制備方法，屬于玻璃模具及其制備方法領(lǐng)域。包括口模基體和鎳基合金鑲塊，鎳基合金鑲塊以獨立的部件結(jié)合于內(nèi)腔內(nèi)，且在該鎳基合金鑲塊背對鎳基合金鑲塊腔的一側(cè)構(gòu)成有一組榫，該組榫在口模基體成形時以榫卯配合的方式與口?；w的內(nèi)腔構(gòu)成一體，口?；w為銅合金，該口?；w的化學(xué)元素組成為鋁、鋅、鎳、硅、錳、鐵，其余為銅；鎳基合金鑲塊的化學(xué)元素組成為碳、硅、鉻、銅、釩、硼、鐵，其余為鎳。優(yōu)點起到理想的耐高溫、抗氧化、抗蠕變、抵抗瞬時熱沖擊和耐磨性能，確保口模的使用壽命；滿足高機(jī)速的玻璃容器制造要求；滿足工業(yè)化生產(chǎn)要求及節(jié)約能源；降低工人的操作強(qiáng)度和避免受人為因素的影響。
文檔編號C22C19/03GK102775047SQ201210267389
公開日2012年11月14日 申請日期2012年7月31日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月31日
發(fā)明者戈劍鳴 申請人:蘇州東方模具科技股份有限公司