一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料及其制備方法，所述合金鑄鐵玻璃模具口模材料由下列質量百分比的組分組成：C 3.3~3.5%、Si2.4~2.9%、Mn0.3~0.5%、P<0.05%、S＜0.03%、Mo1.5~2.0%、Al0.6~0.9%，其余為Fe和不可避免的雜質。本發(fā)明玻璃模具口模材料及其制備方法，通過設計合理的化學成分及配比，以及采用合理的制備工藝，使制成的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的線性膨脹系數(shù)與耐熱合金焊粉的線性膨脹系數(shù)接近或略高，減小熔覆層開裂敏感性，從而有效解決現(xiàn)有的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的后面機加工工序過程中經常出現(xiàn)開裂脫落的情況。
【專利說明】一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料及其制備方法

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及玻璃模具口模材料領域，特別是涉及一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料及其制備方法。

【背景技術】
[0002]無論是吹吹法還是壓吹法制瓶工藝，口模都是玻璃瓶成型過程中最為重要的模具之一。由于銅合金模具的高昂的生產成本和焊接性能的不良，目前技術無法完全克服。目前鑄鐵作為口模的核心材料地位還是不會改變的。鑄鐵材料的口模又有使用棒料型材和翻砂鑄造毛坯的區(qū)分。由于棒料型材容易采購，可以備貨原料，大多數(shù)的模具制造商用棒料制作口模，但是由于棒料生產的口模沒有冷激層的存在因此壽命普遍短，質量沒有保證。
[0003]口模的結構特點決定了口模與成初模具噴焊工藝有很大的差異性，成初模主要是在合縫線和接線部分局部噴焊，而大多數(shù)的鑄鐵材質口模要求內腔整體噴焊，因此與成初模相比，耐高溫合金粉與口?；w的結合要求更加高。目前行業(yè)內使用的口模鑄鐵材料的主要問題出現(xiàn)在與噴焊層的結合性能差。原因是口模的基材合金鑄鐵組織的成分與耐高溫合金粉末融合不良，基材合金鑄鐵與噴焊合金粉末存在不同的線脹系數(shù)所致，導致口模的壽命相對成模相差4飛倍。甚至在工廠未成成品之前噴焊工藝結束后，后面的機加工工序過程中就出現(xiàn)開裂脫落的情況。


【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明主要解決的技術問題是提供一種玻璃模具口模材料及其制備方法，能夠解決制備口模的噴焊工藝結束后，后續(xù)機加工過程中出現(xiàn)的開裂脫落的情況。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的一個技術方案是:提供一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料，由下列質量百分比的組分組成=C 3.3?3.5 %、Si 2.4?2.9%、Mn 0.3?0.5%、Ρ〈0.05%、S < 0.03%、Mo 1.5?2.0%, Al 0.6?0.9%，其余為Fe和不可避免的雜質。
[0006]在本發(fā)明一個較佳實施例中，(T800°C范圍內，所述口模材料的線性膨脹系數(shù)為14?16X10_6 K—1。
[0007]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述口模材料的工作表面有一層不小于3mm的致密冷激層。
[0008]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述口模材料的外表面布氏硬度為160±15HB。
[0009]在本發(fā)明一個較佳實施例中，所述口模材料的金像組織為:內腔工作表面為6?8級的D型石墨，外圓處允許有不超過30%的其他片狀石墨存在；基體為85%以上鐵素體，無游離合金碳化物。
[0010]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用的另一個技術方案是:提供一種上述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的制備方法，具體步驟包括:
(100)造型:為獲得3mm以上的冷激層，在常規(guī)砂型的基礎上，口模內腔工作面，采用與內腔形狀一致的冷鐵進行激冷； (200)配料:將Q12鑄造生鐵、廢鋼、回爐料、硅鐵、錳鐵，鑰鐵和純鋁進行化學分析；然后按所述組分質量百分比稱取原材料，所述組分質量百分比為:C 3.3^3.5 %、Si2.4?2.9%、Mn 0.3?0.5%、Ρ〈0.05%、S < 0.03%、Mo 1.5?2.0%、Al 0.6?1%，其余為 Fe 和不可避免的雜質；
(300)熔煉:將按比例稱量好生鐵、廢鋼和回爐料放入中頻爐中，等上述爐料完全熔化后，再將硅鐵、錳鐵和鑰鐵結晶硅加入中頻爐中，加熱熔化并調節(jié)鐵水溫度至150(Tl53(rC，此時加入純鋁顆粒，撒覆蓋劑保溫3飛分鐘左右，出鐵水至澆包；
(400)孕育及澆注:將熔化好的鐵水，倒入澆包中，同時隨流加入75SiFe孕育劑，粒度為5?10_，加入量為鐵水總量的0.5% ;倒包完后，再在鐵液表面撒聚渣覆蓋劑，然后經行扒渣，扒渣過后，再在鐵液表面撒聚渣覆蓋劑，等鐵液溫度降至1380°C左右，開始澆注；澆注時，專人擋渣；在澆杯口部和直澆道連接處加一層陶瓷過濾網，防止爐渣進入毛坯內部污染鐵液；
(500)退火工藝:將澆注好的鑄鐵毛坯裝入退火爐內，以最快的速度升溫至950°C，保溫8?10小時，然后以25?30°C每小時，冷卻300°C以下，打開爐門降溫至室溫。
[0011]在本發(fā)明一個較佳實施例中，步驟(100)中，所述冷鐵使用前拋丸除銹、除水和油，并且在其表面涂有醇基涂料。
[0012]在本發(fā)明一個較佳實施例中,所述步驟(200)中,所述純招為粒度5mnT10mm。
[0013]本發(fā)明的有益效果是:本發(fā)明玻璃模具口模材料及其制備方法，通過設計合理的化學成分及配比，以及采用合理的制備工藝，使制成的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的線性膨脹系數(shù)與耐熱合金焊粉的線性膨脹系數(shù)接近或略高，因為焊層線性膨脹系數(shù)小于基材時焊接產生的熱應力為壓應力，將可以減小熔覆層開裂敏感性，從而有效解決現(xiàn)有的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的后面機加工工序過程中經常出現(xiàn)開裂脫落的情況。同時采用采用鑄造的方式，生產口模的毛坯材料，并使口模工作表面形成一個3?10mm冷激層，該冷激層相對棒料型材，材質更加致密。

【具體實施方式】
[0014]下面對本發(fā)明的較佳實施例進行詳細闡述，以使本發(fā)明的優(yōu)點和特征能更易于被本領域技術人員理解，從而對本發(fā)明的保護范圍做出更為清楚明確的界定。
[0015]實施例一:
1、造型:為獲得3mm以上的冷激層，在常規(guī)砂型的基礎上，口模內腔工作面，采用與內腔形狀一致的冷鐵進行激冷。所述冷鐵使用前拋丸除銹、除水和油，并且在其表面涂有醇基涂料，保證與口模之間不產生粘連，及高溫氧化等不良。
[0016]2、配料:將Q12鑄造生鐵，廢鋼，回爐料，硅鐵，錳鐵，鑰鐵，純鋁進行化學分析。然后按所述組分質量百分比稱取原材料，所述組分質量百分比為:C 3.4 %、Si 2.5%、Mn
0.4%、P 0.04%,S 0.02%、Mo 1.6%、A1 0.7%其余為Fe和不可避免的雜質。稱取原材料放入中頻爐中溶煉。所述原材料均為國標規(guī)定牌號。其中純招為粒度1mm左右,不小于5mm。
[0017]3、熔煉:講按比例稱量好生鐵，廢鋼，回爐料放入中頻爐中，等上述爐料完全熔化后，再將硅鐵，錳鐵和鑰鐵結晶硅加入中頻爐中，加熱熔化并調節(jié)鐵水溫度至150(Tl53(rC。此時加入純鋁顆粒，撒覆蓋劑保溫3飛分鐘左右，出鐵水至澆包。
[0018]4、孕育及澆注:將熔化好的鐵水，倒入澆包中，同時隨流加入75SiFe孕育劑，粒度為5?10_，加入量為鐵水總量的0.5%。倒包完后，再在鐵液表面撒聚渣覆蓋劑，然后經行扒渣，扒渣過后，再在鐵液表面撒聚渣覆蓋劑，等鐵液溫度降至1380°C左右，開始澆注。澆注時，專人擋渣。在澆杯口部和直澆道連接處加一層陶瓷過濾網，防止爐渣進入毛坯內部污染鐵液。
[0019]5、退火工藝:為了得到85%以上的鐵素體基體及消除鑄件的內應力，需對鑄件進行退火處理。將澆注好的鑄鐵毛坯裝入退火爐內，以最快的速度升溫至950°C，保溫8?10小時，然后以25?30°C每小時，冷卻至300°C以下，打開爐門降溫至室溫，形成口模坯體原材料。
[0020]實施例二
配料步驟中，各組分的質量百分比為C 3.4 %、Si 2.6%、Mn 0.5%、P 0.03%、S 0.02%、Mo 1.7%, Al 0.8%，其余為Fe和不可避免的雜質，其余步驟與實施例一相同。
[0021]實施例三
配料步驟中，各組分的質量百分比為C 3.3 %、Si 2.7%、Mn 0.4%、P 0.04%、S 0.01%、Mo 1.8%, Al 0.9%，其余為Fe和不可避免的雜質，其余步驟與實施例一相同。
[0022]實施例四
配料步驟中，各組分的質量百分比為C 3.5 %、Si 2.8%、Mn 0.5%、P 0.03%、S 0.01%、Mo 1.9%, Al 1%，其余為Fe和不可避免的雜質，其余步驟與實施例一相同。
[0023]實施例五
配料步驟中，各組分的質量百分比為C 3.3 %、Si 2.9%、Mn 0.4%、P 0.02%、S 0.02%、Mo 2.0%、A1 0.8%，其余為Fe和不可避免的雜質，其余步驟與實施例一相同。
[0024]本發(fā)明合金鑄鐵玻璃模具口模材料，具有以下性能:線性膨脹系數(shù)(T800°C范圍內，線性膨脹系數(shù)14?16X10_6 1(_1，外表面布氏硬度為160±15耶，金像組織為:內腔工作表面為6?8級的D型石墨，外圓處允許有不超過30%的其他片狀石墨存在。基體為85%以上鐵素體，無游離合金碳化物。所述口模材料的工作表面有一層不小于3mm的致密冷激層。
[0025]在使用本發(fā)明合金鑄鐵玻璃模具口模材料進行口模的噴焊加工時，選定的高溫耐熱合金粉末為NiCrBSi自熔性合金焊粉，采用氧乙炔噴焊，在(T600°C范圍內，焊粉的線性膨脹系數(shù)為14.5?15X10_6 K 本發(fā)明合金鑄鐵材料的在(T600°C范圍內，線性膨脹系數(shù)14?16Χ10_6 K'焊層與材料結合處的硬度為33HRC以上，口模的正常使用壽命達20萬次以上，壽命是目前使用的鑄鐵原材料口模的2倍左右，并且所用原材料成本不高，工藝簡單，后續(xù)機械加工也比較方便。
[0026]本發(fā)明合金鑄鐵玻璃模具口模材料及其制備方法有以下優(yōu)點:
1、采用鑄造的方式，生產口模的毛坯材料，使口模工作表面形成一個3?10mm冷激層，該冷激層相對棒料型材，材質更加致密。
[0027]2、減少開裂:對市場上行業(yè)內常用的高溫耐熱合金粉末做詳細的調查統(tǒng)計，記錄其各種物理性能使用性能，優(yōu)選出廣2種，性價比好的焊粉，用于新開發(fā)出的口模材料的使用。在結合優(yōu)選的焊粉的各項物理性能，特別是線性膨脹系數(shù)，設計出口模用合金鑄鐵的化學成分。使鑄鐵的線性膨脹系數(shù)與耐熱合金焊粉的線性膨脹系數(shù)接近，并且要求設計出的合金鑄鐵材料比焊粉的線性膨脹系數(shù)略高。因為焊層線性膨脹系數(shù)小于基材時焊接產生的熱應力為壓應力，將可以減小熔覆層開裂敏感性。這是目前口模材料焊層開裂的一個主要原因之一。但是材料的線性膨脹系數(shù)也不能過高，因為過高的線性膨脹系數(shù)，本身對口模的工作環(huán)境不利，影響工作的尺寸穩(wěn)定性和精度，影響玻璃瓶的生產。
[0028]以上所述僅為本發(fā)明的實施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書內容所作的等效結構或等效流程變換，或直接或間接運用在其他相關的【技術領域】，均同理包括在本發(fā)明的專利保護范圍內。
【權利要求】
1.一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料，其特征在于，由下列質量百分比的組分組成:C3.3?3.5 %、Si 2.4?2.9%、Mn 0.3?0.5%、Ρ〈0.05%、S < 0.03%、Mo 1.5?2.0%、Al 0.6?0.9%,其余為Fe和不可避免的雜質。
2.根據(jù)權利要求1所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料，其特征在于，0、00°C范圍內，所述口模材料的線性膨脹系數(shù)為14?16Χ10_6 K ―1。
3.根據(jù)權利要求1所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料，其特征在于，所述口模材料的工作表面有一層不小于3mm的致密冷激層。
4.根據(jù)權利要求1所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料，其特征在于，所述口模材料的外表面布氏硬度為160±15HB。
5.根據(jù)權利要求1至4之一所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料，其特征在于，所述口模材料的金像組織為:內腔工作表面為6?8級的D型石墨，外圓處允許有不超過30%的其他片狀石墨存在；基體為85%以上鐵素體,無游離合金碳化物。
6.一種合金鑄鐵玻璃模具口模材料的制備方法，其特征在于，具體步驟包括: (100)造型:在常規(guī)砂型的基礎上，口模內腔工作面，采用與內腔形狀一致的冷鐵進行激冷； (200)配料:將Q12鑄造生鐵、廢鋼、回爐料、硅鐵、錳鐵，鑰鐵和純鋁進行化學分析；然后按所述組分質量百分比稱取原材料，所述組分質量百分比為:C 3.3^3.5 %、Si2.4?2.9%、Mn 0.3?0.5%、Ρ〈0.05%、S < 0.03%, Mo 1.5?2.0%、Al 0.6?1%，其余為 Fe 和不可避免的雜質； (300)熔煉:將按比例稱量好Q12鑄造生鐵、廢鋼和回爐料放入中頻爐中，等上述爐料完全熔化后，再將硅鐵、錳鐵和鑰鐵結晶硅加入中頻爐中，加熱熔化并調節(jié)鐵水溫度至150(Tl530°C，此時加入純鋁顆粒，撒覆蓋劑保溫3飛分鐘左右，出鐵水至澆包； (400)孕育及澆注:將熔化好的鐵水，倒入澆包中，同時隨流加入75SiFe孕育劑，粒度為5?10_，加入量為鐵水總量的0.5% ;倒包完后，再在鐵液表面撒聚渣覆蓋劑，然后經行扒渣，扒渣過后，再在鐵液表面撒聚渣覆蓋劑，等鐵液溫度降至1380°C左右，開始澆注；澆注時，專人擋渣；在澆杯口部和直澆道連接處加一層陶瓷過濾網，防止爐渣進入毛坯內部污染鐵液； (500)退火工藝:將澆注好的鑄鐵毛坯裝入退火爐內，以最快的速度升溫至950°C，保溫8?10小時，然后以25?30°C每小時，冷卻至300°C以下，打開爐門降溫至室溫。
7.根據(jù)權利要求6所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的制備方法，其特征在于，步驟(100)中，所述冷鐵使用前拋丸除銹、除水和油，并且在其表面涂有醇基涂料。
8.根據(jù)權利要求7所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(200)中，所述純招為粒度5mnTl0mm。
9.根據(jù)權利要求6所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的制備方法，其特征在于，(T800°C范圍內，所述口模材料的線性膨脹系數(shù)為14?16Χ10_6 K ―1。
10.根據(jù)權利要求6所述的合金鑄鐵玻璃模具口模材料的制備方法,其特征在于,所述口模材料的工作表面有一層不小于3mm的致密冷激層。
【文檔編號】C22C37/10GK104278193SQ201410480802
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2014年9月19日 優(yōu)先權日:2014年9月19日
【發(fā)明者】唐劍鋒, 錢健, 張全林 申請人:蘇州東海玻璃模具有限公司