CN109504891A - 铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法，所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳3.5‑4.0%，硅1.5‑2.0%，锰＜0.3%，磷<0.1%，硫<0.03%，镁<0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比。本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法在不添加贵重金属元素的前提下，保证了球墨铸铁玻璃模具材质的优良性能，不进行高温石墨化退火的情况下，珠光体不高于15%，铸造工艺操作工艺简单，成本节省，铸造周期缩短。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃模具制造领域，特别是涉及一种铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法。
背景技术
玻璃模具是生产玻璃制品的主要装备，其频繁的与1100℃左右的高温熔融玻璃液接触，作为玻璃制品外形或/及內型轮廓成型的限制作用，同时作为熔融玻璃以与环境进行热交换的媒介，起到至关重要的作用。要求玻璃模具内腔表面具有良好的抗氧化性能和耐高温性能等，藉以延长使其用寿命。
作为核心竞争力之一的玻璃模具材料，玻璃模具行业内，一般，上规模的企业都有自己的铸造车间。当前玻璃模具企业铸造车间，绝大部分都是使用湿型黏土砂造型工艺进行玻璃模具毛坯的铸造，原因在于，第一，该工艺确实适合玻璃模具铸件材质的要求，第二，工艺成熟，成本低。但由于年铸造产量小，所以，玻璃模具企业不会像传统铸造企业一样，大规模进行自动化甚至智能化生产方面的投入，导致大部分玻璃模具企业的铸造车间，设备相对落后。公开文件中，鲜有提及针对玻璃模具毛坯铸造工艺完整过程的描述，特别是玻璃模具铸件毛坯的造型工艺、设备等。玻璃模具行业中，绝大部分公开文献，主要是针对，玻璃模具铸造毛坯工艺过程中的化学成分配比，熔炼工艺过程，且都是通过添加大量贵重合金元素，从而来提高玻璃模具材料的抗氧化性能等各项性能。如“CN 108018481 A”描述“本发明的另一任务在于提供一种高碳当量高强度低应力玻璃模具材料的制备方法，该方法有助于通过内腔冷铁激冷获得大量抗氧化性能优良的D型石墨，并随着激冷能力的减弱逐渐过渡到A型石墨，满足玻璃模具的使用要求；有利于通过Cr元素形成的致密的Cr2O3薄膜提高内腔基体的抗氧化作用，以及Cr元素形成的碳化物提高材料的耐磨性能；有益于通过提高Cu、Ni元素对Cr形成的碳化物的中和作用来提高材料的韧性，以及Cu、Ni对于珠光体片间距的细化作用来提高材料的强度并且增进材料的抛光性能；有便于通过Mo元素固溶强化部分铁素体基体提高材料的高温强度，降低材料在高温中热疲劳循环中产生裂纹源的几率而藉以保障高碳当量高强度低应力玻璃模具材料的技术效果的全面体现。”
由于大量的添加贵重合金元素，一是提高了模具材料的成本，降低了市场竞争力，由于各种合金的添加，增加了材料铸造生产工序操作难度，而且产生了数量不少的珠光体。玻璃模具行业中公认的珠光体基体相较于铁素体基体弊大于利。
同时，目前行业内使用的球墨铸铁玻璃模具毛坯，由于球墨铸铁的糊状凝固方式，导致铸件的壁厚阶梯处，容易存在孤立液相区，从而产生缩孔缩松倾向，一旦有缩孔或者缩松产生，对于后续机械加工中钻垂冷孔影响非常大，钻头容易钻偏或者折断，加工成本上升，效率下降。而且由于缩孔缩松的存在，材料的致密度、连续一致性较差，降低了材料的导热性能，影响玻璃模具上机使用性能。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法，能够在不添加贵重金属元素的前提下，保证球墨铸铁玻璃模具材质的优良性能。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种铁素体球墨铸铁玻璃模具材料，由以下化学元素组成：碳 3.5-4.0%，硅 1.5-2.0%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫<0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比。
为解决上述技术问题，本发明采用的另一个技术方案是：提供一种铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳 3.5-4.0%，硅 1.5-2.0%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫 <0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比；
铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法包括以下步骤：
(10)、浇注系统设计：木模制作及按照设计好的浇注系统进行装配；
(20)、湿型黏土砂造型：采用混制气压微震造型机造型工艺需要的湿型黏土砂，保证湿型黏土砂含水量3-4.5%，紧实率35-45%， 透气性60-110，湿压强度80-120KPa，含泥量10-16%；
(30)、造型：使用气压微震造型机进行造型、下芯、合箱、固定，制得待浇注用的铸型；
(40)、熔炼：依据前述化学成分，定量向熔炼炉内，依次加入废钢及Q10生铁，待废钢和生铁熔化后加入该材料成分的回炉料，并且控制回炉料在加入的生铁中所占的重量百分比为25%-35%之间，铁水温度达到1450-1500℃时，使用碳硅仪进行过程控制，待化学成分调整完成后，进行升温，达到1520℃，后保温五分钟；而后进行孕育及球化处理处理，得到待浇注的球墨铸铁熔液；
(50)、浇注：将待浇注的球墨铸铁熔液浇注到铸型中，浇注过程中，控制浇注起始温度为1420℃，浇注终了温度不低于1300℃；控制每炉铁水从球化开始到浇注结束时间为15分钟以内；
(60)、开箱：浇注完成后，待铸件温度低于350℃，进行开箱落砂，得到球墨铸铁玻璃模具铸态毛坯；
(70)、退火：待球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯冷却至室温；
(80)、退火结束，得到待机械加工用的球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤G采用去应力退火；所述去应力退火的方法包括:
（71）将球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯冷却至250℃以下，开箱落砂，然后装入退火炉中；
（72）以80~100℃/h的速度升温至第一温度范围，所述第一温度范围为960℃-980℃，保温8-10小时；
（73）保温时间结束后，在保温温度从第一温度范围至第二温度范围，所述第二温度范围为780-800℃，以80~100℃/h进行降温；
（74）在第二温度范围-740℃之间，以＜15℃/h进行缓慢降温；
（75）740℃-350℃温度区间，以＜25℃/h进行降温；
（76）350℃-250℃温度区间，以＜40℃/h进行降温；
（77）250℃出炉，冷却至室温。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（40）中使用碳硅仪进行过程控制，主要是控制硅的含量，如果硅的含量在范围内就不用调整，如果偏上限，即加入废钢进行调整，如果偏下限即加入硅铁进行调整。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（50）中所使用的铸型包括浇注系统、毛坯型腔、外冷铁和成型冷铁，所述浇注系统和毛坯型腔连通，所述外冷铁位于所述毛坯型腔的外部，所述成型冷铁位于所述毛坯型腔的内部。
在本发明一个较佳实施例中，所述浇注系统包括依次连通的直浇道、过滤网、横浇道和内浇道，所述内浇道和所述毛坯型腔连通，所述浇注系统还包括冒口，所述冒口的底座位于所述横浇道和内浇道的连接处。
在本发明一个较佳实施例中，铁水在所述浇注系统流通过程如下：铁水从所述直浇道进入后，经所述过滤网，球化孕育过程中产生的渣，在所述过滤网处挡住，纯净的铁水，经过所述横浇道，再进入所述冒口的底座区域，后平缓从所述内浇道进入所述毛坯型腔。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（20）中，保证湿型黏土砂含水量3-4.5%，紧实率35-45%， 透气性60-110，湿压强度80-120KPa，含泥量10-16%。
本发明的有益效果是：本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法具有以下优点：
1、在不添加贵重金属元素的前提下，保证了球墨铸铁玻璃模具材质的优良性能。
2、避免了高温石墨化退火，费工耗时，增加环境负担，即达到了铸态下珠光体不大于15%的行业使用要求。
3、针对玻璃模具的形状设计出专用冷铁，一是用于成型内腔及外圆，二是来改变球墨铸铁的凝固次序，保证了球墨铸铁玻璃模具铸件的材料连续性和致密性，铸件不存在缩孔、疏松不良缺陷。
4、针对球墨铸铁铸态存在应力的情况，可进行去应力退火工艺。
附图说明
图1是本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法所采用的应力退火曲线图；
图2是本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法所使用的浇注系统的一种优选实施例的结构示意图；
附图中各部件的标记如下：11-直浇道、12-过滤网、13-横浇道、14-内浇道、15-冒口、2-毛坯型腔、3-外冷铁、4-成型冷铁。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例一
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳 3.6%，硅 1.6%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫 <0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比；
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法包括以下步骤：
A、浇注系统设计，木模制作及按照设计好的浇注系统进行装配。
B、混制气压微震造型机（俗称蹦蹦机）造型工艺需要的湿型黏土砂，保证湿型黏土砂含水量3-4.5%，紧实率35-45%， 透气性60-110， 湿压强度80-120KPa，含泥量10-16%。
C、使用气压微震造型机进行造型，下芯（成型冷铁），合箱，固定，制得待浇注用的铸型。
D、熔炼，依据前述化学成分，定量向熔炼炉内，依次加入废钢及Q10生铁，待废钢和生铁熔化后加入回炉料（该材料成分的回炉料），并且控制回炉料在加入的生铁中所占的重量百分比为25%-35%之间。铁水温度达到1450-1500℃时，使用碳硅仪进行过程控制，主要是控制硅的含量，如果硅的含量在范围内就不用调整，如果偏上限，即加入废钢进行调整，如果偏下限即加入，硅铁进行调整，待化学成分调整完成后，进行升温，达到1520℃，后保温五分钟。而后进行孕育及球化处理处理，得到待浇注的球墨铸铁熔液；
成分中的锰，磷，硫是国标生铁和废钢中，不可避免带入的，并非化学成分设计时，主动加入的。
E、浇注，将待浇注的球墨铸铁熔液浇注到前述铸型中。浇注过程中，控制浇注起始温度为1420℃，浇注终了温度不低于1300℃。目的是避免，浇注前期，温度过高，导致成型冷铁进铁水口，局部高温氧化，避免，浇注后期由于铁水温度不够，成型冷铁导热率较湿型黏土砂远远高，而在铸件与成型冷铁接触面形成冷隔等缺陷。控制每炉铁水从球化开始，到浇注结束时间为，15分钟以内，目的是防止球化及孕育衰退，导致球化不良。
F、浇注完成后，待铸件温度低于350℃，进行开箱落砂。得到球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯。
G、待球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯装入退火炉，进行去应力退火。退火工艺为：
（1）将球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯冷却至250℃以下，开箱落砂，然后装入退火炉中；
（2）以80~100℃/h的速度升温至第一温度范围，所述第一温度范围为960℃-980℃，保温8-10小时；
（3）保温时间结束后，在保温温度从第一温度范围至第二温度范围，所述第二温度范围为780-800℃，以80~100℃/h进行降温；
（4）在第二温度范围-740℃之间，以＜15℃/h进行缓慢降温；
（5）740℃-350℃温度区间，以＜25℃/h进行降温；
（6）350℃-250℃温度区间，以＜40℃/h进行降温；
（7）250℃出炉，冷却至室温。
H、退火结束，得到待机械加工用的球墨铸铁毛坯。
实施例二
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳 3.8%，硅 1.8%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫 <0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比；
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法包括以下步骤：
A、浇注系统设计，木模制作及按照设计好的浇注系统进行装配。
B、混制气压微震造型机造型工艺需要的湿型黏土砂，保证湿型黏土砂含水量3-4.5%，紧实率35-45%， 透气性60-110， 湿压强度80-120KPa，含泥量10-16%。
C、使用气压微震造型机进行造型，下芯，合箱，固定，制得待浇注用的铸型。
D、熔炼，依据前述化学成分，定量向熔炼炉内，依次加入废钢及Q10生铁，待废钢和生铁熔化后加入回炉料（该材料成分的回炉料），并且控制回炉料在加入的生铁中所占的重量百分比为25%-35%之间。铁水温度达到1450-1500℃时，使用碳硅仪进行过程控制，主要是控制硅的含量，如果硅的含量在范围内就不用调整，如果偏上限，即加入废钢进行调整，如果偏下限即加入，硅铁进行调整，待化学成分调整完成后，进行升温，达到1520℃，后保温五分钟。而后进行孕育及球化处理处理，得到待浇注的球墨铸铁熔液。
E、浇注，将待浇注的球墨铸铁熔液浇注到前述铸型中。浇注过程中，控制浇注起始温度为1420℃，浇注终了温度不低于1300℃。控制每炉铁水从球化开始，到浇注结束时间为，15分钟以内。
F、浇注完成后，待铸件温度低于350℃，进行开箱落砂，得到球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯。
G、待球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯冷却至室温。
H、退火结束，得到待机械加工用的球墨铸铁毛坯。
实施例三
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳 3.5%，硅 2.0%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫 <0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比；所述铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法和实施例二相同。
实施例四
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳 4.0%，硅 1.5%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫 <0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比；所述铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法和实施例一相同。
本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法，除了硅铁这种常规合金外，并无另外加任何其他合金元素（锰元素为Q10生铁及废钢中自带，并非人为加入），大大节省了铸件材料的成本。更重要的是由于合金元素量少，铸件在浇注系统内自然冷却到350℃以后，再开箱，铸态下珠光体数量不超过15%，无需进行920℃以上的高温石墨化退火。视具体铸件形状的复杂程度及铸件的实际情况，可以选择进行去应力退火，或者不退火。
请参阅图2，本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法中使用到的铸型包括浇注系统、毛坯型腔2、外冷铁3和成型冷铁4，所述浇注系统和毛坯型腔2连通，所述外冷铁3位于所述毛坯型腔2的外部，所述成型冷铁4位于所述毛坯型腔2的内部。
所述浇注系统包括直浇道11、过滤网12、横浇道13、内浇道14和冒口15。所述直浇道11、所述过滤网12、所述横浇道13和所述内浇道14依次连通，所述内浇道14和所述毛坯型腔2连通，所述冒口15的底座位于所述横浇道13和内浇道14的连接处。
铁水在所述浇注系统流通过程如下：铁水从所述直浇道进入后，经所述过滤网，球化孕育过程中产生的渣，在所述过滤网处挡住，纯净的铁水，经过所述横浇道，再进入所述冒口的底座区域，后平缓从所述内浇道进入所述毛坯型腔。
虽然球墨铸铁铁水，是以糊状方式凝固的，但是由于成型冷铁和阶梯处的外冷铁的存在，可以改变该浇注系统的凝固次序。保证了，浇注系统内部的凝固次序为铸件先凝固，接着内浇道凝固，最后是补缩冒口凝固，铸件内不存在孤立液相线，从而不存在缩孔、疏松。保证了铸件的质量。
本发明铁素体球墨铸铁玻璃模具材料及模具的制备方法，首先，在不添加贵重金属元素的前提下，保证了球墨铸铁玻璃模具材质的优良性能，不进行高温石墨化退火的情况下，珠光体不高于15%，铸造工艺操作工艺简单，成本节省，铸造周期缩短。其次，通过设置内腔和外圆成型冷铁的方法，改变球墨铸铁的凝固次序，保证了球墨铸铁玻璃模具铸件的材料连续性和致密性，铸件不存在缩孔、疏松不良缺陷，解决了球墨铸铁铸件容易出现缩孔、疏松，影响机械加工，影响上机使用的情况。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (8)
1.一种铁素体球墨铸铁玻璃模具材料，其特征在于，由以下化学元素组成：
碳 3.5-4.0%，
硅 1.5-2.0%，
锰 ＜0.3%，
磷 <0.1%，
硫 <0.03%，
镁 <0.08%，
其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；
以上百分比为质量百分比。
2.一种铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述铁素体球墨铸铁玻璃模具材料由以下化学元素组成：碳 3.5-4.0%，硅 1.5-2.0%，锰 ＜0.3%，磷 <0.1%，硫 <0.03%，镁 <0.08%，其余为铁，及其他无法避免的杂质元素；以上百分比为质量百分比；
所述铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法包括以下步骤：
(10)、浇注系统设计：木模制作及按照设计好的浇注系统进行装配；
(20)、湿型黏土砂造型：采用混制气压微震造型机造型工艺需要的湿型黏土砂；
(30)、造型：使用气压微震造型机进行造型、下芯、合箱、固定，制得待浇注用的铸型；
(40)、熔炼：依据前述化学成分，定量向熔炼炉内，依次加入废钢及Q10生铁，待废钢和生铁熔化后加入该材料成分的回炉料，并且控制回炉料在加入的生铁中所占的重量百分比为25%-35%之间，铁水温度达到1450-1500℃时，使用碳硅仪进行过程控制，待化学成分调整完成后，进行升温，达到1520℃，后保温五分钟；而后进行孕育及球化处理处理，得到待浇注的球墨铸铁熔液；
(50)、浇注：将待浇注的球墨铸铁熔液浇注到铸型中，浇注过程中，控制浇注起始温度为1420℃，浇注终了温度不低于1300℃；控制每炉铁水从球化开始到浇注结束时间为15分钟以内；
(60)、开箱：浇注完成后，待铸件温度低于350℃，进行开箱落砂，得到球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯；
(70)、退火：待球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯冷却至室温；
(80)、退火结束，得到待机械加工用的球墨铸铁毛坯。
3.根据权利要求2所述的铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述步骤（70）采用去应力退火；所述去应力退火的方法包括:
（71）将球墨铸铁玻璃模具铸件毛坯冷却至250℃以下，开箱落砂，然后装入退火炉中；
（72）以80~100℃/h的速度升温至第一温度范围，所述第一温度范围为960℃-980℃，保温8-10小时；
（73）保温时间结束后，在保温温度从第一温度范围至第二温度范围，所述第二温度范围为780-800℃，以80~100℃/h进行降温；
（74）在第二温度范围-740℃之间，以＜15℃/h进行缓慢降温；
（75）740℃-350℃温度区间，以＜25℃/h进行降温；
（76）350℃-250℃温度区间，以＜40℃/h进行降温；
（77）250℃出炉，冷却至室温。
4.根据权利要求2所述的铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述步骤（40）中使用碳硅仪进行过程控制，主要是控制硅的含量，如果硅的含量在范围内就不用调整，如果偏上限，即加入废钢进行调整，如果偏下限即加入硅铁进行调整。
5.根据权利要求2所述的铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述步骤（50）中所使用的铸型包括浇注系统、毛坯型腔、外冷铁和成型冷铁，所述浇注系统和毛坯型腔连通，所述外冷铁位于所述毛坯型腔的外部，所述成型冷铁位于所述毛坯型腔的内部。
6.根据权利要求5所述的铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述浇注系统包括依次连通的直浇道、过滤网、横浇道和内浇道，所述内浇道和所述毛坯型腔连通，所述浇注系统还包括冒口，所述冒口的底座位于所述横浇道和内浇道的连接处。
7.根据权利要求6所述的铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，铁水在所述浇注系统流通过程如下：铁水从所述直浇道进入后，经所述过滤网，球化孕育过程中产生的渣，在所述过滤网处挡住，纯净的铁水，经过所述横浇道，再进入所述冒口的底座区域，后平缓从所述内浇道进入所述毛坯型腔。
8.根据权利要求1所述的铁素体球墨铸铁玻璃模具的制备方法，其特征在于，所述步骤（20）中，保证湿型黏土砂含水量3-4.5%，紧实率35-45%， 透气性60-110，湿压强度80-120KPa，含泥量10-16%。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112410655A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | 清华大学 | 高导热高韧性球墨铸铁及其制备方法 |
Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150112A (en) * | 1980-04-23 | 1981-11-20 | Yutaka Kawano | Preparation of spherical graphite cast iron |
| US5346561A (en) * | 1992-02-27 | 1994-09-13 | Hitachi Metals, Ltd. | Spheroidal graphite cast iron member having improved mechanical strength hand method of producing same |
| CN101555566A (zh) * | 2009-05-11 | 2009-10-14 | 苏州东方枫晟科技有限公司 | 一种合金铸铁玻璃模具材料 |
| CN101585078A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 上海华新合金有限公司 | 机车铸态高韧性球铁轴承盖铸造方法 |
| CN101775532A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-07-14 | 江苏一汽铸造股份有限公司 | 一种无稀土铁素体球铁及其制备方法 |
| CN103060671A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-04-24 | 江苏一汽铸造股份有限公司 | 铁素体球墨铸铁及其制备 |
| CN103205624A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-07-17 | 常熟建华模具科技股份有限公司 | 铁素体基体的石墨铸铁玻璃模具及其制备方法 |
| CN104278193A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-14 | 苏州东海玻璃模具有限公司 | 一种合金铸铁玻璃模具口模材料及其制备方法 |
| CN105838978A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-10 | 苏州东海玻璃模具有限公司 | 一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法 |
| CN106077421A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-11-09 | 苏州东海玻璃模具有限公司 | 一种重力铸造用型砂及其配制工艺 |
| CN106636878A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-10 | 溧阳市万盛铸造有限公司 | 一种曲轴箱铸件生产工艺 |
| CN106623806A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-10 | 溧阳市万盛铸造有限公司 | 一种铸件铸造工艺 |
-
2018
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Patent Citations (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56150112A (en) * | 1980-04-23 | 1981-11-20 | Yutaka Kawano | Preparation of spherical graphite cast iron |
| US5346561A (en) * | 1992-02-27 | 1994-09-13 | Hitachi Metals, Ltd. | Spheroidal graphite cast iron member having improved mechanical strength hand method of producing same |
| CN101585078A (zh) * | 2008-05-23 | 2009-11-25 | 上海华新合金有限公司 | 机车铸态高韧性球铁轴承盖铸造方法 |
| CN101555566A (zh) * | 2009-05-11 | 2009-10-14 | 苏州东方枫晟科技有限公司 | 一种合金铸铁玻璃模具材料 |
| CN101775532A (zh) * | 2009-12-29 | 2010-07-14 | 江苏一汽铸造股份有限公司 | 一种无稀土铁素体球铁及其制备方法 |
| CN103060671A (zh) * | 2013-01-28 | 2013-04-24 | 江苏一汽铸造股份有限公司 | 铁素体球墨铸铁及其制备 |
| CN103205624A (zh) * | 2013-04-16 | 2013-07-17 | 常熟建华模具科技股份有限公司 | 铁素体基体的石墨铸铁玻璃模具及其制备方法 |
| CN104278193A (zh) * | 2014-09-19 | 2015-01-14 | 苏州东海玻璃模具有限公司 | 一种合金铸铁玻璃模具口模材料及其制备方法 |
| CN106077421A (zh) * | 2016-06-01 | 2016-11-09 | 苏州东海玻璃模具有限公司 | 一种重力铸造用型砂及其配制工艺 |
| CN105838978A (zh) * | 2016-06-06 | 2016-08-10 | 苏州东海玻璃模具有限公司 | 一种器皿类双开模玻璃模具材料及其制备方法 |
| CN106636878A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-10 | 溧阳市万盛铸造有限公司 | 一种曲轴箱铸件生产工艺 |
| CN106623806A (zh) * | 2017-01-19 | 2017-05-10 | 溧阳市万盛铸造有限公司 | 一种铸件铸造工艺 |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| 王邦杰等: "《实用模具材料手册》", 30 June 2014, 长沙：湖南科学技术出版社 * |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112410655A (zh) * | 2020-11-11 | 2021-02-26 | 清华大学 | 高导热高韧性球墨铸铁及其制备方法 |
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