CN1390794A - 玻璃器皿成形模具及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
在熔融材料的制备和模具体铸塑的过程中，通过在模具的微观结构中致密石墨的形成来选择控制镍抗蚀球墨铸铁玻璃器皿成形坯料模具和吹模的导热性。特别是，对于根据ASTM－A439－84的D5型镍抗蚀球墨铸铁，通过将铸铁组分中镁和硫的含量减少到0.01至0.04重量％的镁和0.00至0.01重量％的硫的范围，同时在铸铁组分中加入0.10至0.25重量％的钛，在模具体的铸塑微观结构中选择形成致密石墨。鉴于在铸塑球墨铸铁微观结构中致密石墨的形成一般认为不适合玻璃容器的成形模具，现已发现少量但可测量的石墨形成带来选择修整模具体导热特性的机会。
Description
本发明涉及玻璃器皿的成形机械，特别是涉及一种玻璃器皿成形模具及其制造方法，其中处理该模具材料的微观结构以获得所需的传热特性。
技术背景和发明目的
近来玻璃容器加工工业使用所谓的行列式制瓶机。这类机械包括许多分离或独立的制造单元，其中的每一个具有多种操作机构，用于将进料或熔融的玻璃坯料转化成中空的玻璃容器同时通过机械单元的连续工段输送玻璃容器。每一个机械单元一般包括：一个或多个坯料模具，在其中用吹气或加压操作初始形成玻璃坯料，一个或多个翻转臂用于将所述坯料输送到吹模中，在其中将容器吹塑成最终的形态，用于将成形的容器移动到障热板上的夹具，和用于将成形的容器从障热板输送到机械传送带上的旋转脱除机构。美国专利US4362544中包括吹塑和吹塑以及加压和吹塑的两种玻璃器皿成形方法的背景技术的讨论，而且公开一种适合这两种方法的电动气动行列式制瓶机。过去，一般通过将空气直接通入其上或者通过模具件来冷却玻璃器皿成形机的坯料模和吹模。例如，美国专利US3887350和4142884中已经提出，直接将液体例如水通过模具部分以改善热的排放。
用于优质玻璃器皿制造的模具材料必须具有下述特性：良好的耐磨性，防裂纹的良好耐热循环性，良好的机械性能，良好的玻璃分离特性，易于切削性，易于修整，和经济可行性。球墨铸铁，定义为在铁中微观结构的游离石墨是球形的，已经被提出用作制造玻璃器皿的模具材料，其中希望得到降低的导热性(与灰口铸铁比较)。玻璃器皿的特殊的例子，例如美容和医药所用的瓶子，是在模具设备中仅需要少量除热的容器，一般使用球墨铸铁作为模具材料。然而，由于它的降低的热传递和耐热循环特性，球墨铸铁不能用于大容器例如啤酒瓶模具的制造。已经提出将镍抗蚀球墨铸铁用作玻璃器皿的制造。镍抗蚀球墨铸铁中增加的镍含量有助于改善玻璃分离特性。然而，标准的奥氏体镍抗蚀球墨铸铁不能表现出所需的导热性和防裂纹的耐热循环性。
EP1084994 A2，于2001年3月21日公开了可将奥氏体镍抗蚀球墨铸铁构成用于行列式玻璃器皿成形机械的一个或多个模具体(坯料模具或吹模)。这种球墨铸铁是根据ASTM-A439-84标准优选的D型镍抗蚀球墨铸铁，而对工艺的改良是增加硅和钼的含量。D2-C型铸铁是一个公开的实施例。硅含量优选超过3.0重量％，最优选的是4.20±0.20重量％。钼含量优选超过0.5重量％，最优选的是0.70±0.1重量％。增加的硅含量降低了模具材料的导热性。增加的钼含量改善了抗裂纹的耐热循环性。在镍抗蚀材料中增加的镍含量改善了玻璃分离特性。该申请的奥氏体球墨铸铁组合物还产生所需的耐磨和其他机械性能，易于切削和修整，以及所需的经济可行性。奥氏体球墨铸铁还带来比灰口铸铁更稳定的微观结构，例如可达到1400°F的温度。
根据现有技术，设计行列式玻璃器皿成形机械的坯料模具和吹模相互间是完全不同的，在模具工作的不同条件下以获得最需要的热学和其他性能。本发明的目的是提供一种能够用作行列式玻璃器皿成形机械的坯料模具和吹模的材料，在浇铸模具体之前通过选择修整地处理金属组分，使得在制造时刻修整模具的传热性能。
发明概述
在模具体熔融和铸塑的制备过程中，通过在模具微观结构中致密石墨的形成，有选择地控制镍抗蚀铸铁玻璃器皿成形坯料模具和吹模的导热性。根据ASTM-A439-84使用D5型镍抗蚀铸铁，通过控制在铸铁组成中镁和硫的含量在0.01至0.04重量％的镁和0.00至0.01重量％的硫的范围，同时在铸铁组成中加入0.10至0.25重量％的钛，在模具体的铸塑微观结构中专门选择形成致密石墨。鉴于在铸塑易延伸微观结构时形成致密石墨一般认为不适合玻璃容器的成形模具，已经发现少量但可测量的石墨的形成带来一种选择修整模具体导热特性的机会。
本发明优选实施方案的一种用于玻璃器皿成形机械的模具包括一种奥氏体镍抗蚀致密石墨球墨铸铁，它具有0.01至0.04重量％范围的镁，0.00至0.01重量％范围的硫，和0.10至0.25重量％范围的钛。在本发明的优选实施方案中，奥氏体(D5型)镍抗蚀致密石墨球墨铸铁具有可表现出或可测量的40重量％或更多量的致密石墨，也就是说至少40重量％的石墨是致密的形状而不是球状。本发明优选的实施方案基本上包含1.50至2.40重量％的碳，1.00至2.80重量％的硅，0.50至1.00重量％的锰，0.00至0.10重量％的磷，34.0至36.0重量％的镍，0.00至0.10重量％的铬，0.00至0.80重量％的钼，0.01至0.04重量％的镁，0.00至0.01重量％的硫，0.01至0.25重量％的钛，和余量的铁。
在本发明优选实施方案的一种制造用于玻璃器皿成形机械的模具的方法包括根据ASTM-A439-84铸塑D5型奥氏体镍抗蚀球墨铸铁模具的步骤，同时通过选择控制镁的含量在0.01至0.04重量％的范围，硫的含量在0.00至0.01重量％的范围，和钛的含量在0.10至0.25重量％的范围来选择控制模具的导热性。在模具成形过程中选择修整模具材料的传热特性允许坯料模具和吹模两者实行相同的基材料，同时带来了机会，使每种模具类型按照使用时的特殊需要选择修整导热特性的机会。
优选实施方案详述
用于玻璃器皿成形机械的模具体是由本发明优选实施方案的奥氏体镍抗蚀球墨铸铁构成。镍抗蚀球墨铸铁是一种具有高镍含量的球墨铸铁。根据ASTM-A439-84的D5型镍抗蚀球墨铸铁具有下述的组成：1.50至2.40重量％的碳，1.00至2.80重量％的硅，0.05至1.00重量％的锰，0.00至0.80重量％的磷，34.0至36.0重量％的镍，0.00至0.10重量％的铬，0.00至0.80重量％的钼，大约0.03至0.06重量％的镁，大约0.01重量％的硫，和余量的铁。根据本发明，铸塑前在熔融或“炽热”的材料中镁和硫的含量减少到0.01至0.04重量％的镁和0.00至0.01重量％的硫，而在熔融或“炽热”的材料中加入钛以使钛的含量在0.10至0.25重量％的范围内。镁含量的降低提高了石墨结构变成致密而不是球状的趋势。同样，硫含量的降低提高了致密石墨的形成。钛的加入提高了确保致密的而不是球状的石墨的趋势，同时有助于致密石墨的形成。必须控制这三种元素以确保微观结构的重现性。
因此，本发明的模具体的组成是：1.50至2.40重量％的碳，1.00至2.80重量％的硅，0.50至1.00重量％的锰，0.00至0.08重量％的磷，34.0至36.0重量％的镍，0.00至0.10重量％的铬，0.00至0.80重量％的钼，0.01至0.04重量％的镁，0.00至0.01重量％的硫，0.01至0.25重量％的钛，和余量的铁。镁和硫含量的降低和钛的加入，在模具体的微观结构中产生致密石墨。铸塑前在熔融或“炽热”的材料中通过控制镁、硫和钛的含量来选择控制模具微观结构中致密石墨的含量。因此，能够使用相同基材料作为熔体制作坯料模或吹模两者，通过选择控制镁、硫和钛的含量使坯料模或吹模两模具修整其导热特性。
现已公开一种模具和模具制造的方法，它们完全满足预先阐明的目的和任务。特别是，在奥氏体镍抗蚀球墨铸铁中同时选择镁和硫含量的降低以及钛的加入，通过在模具的铸塑微观结构中致密石墨的形成对模具体提供了选择控制其导热特性。因此，能够使用相同基材的镍抗蚀铸塑球墨铸铁用于坯料模或吹模，通过这些微量组分的选择控制而修整导热特性。本领域技术人员自己可以轻易地对模具及其制造方法作出改进和变化。本发明有意拥有落入待批权利要求精神范围的所有这些改进和变化。
Claims (4)
1.一种用于玻璃器皿成形机械的模具，包含奥氏体(D5型)镍抗蚀球墨铸铁，该铸铁具有0.01至0.04重量％的镁，0.00至0.01重量％的硫和0.01至0.25重量％的钛。
2.如权利要求1所述的用于玻璃器皿成形机械的模具，该模具具有可表现量的致密石墨的微观结构，基本上由1.50至2.40重量％的碳，1.00至2.80重量％的硅，0.50至1.00重量％的锰，0.00至0.08重量％的磷，34.0至36.0重量％的镍，0.00至0.10重量％的铬，0.00至0.80重量％的钼，0.01至0.04重量％的镁，0.00至0.01重量％的硫，0.01至0.25重量％的钛，和余量的铁组成。
3.如权利要求2所述的模具，其中在所述微观结构中至少40％的石墨是致密石墨。
4.一种制造用于玻璃器皿成形机械的模具的方法，包括的步骤是：
(a)根据ASTM-A439-84铸塑奥氏体D5型镍抗蚀球墨铸铁，和
(b)在所述的步骤(a)中通过选择地控制模具中镁的含量在0.01至0.04重量％的范围，硫的含量在0.00至0.01重量％，和钛的含量在0.01至0.25重量％，来选择控制模具的导热性。
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