V法造型工艺铸造生产玻璃模具毛坯的方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及玻璃模具铸件铸造技术领域，具体涉及一种V法造型工艺铸造生产玻 璃模具毛坯的方法。
【背景技术】
[0002] 玻璃模具是日用玻璃制品生产过程中的重要组成部分，是玻璃制品成型的关键要 素之一。日用玻璃制品因其具有良好的化学稳定性，不与其盛装物发生化学反应，同时因其 用1500°C以上高温融化的玻璃原料制成并可以反复融化再利用，被国际上视为最安全环保 的食品及药品包装材料。近年来，随着我国居民生活水平的不断提高，对于日用玻璃制品的 需求也越来越大。在玻璃制品产量逐年增大的同时，由于人们对于玻璃制品的质量要求越 来越高，玻璃制品生产企业的成型工艺及设备越来越先进，玻璃制品的生产成型速度也越 来越快，这就对制作玻璃模具的金属材质提出了更高的要求。
[0003] 在日用玻璃瓶罐、器皿等玻璃制品的制作过程中，无论采取哪种成型方法，运用何 种成型设备，对于制作玻璃模具的材质要求都是一样的苛刻。因为玻璃原料的熔融温度在 1400~1600°C之间，玻璃液从窑炉的料道进入模具的温度在900~1100°C左右，在成型 及初型模具内停留的成型时间一般在5~60秒之间，玻璃制品的出模温度一般在500~ 600°C之间，所以玻璃模具内腔需要长时间、不间断地处于600~800°C的高温工作状态下， 并且由于行列式制瓶机上的垂直冷却机构需要对模具进行强制散热降温，这样工作状态下 的玻璃模具就需承受400~500°C的温差。这就要求制作玻璃模具的金属材质具备导热性 好、耐高温、耐腐蚀、抗氧化及耐热疲劳性能优越；同时由于玻璃成型工艺及模具加工制作 的要求，还得具备组织致密均匀，易于机械加工的特点；因为如果模具材质过硬，将造成加 工维修困难，精度难以保证的问题。而传统的玻璃模具毛坯铸造工艺已经落后，现今国内日 用玻璃瓶罐制品行业，因产品价格受到大众消费能力的制约，还无法接受造价高昂的铜合 金玻璃模具。当务之急是如何通过造型工艺的改进升级，配合铸造材料中合金元素的合理 配比和添加，来提高铸造水平和铸件质量，获得最适合于生产日用玻璃瓶罐制品的耐热合 金铸铁模具材料。
[0004] V法造型工艺最早起源于日本，70年代初传入欧美等发达国家，普遍应用于生产 大尺寸、结构相对简单的铸铁浴盆、铁锅片、阀类铸件等。因其利用塑料薄膜抽真空使干砂 成型，所以被称作第三代造型法，即物理造型法；因其采用干砂反复利用，不添加任何固化 剂等化工辅料，是一种节能环保的铸造工艺。目前国内已有很多铸造厂家采用V法造型工 艺生产结构简单的大型铸件，也有使用呋喃树脂砂造型工艺，生产结构比较复杂的较大型 铸件。但是在针对应客户订单需求加工定做的多品种、小批量且外形尺寸复杂、内腔形状 各异的小型玻璃制品模具毛坯的铸造生产中，由于玻璃模具铸件尺寸普遍较小，一般单片 模具毛坯重量在5-15kg之间；呋喃树脂砂制芯在浇铸时瞬间发气量过高，极易在模具毛坯 的关键部位产生气孔、针孔类缺陷；在浇铸球墨铸铁玻璃模具铸件时还可能出现表面因渗 硫或渗碳造成铸件球化不良或增碳现象，直接影响铸件质量。此外采用树脂砂芯在浇铸时 会产生刺激性气味及一些有害气体发生，CO气体发生量较大，会造成一定的环境污染。而 采用消失模实型铸造工艺生产玻璃模具铸件毛坯，虽然可实现精确成型并大大减少加工余 量，但因其工艺复杂精细、工艺规程控制管理严密，国内外在玻璃模具毛坯铸造生产中还鲜 有成功的案例。
【发明内容】
[0005] 本发明提供了一种V法造型工艺铸造生产玻璃模具毛坯的方法，以解决现有技术 存在的加工精度差、工艺复杂和不环保的问题。
[0006] 本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
[0007] 一种V法造型工艺铸造生产玻璃模具毛坯的方法，具体工艺步骤如下：
[0008] 1)采用耐热合金铸铁材料铸造玻璃模具毛坯；
[0009] 2)按模具毛坯形状尺寸在可替换型板芯上组装铝合金模芯并修芯；
[0010] 3)在真空砂箱的上砂箱及下砂箱内分别放置可替换型板芯，；
[0011] 4)用厚度0.IOmm的V法铸造EVA膜覆膜并烤模；
[0012] 5)在覆膜后的型板及模芯上均匀喷涂0. 3-0. 8mm厚的V法铸造专用醇基涂料；
[0013] 6)雨淋加砂器加砂并由电控气囊弹簧振实台将型砂振实；
[0014] 7)砂箱背膜覆普通聚乙烯薄膜；
[0015] 8)抽真空使砂箱负压保持在0. 06Mpa然后将上下砂箱移至浇注区域合箱，完成铸 型；
[0016] 9)铸件浇注，浇铸时真空负压控制在0.06Mpa;铁水出炉温度1540-1550°C，浇铸 温度控制在1370-1390°C，每箱浇注时间控制在50s以内，浇注后真空负压不低于0. 04Mpa 保持半小时后停止真空抽气；
[0017] 10)停抽真空1小时后开箱落砂，然后铸件清理；
[0018] 11)铸件清理出来并砸掉水冒口及浇道部分，然后整齐摆放在回火电炉的炉膛内， 退火温度为910~950°C，保温时间4~7小时，保温后随炉缓冷（30~25°C /小时）到 400 °C出炉空冷。
[0019] 上述步骤（1)中耐热合金铸铁的化学成分为：C 3.3%~3.8%、Si 1.9%~ 2. 5%、Mn 0? 5%~0? 6%、P 0? 06%~0? 07%、S 0? 02%~0? 03%、Mo 0? 5%~0? 9%、V 0? 1%~0? 2%、Ti 0? 2%~0? 4%、Cr 0? 1%~0? 2%、Mg 0? 002%~0? 004%、Cu 0? 1%~ 0? 2%、Zn 0? 003%~0? 004%、A1 0? 03%~0? 04%、Ni 0? 4%~0? 6%，其余为 Fe。
[0020] 本发明通过工艺控制和炉前孕育处理，添加Mo、V、Ti、Cr、Cu、Al等合金元素及采 用激冷铁芯等方法获得了毛坯内腔部位石墨形态为D型，毛坯外型其他部位为A型的模具 毛坯。A型石墨形态结构具有良好的静态和动态强度，具有更高的热导率且加工性能稳定； 而D型石墨形态结构具有更好的致密性和抗拉强度，更加耐磨、耐热，抗氧化和抗热疲劳性 能显著提高；这种关键部位不同石墨形态结构的模具毛坯，正是最适用于玻璃瓶罐成型工 艺的玻璃模具毛坯。
【具体实施方式】
[0021] 一种V法造型工艺铸造生产玻璃模具毛坯的方法，具体工艺步骤如下：
[0022] 1)毛坯材质：采用本公司自主研发的牌号为AD-VTFe-20-F的耐热合金铸铁材 料铸造玻璃模具毛坯，所述耐热合金铸铁的化学成分为：C 3. 3 %~3. 8%、Si 1.9 %~ 2. 5%、Mn 0? 5%~0? 6%、P 0? 06%~0? 07%、S 0? 02%~0? 03%、Mo 0? 5%~0? 9%、V 0? 1%~0? 2%、Ti 0? 2%~0? 4%、Cr 0? 1%~0? 2%、Mg 0? 002%~0? 004%、Cu 0? 1%~ 0? 2%、Zn 0? 003%~0? 004%、A1 0? 03