[发明专利]玻璃模具双金属口模及其制备方法

说明书

一种玻璃模具双金属口模及其制备方法，步骤：用清洗溶剂对铜合金基体及镍基合金块的表面进行清洗并烘干，得到清洁的铜合金基体和镍基合金块；将清洁的铜合金基体及镍基合金块引入舱室内，将镍基合金块朝向铜合金基体的内腔一侧的镍基合金块外圆面与内腔的表面贴触，接着对舱室抽真空并加热，同时以扩散焊接方式对镍基合金块腔施加朝向内腔方向的压力且保压，使镍基合金块以独立的部件通过扩散焊接方式结合于铜合金基体的内腔且与铜合金基体构成一体。使镍基合金块的耐高温、抗氧化、抗蠕变、抵抗瞬间时热冲击及耐磨性能得到全面体现，满足玻璃机械成型机的高机速要求；保障铜合金基体及镍基合金块各自的优势，降低操作强度，节省贵金属材料。

技术领域

本发明属于玻璃模具及其制备技术领域，具体涉及一种玻璃模具双金属口模，并且还涉及其制备方法。

背景技术

如业界所知，玻璃模具是制造玻璃容器的重要装备，而口模又是玻璃模具组件中控制玻璃容器口部成型的重要部件，由于口模的内腔（习惯称口模腔）与口环、套筒和冲头等配合，而外部即背对内腔的一侧又与初模相配合，因此在成套玻璃模具的所有部件中，口模的配合面堪称是最多的，并且精度要求严苛，结构相对复杂。又，由于在玻璃容器的制造过程中，玻璃熔体在温度只有在自1000℃降至600℃左右时才能保证玻璃坯料即玻璃容器雏形从初模中取出，经倒立和翻转（通常为180°）而运送到成型模成型，在该过程中必须保证玻璃容器雏形在自身的重量下（自重力下）不能出现变形，因此要求口模具有良好的导热性而藉以使玻璃熔体迅速冷却；同时要求口模的内腔具有优异的冷热交替的耐疲劳性能和耐磨性能，更具体地讲，由于口模长期在1000-600℃之间承受着温度交替的影响，因此要求其材质具有较强的抗氧化性能以及高温抗蠕变性能。特别是随着玻璃容器制造机械的速度不断提高，对口模的这种性能也日益严苛，以玻璃容器制造机械的机速8次/min为例，那么口模对玻璃容器雏形的口部成型的时间约为3-8S左右。

将口模本体的材料采用铜合金而藉以保障良好的热传递效果并且将填充到口模本体的内腔内的材料采用镍基合金而藉以保障耐高温、抗氧化和抗蠕变性能是目前业界的共识。

已有技术通常采用等离子喷焊方式将镍基合金材料结合到口模本体的内腔，即在内腔形成镍基合金层，但是喷焊工艺存在以下缺憾：其一，由于等离子喷焊工艺要求严苛和技术难度较大，因此喷焊质量难以保证。例如在使用过程出现喷焊层、母材开裂、焊层气孔等是司空见惯的，同时由于等离子弧温度高，焊接的热影响区相对较大，热影响区组织性能较差，往往成为失效的根源；其二，喷焊作业人员劳动强度大，且等离子弧辐射大，对人体存在较大的伤害；其三，由于需要投入专用的喷焊设备并且需要具有熟练技能者操作，因而不仅增加设备投资而导致模具成本显著增大，而且质量的一致性难以保障，因为纵使同一操作者，往往会因其情绪和/或精神状态的不同或称变化而产生不同的喷焊质量；其四，由于喷焊到内腔中的镍基合金层因其自身有失致密而出现不均匀、焊斑、气孔和裂纹等，从而使母材与镍基合金不能获得很好的连续性，其中的缺陷往往会成为口模疲劳失效的疲劳源而导致失效，不能使口模的使用寿命达到令人期望的程度。

中国专利授权公告号CN102775047B推荐有“玻璃模具的双金属口模及其制备方法”，该专利介绍了将由铸造方法获得的镍基合金镶块与铜合金母材（专利称“口模基体”，以下同）的结合制作口模，镍基合金与铜合金母材的结合主要通过镍基合金种的三组卯榫来体现。虽然在浇注过程种铜合金母材与镍基合金镶块之间也能够产生一定的冶金结合，但是这种冶金结合的程度往往取决于镍基合金与母材直接的温度，于是在该专利教导的浇注条件下，不同批次镍基合金与母材的之间的预热温度以及浇注温度并不能完全做到一致，因而在实际的生产过程中，镍基合金与铜合金母材结合处会频繁出现缝隙，虽然可以进行人为的补焊（修补），但是在补焊处因补焊材料与基体以及与母材的内在组织之间存在较大差异，往往会成为最终导致口模疲劳失效的源头。其次，由于前述专利所述的铸造方法通过卯榫结合，因而在镍基合金一侧需要额外增加三处镍基材质的榫头，而镍基合金的价格十分昂贵，不利于对口模生产成本的控制。