1、淺談瓶罐玻璃模具四川天馬玻璃有限公司模具在玻璃瓶罐生產(chǎn)中占有重要的地位，玻璃瓶罐是在一定形 狀內(nèi)腔的模具內(nèi)成型，其質(zhì)量很大程度上取決于模具質(zhì)量， 包括模具 的設(shè)計(jì)、材料、加工精度和維修質(zhì)量等。制瓶機(jī)完成一件產(chǎn)品的過程， 基本上是靠操作模具的動(dòng)作順序來實(shí)現(xiàn)的。 模具是直接影響產(chǎn)品質(zhì)量 的工件，它的損壞不僅是模具本身的損失，還會(huì)產(chǎn)生大量的產(chǎn)品缺陷， 甚至使產(chǎn)品報(bào)廢。模具的設(shè)計(jì)是一項(xiàng)復(fù)雜的工作。目前模具設(shè)計(jì)在很大程度上根 據(jù)經(jīng)驗(yàn)。特別是初型模的設(shè)計(jì)，很難用數(shù)學(xué)公式來確定，要設(shè)計(jì)合理 的初型模，設(shè)計(jì)人員必須考慮玻璃的料性，玻璃在模腔內(nèi)的分布情況， 制瓶工藝等一系列的復(fù)雜因素，一個(gè)合格的設(shè)計(jì)人員必須具備

2、豐富的 理論知識(shí)和實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。模具要經(jīng)過設(shè)計(jì)打樣再分析再修正才能生產(chǎn)出 高質(zhì)量的玻璃瓶罐。不懂生產(chǎn)的模具設(shè)計(jì)就是一次偉大的冒險(xiǎn)。 國外 已經(jīng)開發(fā)出模具設(shè)計(jì)軟件，它可以模擬瓶子在初模和成模內(nèi)的成型過 程，準(zhǔn)確的了解玻璃在模具的分散過程和分布情況。從而提高模具設(shè)計(jì)的精確性，縮短設(shè)計(jì)時(shí)間。采用標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)可以降低成本，提高效 益。（下圖是小口壓吹的整過成型過程電腦模擬供參考）1 金- 集*- 第目前瓶罐成型的主要方式有：吹吹、壓吹、和小口壓吹。無論用現(xiàn)有的哪一種玻璃成型方法，就模且所處的作業(yè)條件來說都是很差 的。鑒于熱玻璃成型和最終制成成品所發(fā)生的許多復(fù)雜的物理化學(xué)和 機(jī)械過程，對(duì)模具材料所提出的要求是

3、極其苛刻的。 一般玻璃模材料 應(yīng)具備下列一些最重要性質(zhì)：?易于機(jī)械加工，耐碎裂，耐熱沖擊?導(dǎo)熱熱性好，線膨脹系數(shù)小，抗生長?耐熱，耐磨?組織致密均勻，粘附溫度高，成型表而光洽度好，耐腐蝕等模具是玻璃成型中不可缺少的裝備，玻璃生產(chǎn)的質(zhì)量與產(chǎn)量都和 模具直接有關(guān)，因而模具材料的選用、加工、維修和檢驗(yàn)是確保模具 質(zhì)量與成型質(zhì)量的重要措施。上圖是玻璃瓶在整個(gè)生產(chǎn)過程中玻璃各模具受熱過程的模擬，在玻璃成型過程中，要求模具能長期經(jīng)受在高溫條件下工作， 玻璃的入 模溫度在9001100c問，出模溫度在500600c左右。模具中玻璃 的停留時(shí)間一般為560s。如果模具材質(zhì)的耐熱性差，在使用過程中 就很容易發(fā)生

4、龜裂，導(dǎo)致制品表面產(chǎn)生較多的龜紋，這樣不僅影響制 品的外觀質(zhì)量，同時(shí)也影響其熱穩(wěn)定性和強(qiáng)度熱擴(kuò)散速率：玻璃入模和出模的溫差為在400500C o玻璃在模具中的停留時(shí)間為幾秒到幾十秒。要求模具材質(zhì)也在這段時(shí)間內(nèi)擴(kuò) 散掉這部分熱量，而模具的熱擴(kuò)散速率將直接影響到制品的成型速 度。不同規(guī)格的制品要求其熱擴(kuò)散速率的大小也不一樣，一般大規(guī)格制品，因成型速度慢，制品在模具中的停留時(shí)間也長，相應(yīng)地要求熱 擴(kuò)散速率就較低。反之，成型速度很快的制品，其在模具中的停留時(shí) 間必然很短，因而希望模具能在較短的間隙時(shí)間內(nèi)盡快地得到冷卻， 相應(yīng)地要求熱擴(kuò)散速率也較快。熱沖擊性：為了便于制品出模和及時(shí)對(duì)制品固形， 必須對(duì)模

5、具和 制品進(jìn)行風(fēng)冷。而當(dāng)制品出模后為使模具保持清潔和及時(shí)散熱， 又必 須對(duì)模具進(jìn)行風(fēng)冷，這一切措施都構(gòu)成了對(duì)模具的熱沖擊， 若模具材 質(zhì)不能經(jīng)受耐急冷急熱性能的沖擊， 就會(huì)造成模具龜裂，影響制品質(zhì) 量。膨脹與高溫變形性能：當(dāng)材料的膨脹性能變化顯著時(shí)，不僅會(huì)造 成成型與脫模等一系列困難，而且使制品在接合處有粗大的接合縫， 造成在脫模過程中制品在該區(qū)域容易發(fā)生炸裂，模具也容易損壞，因此希望使用低熱膨脹性的材料來制造模具。上圖是模具在受熱中的電腦模擬，由于模具長期處于高溫負(fù)荷下 工作，容易造成模具高溫變形，影響模具的精度，造成制品矯曲或公 差不符要求等情況.嚴(yán)重的甚至影響入模與脫模的連貫性， 因此要

6、求 模具的材質(zhì)必須高溫變形性能要優(yōu)越。一般選擇低膨脹系數(shù)的材質(zhì)，其高溫變形性能必然優(yōu)越。模具長 期在急冷與急熱的高速負(fù)荷狀態(tài)下運(yùn)轉(zhuǎn)與工作，因而要求模具能在這 一惡劣工作環(huán)境下能連續(xù)使用較長時(shí)間而不致有網(wǎng)絡(luò)裂紋（龜裂）等出現(xiàn)。故要求材質(zhì)能有較好的熱疲勞性能?？寡趸裕河捎谀＞咧苯咏佑|的玻璃液溫度均較高， 故氧化過程 就進(jìn)行得很快，但當(dāng)接觸溫度低于 500C時(shí)，鑄鐵材料的氧化進(jìn)行得 很緩慢。大部分模具的損壞原因都是由氧化引起的， 故在工藝允許的 前提下適當(dāng)降低成型溫度，有利丁延長模具的使用壽命。用風(fēng)冷對(duì)模 具實(shí)施最有效的冷卻就顯得尤為重要，下圖是一排垂冷孔和兩排垂冷 孔對(duì)模具冷卻的模具溫度模擬。我

7、司現(xiàn)以試用三排垂冷孔的冷卻方 式。成模的外表面溫度降到200度一下。此外，當(dāng)鑄鐵材料結(jié)構(gòu)中存在片狀石墨體以及合金元素如Cr、Mo、Ni時(shí)，也能增加鑄鐵的抗氧化能力。模具材質(zhì)選用中，除了要求使用壽命長外，還必須考慮易于加工、 維修，返上率要低。有些材質(zhì)常因致密度不夠或有砂眼等，徒勞往返 加工既耗工時(shí)又影響生產(chǎn)。而若材料過于堅(jiān)硬或韌性過大，造成加工 困難，影響精度。因而在保證各項(xiàng)性能要求的前提下，選擇便于加工 的材質(zhì)確實(shí)很有必要。一般常用鑄鐵來作為模具材料，這是一種價(jià)格 低廉、易于加工、有較好強(qiáng)度的材料。玻璃成形過程中會(huì)發(fā)生的許多復(fù)雜的物理化學(xué)和機(jī)械過程，對(duì)模具材料所提出的要求極其廣泛。模具材質(zhì)應(yīng)

8、具備下列一些最主要性 質(zhì)：易于機(jī)械加工，耐碎裂，耐熱沖擊，導(dǎo)熱性好，線膨脹系數(shù)小， 抗生長，耐熱，耐磨，組織致密均勻，粘附溫度高，耐腐蝕等等。但 是，實(shí)際上迄今還沒有哪一種金屬全部具備這些良好性能。根據(jù)玻璃模具的服役條件和失效分析以及實(shí)際生產(chǎn)要求，對(duì)模具 材料的主要要求是抗氧化、抗生長及熱疲勞抗力等性能，其中以抗氧化性能為主要性能.普通低合金鑄鐵鑄鐵廣泛用作模具材料始于19世紀(jì)，鑄鐵具有優(yōu)良的鑄造性 能、良好的加工性、成本低、熱而不粘的性能，適合中小型鑄造 廠生產(chǎn)等，目前國內(nèi)外普遍都采用鑄鐵作為玻璃模具材料，合金 鑄鐵在可預(yù)見的未來仍然是主要玻璃模具材質(zhì)。.球墨和蠕墨鑄鐵球墨鑄鐵有較高的強(qiáng)度和

9、韌性，并有良好的抗氧化性能，其抗 熱疲勞性能優(yōu)于其他鑄鐵，但由于其石墨形態(tài)呈孤立的球狀，導(dǎo) 熱性較差，不能適應(yīng)機(jī)械化生產(chǎn)要求，限制了它在玻璃模具中的 使用，故大多工廠只用它制造小型的瓶模。蠕墨鑄鐵機(jī)械性能與球墨鑄鐵相近，具有較高的導(dǎo)熱性、抗 氧化和抗生長能力，又有像灰鑄鐵那樣良好的鑄造性能和機(jī)械加 工性能，使蠕墨鑄鐵具有良好的綜合性能，而用于制造玻璃模具 材料。. D型石墨鑄鐵D型石墨屬于片狀石墨一種，它是在奧氏體樹枝晶間生長， 奧氏體的連續(xù)性割裂了石墨片的連續(xù)性，且 D型石墨與基體間的 間隙比其它片狀石墨與基體間的間隙小。 D型石墨細(xì)小、卷曲、 端部較鈍的形態(tài)，決定了它對(duì)基體的切割作用小，不

10、易引起較大 的應(yīng)力集中，所以D型石墨鑄鐵具有較高的強(qiáng)度目前D型石墨鑄鐵用作玻璃模具材料已成熱點(diǎn)，國內(nèi)外已有許多研究，從國外進(jìn)口的模具分析表明，大都采用D型石墨鑄鐵材質(zhì)。通常采取加入元素鈦、采用金屬型等來獲得D型石墨。.合金鋼近年來開始采用合金鋼制模，合金鋼在大多數(shù)情況下比鑄鐵 能更好地滿足對(duì)玻璃模具提出地要求。鋼的導(dǎo)熱性次于鑄鐵，因 此使用時(shí)易出現(xiàn)過熱，產(chǎn)生粘附現(xiàn)象。因此必須采用強(qiáng)制冷卻、 合理設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)、用硅酮脂潤滑等方法。不銹鋼是一種耐腐蝕、強(qiáng)度高、耐氧化及韌性好的材質(zhì)，具 導(dǎo)熱性較差，熱膨脹小，成分是各種各樣的，英國很早就用于制 造沖頭、襯模等。美國用AISI430號(hào)(1214 Cr)

11、和AISI 310號(hào)(25 Cr, 20Ni)不銹鋼，用于制作某些模具零件。其他模具材料銀基合金：這類合金耐熱性比鑄鐵好，所以用它制作的模具 表面裂紋少、壽命長、生產(chǎn)率高，并能提高玻璃制品的光潔度， 但這類材料價(jià)格高。為了提高玻璃制品的表面光潔度或延長模具 零件的更換周期，仍常用這類材料制模銅基合金：這類合金導(dǎo)熱性很好，高速成型時(shí)仍能保證玻璃 制品質(zhì)量，因此頗受人們的重視。現(xiàn)主要有兩類：一類含有Cu、Al、Zn和Ni,這類合金對(duì)提高表面光潔度最為有效。這種合金抗 氧化、導(dǎo)熱性、熱穩(wěn)定性和熱塑性都很好，顯著改善了成型機(jī)的 操作條件。另一類含Cu、Al、Ni和Co,不含Zn,同鑄鐵相比可 使機(jī)速提

12、高1525 ,能使模具工作面壽命延長三倍左右，模具易于修復(fù)，制品質(zhì)量好模具涂層：現(xiàn)在常在玻璃模具的棱角和沖頭與玻璃接觸的部 分采用熱噴涂層，噴焊一層銀銘合金粉末，以提高接觸表面的高 溫耐磨性、耐高溫、抗氧化。用灰鑄鐵制作的玻璃模具，熱噴涂 銀基自熔合金，可使模具壽命提高 5倍以上。模具設(shè)計(jì)就要聯(lián)系生產(chǎn)：模具設(shè)計(jì)是為了得到更優(yōu)質(zhì)的玻璃瓶 服務(wù)的，優(yōu)質(zhì)的玻璃瓶就是缺陷最少最好。 玻璃瓶缺陷的起因不是單 一因素而是綜合因素的反映，大致可分為 4個(gè)方面：玻璃的組成、機(jī) 械動(dòng)作（包括定時(shí)設(shè)置）、成型工藝參數(shù)設(shè)定和玻璃模具。玻璃模具 是玻璃瓶缺陷產(chǎn)生的主要因素之一。由玻璃模具及相關(guān)因素引發(fā)的玻 璃缺陷占成

13、型過程中產(chǎn)生缺陷的 50%以上。與玻璃模具相關(guān)的模具部件間的配合公差、 模具冷卻、模具預(yù)先 噴涂等，其設(shè)計(jì)或使用的合理性對(duì)生產(chǎn)高質(zhì)量的玻璃瓶至關(guān)重要。 玻 璃模具因用戶需要各種各樣形狀不異的玻璃瓶而變化萬千， 這種不定 因素難免出現(xiàn)設(shè)計(jì)的不合理，給成型操作帶來困難，給玻璃生產(chǎn)廠家 造成損失。所以在我公司只要是新開發(fā)的新品種， 不管設(shè)計(jì)以前考慮 的多么的合理。都必須先利用適當(dāng)?shù)臋C(jī)會(huì)進(jìn)行上機(jī)打樣， 對(duì)打樣的玻 璃瓶進(jìn)行各方面的理化分析，進(jìn)行再分析再打樣。等各項(xiàng)指標(biāo)都符合 要求后在批量模具進(jìn)行產(chǎn)量化生產(chǎn)。玻璃瓶的生產(chǎn)有一種說法為“先天不良，后天不正”。由模具本 身引發(fā)的玻璃瓶缺陷：玻璃模具由成模、底

14、模、初形模、鉗爪、口模 （含口盤也稱導(dǎo)向板）、芯子、漏斗、悶頭等9種主要部件和套筒、芯子接頭、卡環(huán)3種附件組成。下面是從成型操作角度分列各部件與 玻璃瓶缺陷的因果關(guān)系，以利于我們及時(shí)修改瓶子的缺陷名稱模具存在的缺陷可能引發(fā)的玻璃瓶缺陷成頸部尺寸過小（相對(duì)于料胚頸部）瓶口鼓脹、瓶口彎曲或歪斜頸部尺寸過大（相對(duì)于料胚頸部）瓶口錯(cuò)位、瓶口彎曲或歪斜模和成模頂部無圓角或損壞瓶肩下塌、瓶肩細(xì)裂紋成模排氣不良瓶內(nèi)用玻璃絲、瓶口彎曲或歪斜、瓶頸駕 曲、瓶身側(cè)壁凹陷、瓶頸長、瓶子歪斜、 瓶身冷紋底成模瓶肩半徑小或余量小瓶口卜部細(xì)裂紋、瓶口頸外缺陷成模合縫線位置不合適或粗糙或損壞壓力細(xì)裂紋、瓶肩細(xì)裂紋模成模定位

15、槽、掛釘位置不適、鎖掛凹面尺 寸過小、縱向上卜兩端變形成模合縫線粗大文字標(biāo)識(shí)處理不當(dāng)、字形與成模開間隙不 符瓶口頸環(huán)缺陷、瓶底細(xì)裂紋、成模合縫線 粗大成模尺寸不適或散熱設(shè)計(jì)不良瓶身側(cè)壁鼓脹、瓶身側(cè)壁凹陷、瓶頸長、 瓶子歪斜、瓶身冷紋模底過大或過重瓶底厚模底底凹設(shè)計(jì)不合理或臟瓶底/、穩(wěn)初模設(shè)計(jì)不當(dāng)或內(nèi)腔形狀不適瓶身內(nèi)有玻璃絲、瓶身側(cè)壁凹陷、瓶口直 裂紋、瓶頸彎曲、瓶肩薄、瓶身側(cè)壁鼓脹、 瓶身搓板紋、瓶口不足、瓶頸撕裂、瓶底 薄、瓶底厚、托擦印、裝料印、刷子印、 皺紋、玻璃分布不均、瓶子歪斜肩部過小:瓶肩薄頸部尺寸過大（與成模頸部相比）瓶口卜部細(xì)裂紋、瓶頸縮窄、瓶底偏初模合縫線磨損、縱向變形、合縫

16、橢圓瓶頸縮窄、悶頭印、初模合縫線粗大初模內(nèi)腔表面粗糙r瓶頸身臟初模與悶頭配合不良或延伸間隙過度悶頭印、悶頭印偏、瓶底偏、瓶子裂、瓶 底合縫線毛刺、瓶底細(xì)裂紋初模與口模配合不良瓶口模合縫線毛刺、模和初模之間的 合縫線毛刺口結(jié)合面磨損瓶口模合縫線毛刺、瓶口下部細(xì)裂紋、 瓶口直裂紋模尺寸過大或不合理瓶口直裂紋、瓶口細(xì)裂紋、瓶口小足、瓶 口鼓脹臟、油垢、表面粗糙瓶口不足、瓶口模合縫線毛刺、瓶口粗 糙、瓶口細(xì)裂紋維修不當(dāng)瓶口橢圓口模內(nèi)半徑?。ㄏ鄬?duì)于芯子）瓶口微裂紋、瓶口卜部細(xì)裂紋制造原因（小同心）瓶口彎曲或歪斜材質(zhì)不良瓶口粗糙配合不良（與口環(huán)、套筒、芯子、初模）瓶口頸外缺損、瓶口破損、瓶口錯(cuò)位、瓶 口細(xì)

17、裂紋、瓶口口模合縫線毛刺、瓶口口 模與初模合縫線毛刺、瓶口下撕裂、瓶頸 撕裂芯子芯十設(shè)計(jì)小止確（尺寸不合理一太長太尖 直徑小）瓶口直裂紋、瓶底薄、瓶口內(nèi)頸窄、瓶口 內(nèi)表向凹陷、玻璃分布小良、芯子痕、瓶 口后毛刺芯子臟瓶口內(nèi)部細(xì)裂紋、瓶口小足、瓶口內(nèi)表向 凹陷材質(zhì)不良黑點(diǎn)、瓶底后突尖吹氣頭有效高度太淺瓶口直裂紋、瓶口微裂紋、瓶口彎曲或歪 斜、瓶頸彎曲、瓶口鼓脹有效高度太深瓶肩下塌、瓶口直裂紋、瓶口微裂紋排氣不暢或不平衡瓶口鼓脹、瓶口橢圓、瓶肩下塌、瓶身冷 紋吹氣頭與成模/、同心瓶口錯(cuò)位鉗爪余量?。ㄟ^緊、直徑小）瓶口微裂紋、瓶口內(nèi)頸窄、瓶口卜部細(xì)裂 紋、瓶口橢圓材質(zhì)不良瓶口T部細(xì)裂紋（與玻璃瓶接觸

18、的地方）變形（不成直角）瓶口橢圓、瓶頸彎曲漏斗尺寸小瓶口不足、刷子印、裝料印、托擦印尺寸不合適瓶身薄、皺紋臟瓶身搓板紋悶頭設(shè)計(jì)不合適（直徑和高度）悶頭印、瓶底粘附玻璃屑過大或過重瓶底厚悶頭與初模配合處畸形悶頭印玻璃模具的冷卻與玻璃瓶缺陷：玻璃瓶的成型過程是一個(gè)逐漸降溫的過程，適度的施以玻璃模具降溫的冷卻時(shí)成型控制的重要環(huán) 節(jié)。冷卻不足或冷卻過度或冷卻位置不合理均可引發(fā)各類玻璃瓶缺 陷。欲求高質(zhì)量的玻璃瓶和理想的合格率，必須重視玻璃模具的冷卻模具溫度高（玻璃模具冷卻不足）引發(fā)的玻璃缺陷：瓶口不足、瓶口 內(nèi)頸窄、瓶底細(xì)裂紋、瓶壁薄、瓶底粘附玻璃屑、瓶底有尖突（壓吹 法時(shí)沖頭過熱）、瓶口鼓脹、瓶口橢圓、瓶口粗糙、瓶口彎曲或歪斜、 瓶頸歪曲、瓶頸長、瓶口內(nèi)表面凹陷、瓶肩細(xì)裂紋、瓶肩薄、熱細(xì)裂 紋、合縫線細(xì)裂紋、合縫線粗大、瓶身內(nèi)有玻璃絲、瓶身側(cè)壁凹陷、 瓶身側(cè)壁鼓脹、瓶身搓板紋、瓶底厚、瓶底不穩(wěn)、悶頭印、皺紋、瓶 子歪斜、瓶子臟、再生氣泡。玻璃模具溫度低（玻璃模具冷卻過度）引發(fā)的玻璃缺陷：瓶口 直裂縫（壓吹法時(shí)口模過冷）、瓶口細(xì)裂紋