CZ20022026A3

CZ20022026A3 - Forma a způsob výroby formy pro tvářecí stroj na skleněné zboľí

Info

Publication number: CZ20022026A3
Application number: CZ20022026A
Authority: CZ
Inventors: David L. Lewis
Original assignee: Owens-Brockway Glass Container Inc.
Priority date: 2001-06-12
Filing date: 2002-06-10
Publication date: 2003-01-15
Also published as: EP1266870A2; DE60228365D1; RU2288195C2; CO5380024A1; ES2310576T3; PL198858B1; HU225883B1; CA2389447A1; CN1390794A; MY128697A; HUP0201918A2; AU785023B2; JP2003026428A; US6758066B2; AR034465A1; BR0202175A; EP1266870A3; ATE405528T1; PL354417A1; DK1266870T3

Description

Forma a způsob výroby formy pro tvářecí stroj na skleněné zboží

Oblast techniky

Vynález se týká formy a způsobu výroby formy pro tvářecí stroj na skleněné zboží, přičemž je mikrostruktura materiálu formy nastavena tak, aby se dosáhlo požadovaných parametrů tepelné vodivosti.

Dosavadní stav techniky

V oblasti výroby skleněných nádob se v současnosti používá stroj rozdělený na jednotlivé sekce. Takové stroje se skládají z řady oddělených nebo samostatně pracujících sekcí, přičemž každá sekce má řadu pracovních mechanismů na přeměnu jedné nebo více dávek nebo kapek roztavené skloviny na duté skleněné nádobky a na přesun nádobek skrz následující stanice sekce stroje. Každá sekce stroje zpravidla zahrnuje jednu nebo více předních forem, ve kterých se kapka roztavené skloviny tvaruje foukáním a lisováním, jedno nebo více obracecích ramen na přesun předlisků do dokončovacích forem, ve kterých jsou nádobky vyfukovány do konečné formy, kleští na přesun vytvarovaných nádobek z odkládací desky na dopravník stroje.

V patentovém spisu US 4 362 544 se popisuje oblast techniky kolem způsobů tváření skloviny způsobem založeným na dvojím foukání (blow-and-blow) a na lisování a foukání (press-and blow) a popisuje se elektropneumaticky stroj složený z jednotlivých sekcí, který je upraven tak, že může využívat oba způsoby. V minulosti byly přední formy a dokončovací formy u stroje na tváření skloviny obecně chlazeny zaváděním vzduchu na součásti forem nebo do nich.

• · • 999

999 99

999 9

- 2 V patentových spisech US 3 887 350 a US 4 142 884 se například popisuje vedení kapaliny, jako je voda, skrz průchody ve formě, aby se zlepšilo odvádění tepla.

Materiál formy pro výrobu jakostního skleněného zboží musí mít následující parametry: dobré vlastnosti z hlediska opotřebení, dobrou odolnost na praskání v důsledku tepelných cyklů, dobré mechanické vlastnosti, dobré vlastnosti z hlediska uvolňování skloviny, snadnou obrobitelnost, snadnou opravitelnost a musí být ekonomicky přijatelný. Tvárná litina, která je definována jako litina, ve které je volný mikroskopický grafit ve formě kuliček, byla navrhována jako materiál použitelný na formy na výrobu skleněného zboží, kdy se žádá omezená tepelná vodivost, například ve srovnání s šedou litinou. Konkrétními příklady skleněného zboží, u kterého se zpravidla používá tvárná litina jako materiál na formy, jsou nádobky, které vyžadují jenom malý odvod tepla v zařízení s formou, jako jsou kosmetické farmaceutické lahvičky. Tvárná litina se ale nevyužívala na výrobu forem na větší nádobky, jako jsou pivní lahve kvůli tomu, že hůře vede teplo a hůře odolává tepelným cyklům. Tvárná litina mající grafit v matrici austenitu typu NiResist byla již navrhována pro výrobu skleněného zboží. Zvýšený obsah niklu u této litiny přispívá k lepším vlastnostem z hlediska uvolňování skloviny. Standardní austenitická tvárná litina typu Ni-Resist ale nevykazuje žádoucí tepelnou vodivost a odolnost vůči praskání kvůli tepelným cyklům.

Patentový spis EP-A2-1 084 994 popisuje, že tělo nebo těla formy, buď přední formy nebo dokončovací formy, u tvářecího stroje na skleněné zboží s jednotlivými sekcemi může být zkonstruováno z austenitické tvárné litiny typu Ni-Resist. Touto tvárnou litinou je s výhodou tvárná litina Ni-Resist typu D podle ASTM-A439-84, která je ale upravena tak, že má vyšší obsahy křemíku a molybdenu. V příkladu se uvádí typ D2-C. Obsah

44 44 44

4 4 4 4 4

4 4 4 4 444

00

4 4 4 • 4 ·

4*

4 4

4· 0400

4 4 4 4 4

44444 44 ·4 křemíku je s výhodou vyšší než 3,0 hmotn. %, nejvýhodněji 4,20 ± 0,20 hmotn. %. Obsah molybdenu je s výhodou vyšší než 0,5 hmotn. % a nejvýhodněji 0,70 ± 0,10 hmotn. %. Zvýšený obsah křemíku snižuje tepelnou vodivost materiálu formy. Zvýšený obsah molybdenu zlepšuje odolnost k praskání v důsledku tepelných cyklů. Zvýšený obsah niklu, který je charakteristický pro materiály typu Ni-Resist, zlepšuje vlastnosti z hlediska uvolňování skloviny. Slitina austenitické tvárné litiny typu NiResist podle tohoto patentového spisu také dává žádoucí opotřebení a jiné mechanické vlastnosti, je snáze obrobitelná a opravitelná a je ekonomicky přijatelná. Austenitický materiál typu Ni-Resist také poskytuje stabilnější mikrostrukturu než šedá litina, například až do teploty 649 °C (1400 °F).

Podle současného stavu techniky se přední formy a dokončovací formy tvářecího stroje na skleněné zboží s jednotlivými sekcemi konstruují zcela navzájem oddělené, aby se získaly co nejvíc žádané tepelné a jiné vlastnosti za měnících se podmínek, ve kterých formy pracují. Obecným cílem předmětného vynálezu je poskytovat obecný materiál, který se dá použít jak na přední formy, tak i na dokončovací formy u tvářecího stroje na skleněné zboží s jednotlivými sekcemi s vlastnostmi přenosu tepla ve formách nastavovanými v době výroby tím, že se selektivně nastaví složení kovů před odlitím těla forem.

Podstata vynálezu

Tvorba kompaktního grafitu v mikrostruktuře tvárné litiny se normálně považuje za nežádoucí u tvářecích forem na skleněné nádobky, ale bylo zjištěno, že tvorba malého ale ne nepodstatného množství grafitu umožňuje selektivně nastavit parametry tepelné vodivosti těla formy. Tepelná vodivost předních forem a dokončovacích forem na skleněného zboží z

I* ·9

9 9

9 99« • 99

9 9 9 • 99

9 9

999 99

9 9 9 • 9 99 ·· 99

9 9 9

9 9 • · 9

9 9 *9 9999 litiny typu Ni-Resist je proto selektivně řízena tvorbou kompaktního grafitu v mikrostruktuře formy během přípravy taveniny a odlévání těla forem.

Uvedené nedostatky proto do značné míry odstraňuje forma pro tvářecí stroj na skleněné zboží, která podle vynálezu sestává z austenitické tvárné litiny s grafitem v matrici austenitu typu D5 Ni-Resist podle ASTM-A439-84, mající obsah hořčíku v rozsahu 0,01 až 0,04 hmotn. %, obsah síry v rozsahu 0,00 až 0,01 hmotn. % a obsah titanu v množství 0,01 až 0,25 hmotn. %, vztaženo na celkovou hmotnost litiny.

U formy pro tvářecí stroj na skleněné zboží má litina s výhodou mikrostrukturu s nezanedbatelným množstvím kompaktního grafitu a sestává v podstatě z uhlíku v množství v rozmezí 1,50 až 2,40 hmotn. %, křemíku v množství 1,00 až 2,80 hmotn. %, manganu v množství 0,05 až 1,00 hmotn. %, fosforu v množství 0,00 až 0,08 hmotn. %, niklu v množství 34,0 až 36,0 hmotn. %, chrómu v množství 0,00 až 0,10 hmotn. %, molybdenu v množství 0,00 až 0,80 hmotn. %, hořčíku v množství 0,01 až 0,04 hmotn. %, síry v množství 0,00 až 0,01 hmotn. %, titanu v množství 0,01 až 0,25 hmotn. % a železa do 100 hmotn. %.

Ještě výhodněji má forma pro tvářecí stroj na skleněné zboží nejméně 40 % grafitu v mikrostruktuře jako kompaktní grafit.

Způsob výroby formy pro tvářecí stroj na výše uvedené skleněné zboží podle předmětného vynálezu zahrnuje kroky odlévání formy z austenitické tvárné litiny s grafitem v matrici austenitu typu D5 Ni-Resist podle ASTM-A439-84 a selektivní řízení tepelné vodivosti formy během tohoto kroku selektivním řízením obsahu hořčíku ve formě tak, že je v rozsahu od 0,01 do 0,04 hmotn. %, obsahu síry v rozsahu od 0,00 do 0,01 hmotn. % a obsahu titanu v rozsahu od 0,01 do 0,25 hmotn. %

9 99	9 9	99	9«	9«
99 9	•	9	9	•	9	9	9 9
• 9	9	9	9	9··	9	9	9 i
9 9	9	•	9	9 9	9	9	9
«9 9 9 ·		99		99	9 9		9999

Příklady provedení vynálezu

Těla forem, předních nebo dokončovacích, pro tvářecí stroj na skleněné zboží jsou zkonstruována z austenitické tvárné litiny s grafitem v matrici austenitu, tj. typu Ni-Resist, podle výše uvedených zvláště výhodných provedení vynálezu. Tvárná litiny typu Ni-Resist má vysoký obsah niklu. Tvárná litina Ni-Resist

typu	D5 podle ASTM-A439-84	má následující	složení	: 1,50	až
hmotn	. % uhlíku, 1,00 až	2,80 hmotn. %	křemíku,	0,05	až
hmotn	. % manganu, 0,00 až	0,80 hmotn. %	fosforu,	34,0	až
hmotn	% niklu, 0,00 až	0,10 hmotn. %	chrómu,	0,00	až
hmotn	. % molybdenu, kolem	0,03 až 0,06 hmotn. %	manganu,
0, 01	hmotn. % síry a zbytek do 100 % hmotn. tvoří	železo.

kolem předmětného vynálezu se koncentrace hořčíku a síry v tavenině nebo tavbě před odlitím sníží na rozsah 0,01 až 0,04 hmotn. % hořčíku a 0,00 až 0,01 hmotn. % síry a přidá se titan k tavenině nebo tavbě v množství, aby se dosáhla koncentrace titanu v rozsahu od 0,10 do 0,25 hmotn. % titanu. Snížení koncentrace hořčíku zvyšuje tendenci grafitové struktury, aby byla spíše kompaktní než nodulární. Podobně snížení síry zvyšuje vytváření kompaktního grafitu. Přídavek titanu zvyšuje tendenci grafitu mít spíše kompaktní než nodulární formu a napomáhá ve vytváření kompaktního grafitu. Všechny tři prvky se musí řídit tak, aby se zabezpečila opakovatelnost mikrostruktury.

Slitina na těla forem podle předmětného vynálezu je například

následující: 1,50	až 2,	40 hmotn. % uhlíku, 1,00 až	2,80	hmotn.	o. O
křemíku, 0,05 až	1,00	hmotn. % manganu, 0,00 až	0, 08	hmotn.	O. *O
fosforu, 34,0 až	36,0	hmotn. % niklu, 0,00 až	0,10	hmotn.	%

chrómu, 0,00 až 0,80 hmotn. % molybdenu, 0,01 až 0,04 hmotn. % hořčíku, 0,00 až 0,01 hmotn. % síry, 0,01 až 0,25 hmotn. % titanu a zbytek do 100 hmotn. % je železo. Snížení koncentrací

9999

- 6 hořčíku a síry a zvýšení koncentrace titanu vytváří kompaktní grafit v mikrostruktuře těl forem. Koncentrace kompaktního grafitu v mikrostruktuře formy se dá selektivně řídit řízením koncentrací hořčíku, síry a titanu v tavenině nebo tavbě před odléváním. Stejná základní tavenina se dá použít na výrobu jak předních forem, tak i dokončovacích forem, přičemž se parametry přestupu tepla upraví pro použití jako přední dokončovací forma tím, že se selektivně řídí hořčíku, síry a titanu.

nebo jako koncentrace

Výše byla popsána forma a způsob výroby formy, které plně splňují všechny předtím stanovené cíle. Zejména současné selektivní snížení koncentrací hořčíku a síry a přidání titanu do austenitické tvárné litiny typu Ni-Resist zabezpečuje selektivní řízení parametrů přestupu tepla u těla formy tím, že se selektivně vytváří kompaktní grafit v mikrostruktuře odlitku formy. Stejná základní slitina tvárné litiny typu Ni-Resist se dá tedy použít jak na přední formy, tak i na dokončovací formy, přičemž se parametry přestupu tepla upravují selektivním řízením těchto menšinových složek.

Pro odborníky v oboru budou zřejmé i další modifikace a změny jak formy, tak i způsobu její výroby.

Průmyslová využitelnost

Vynález je využitelný jako materiál na přední a dokončovací sklářské formy a při jejich výrobě.

Claims

PATENTOVÉ NÁROKY

Forma pro tvářecí stroj na skleněné zboží, vyznačující se tím, že sestává z austenitické tvárné litiny s grafitem v matrici austenitu typu D5 Ni-Resist podle ASTM-A439-84, mající obsah hořčíku v rozsahu 0,01 až 0,04 hmotn. %, obsah síry v rozsahu 0,00 až 0,01 hmotn. % a obsah titanu v množství 0,01 až 0,25 hmotn. %, vztaženo na celkovou hmotnost litiny.

Forma pro tvářecí stroj na skleněné zboží podle nároku 1, vyznačující se tím, že litina má mikrostrukturu s nezanedbatelným množstvím kompaktního grafitu a sestává v podstatě z uhlíku v množství v rozmezí 1,50 až
2,40 hmotn. %, křemíku v množství 1,00 až 2,80 hmotn. %, manganu v množství 0,05 až 1,00 hmotn. %, fosforu v množství 0,00 až 0,08 hmotn. %, niklu v množství 34,0 až 36,0 hmotn. %, chrómu v množství 0,00 až 0,10 hmotn. %, molybdenu v množství 0,00 až 0,80 hmotn. %, hořčíku v množství 0,01 až 0,04 hmotn.

v množství 0,00 až 0,01 hmotn. %, titanu v množství 0,01 0,25 hmotn. % a železa do 100 hmotn. %.

, siry až
3. Forma pro tvářecí stroj na skleněné zboží podle nároku 2, vyznačující se tím, že nejméně 40 % grafitu v mikrostruktuře je kompaktní grafit.
4. Způsob výroby formy pro tvářecí stroj na skleněné zboží podle nároků 1 až 3 vyznačující se tím, že zahrnuje kroky odlévání formy z austenitické tvárné litiny s grafitem v matrici austenitu typu D5 Ni-Resist podle ASTM-A439-84 a selektivní řízení tepelné vodivosti formy během tohoto kroku selektivním řízením obsahu hořčíku ve formě tak, že je v rozsahu od 0,01 do 0,04 hmotn. %, obsahu síry v rozsahu od 0,00 do 0,01 hmotn. % a obsahu titanu v rozsahu od 0,01 do 0,25 hmotn. %