壓鑄模與鋁鑄件間焊合的研究現(xiàn)狀

焊合是指壓鑄生產(chǎn)中，鑄件與模具發(fā)生相互作用，起模時，鑄件的一部分保留在模具表面，從而造成鑄件缺肉的一種鑄造缺陷。它是壓鑄生產(chǎn)中一個十分有害和棘手的問題，壓鑄模和鋁鑄件焊合的形成和擴展不僅降低鑄件的表面質(zhì)量和尺寸精度，而且可以引起鑄件的報廢，甚至導(dǎo)致模具的早期失效，同時，他還增加了模具的修復(fù)工時和工人的勞動強度，大大降低了勞動生產(chǎn)率。最近，人們對焊合現(xiàn)象開始重視起來，并在實驗室采用一些試驗方法對這一現(xiàn)象進(jìn)行研究，使人們對焊合現(xiàn)象有了一定的認(rèn)識。

　　1、焊合的理論研究現(xiàn)狀

　　目前，關(guān)于焊合現(xiàn)象的形成機理還沒有深入的研究，人們只是根據(jù)這種現(xiàn)象在壓鑄生產(chǎn)中產(chǎn)生的特定條件，提出了一些簡單的假設(shè)和推測，總結(jié)出了一些影響焊合形成及擴展的因素，并針對這些因素，采取了一些措施來防止焊合的形成。

　　美國的E. K. Holz在第七屆國際壓鑄年會上首次全面論述了焊合的形成原因、影響因素和防止措施［1］。根據(jù)焊合發(fā)生的部位，他將焊合分成兩種類型：沖擊焊合(Impingement Soldering)和沉積焊合(Deposition Soldering)。沖擊焊合是由于充型時，金屬液流撞擊模具表面而形成，常發(fā)生于內(nèi)澆口附近。而沉積焊合常發(fā)生于模具表面上金屬液流流速較慢，沒有沖刷的地方。L. Frommer［2］則認(rèn)為焊合現(xiàn)象的產(chǎn)生是由于復(fù)雜的物理化學(xué)作用和機械作用所致。A. G. Guy在分析鑄造過程中，模具與液體金屬相接觸而致破壞的原因時，認(rèn)為模具破壞的機理不是電化學(xué)作用，而是包含了以下三個過程：模具材料的溶解，金屬化合物層的形成以及液態(tài)金屬元素往模具中的擴散［3］。D. A. Buckley在研究金屬與鐵表面的粘接時發(fā)現(xiàn)，在研究的所有金屬中，化學(xué)活性較高的鋁元素對鐵具有較強的粘接力［4］。英國的J. M. Birch認(rèn)為金屬液循環(huán)沖擊模具，模具鋼和鑄造合金產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，在模具表面形成化學(xué)反應(yīng)層，就產(chǎn)生了鑄件粘模現(xiàn)象，粘模最嚴(yán)重的是型芯［5］。

　　波蘭的Wladyslaw Kajoch教授研究了汽車的齒輪箱殼體與模具的焊合情況［6］，他發(fā)現(xiàn)，在模具基體和焊合的鋁合金之間形成了一系列金屬間化合物Fe3Al，F(xiàn)eAl，F(xiàn)e2Al5和FeAl3，金屬間化合物層的總厚度為25μm。德國的Klein和Wust研究了GDAlSi9Cu3合金的焊合傾向性［7］，他們認(rèn)為鋁在模具特定部位粘接的主要原因是由于鐵元素從模具擴散至鑄件的界面區(qū)，并與鋁合金反應(yīng)，形成了AlFeSi化合物，強的粘接作用是由于金屬間化合物與同類項的相互作用所致。