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(shí)，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(gè)十分有害和棘手的問題，壓鑄模和鋁鑄件焊合的形成和擴(kuò)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(bào)廢，甚至導(dǎo)致模具的早期失效，同時(shí)，他還增加了模具的修復(fù)工時(shí)和工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，大大降低了勞動(dòng)生產(chǎn)率。最近，人們對(duì)焊合現(xiàn)象開始重視起來，并在實(shí)驗(yàn)室采用一些試驗(yàn)方法對(duì)這一現(xiàn)象進(jìn)行研究，使人們對(duì)焊合現(xiàn)象有了一定的認(rèn)識(shí)。

　　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(jī)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(jiǎn)單的假設(shè)和推測(cè)，總結(jié)出了一些影響焊合形成及擴(kuò)展的因素，并針對(duì)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(huì)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(shí)，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(jī)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(shí)，認(rèn)為模具破壞的機(jī)理不是電化學(xué)作用，而是包含了以下三個(gè)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(kuò)散［3］。D. A. Buckley在研究金屬與鐵表面的粘接時(shí)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(duì)鐵具有較強(qiáng)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(kuò)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(qiáng)的粘接作用是由于金屬間化合物與同類項(xiàng)的相互作用所致。