铝铸件与压铸机配件模具间焊合的现状研究

　　当前，关于焊合表象的构成机理还没有深化的研讨，大家仅仅依据这种表象在压铸出产中发作的特定条件，提出了一些简略的假定和估测，总结出了一些影响焊合构成及扩大的要素，并关于这些要素，采纳了一些办法来避免焊合的构成。

　　美国的E. K. Holz在第七届世界压铸机配件模具年会上初次全部论说了焊合的构成缘由、影响要素和避免办法。依据焊合发作的部位，他将焊合分红两种类型：冲击焊合(Impingement Soldering)和堆积焊合(Deposition Soldering)。冲击焊合是因为充型时，金属液流碰击模具外表而构成，常发作于内浇口邻近。而堆积焊合常发作于模具外表上金属液流流速较慢，没有冲刷的当地。L. Frommer则以为焊合表象的发作是因为杂乱的物理化学效果和机械效果所构成的。A. G. Guy在剖析铸造进程中，模具与液体金属相触摸而致损坏的缘由时，以为模具损坏的机理不是电化学效果，而是包含了以下三个进程：模具资料的溶解，金属化合物层的构成以及液态金属元素往模具中的分散。D. A. Buckley在研讨金属与铁外表的粘接时发现，在研讨的一切金属中，化学活性较高的铝元素对铁具有较强的粘接力。英国的J. M. Birch以为金属液循环冲击模具，模具钢和铸造合金发作化学反响，在模具外表构成化学反响层，就发作了铸件粘模表象，粘模最严峻的是型芯。

　　波兰的WladySLAw Kajoch教授研讨了汽车的齿轮箱壳体与压铸机配件模具的焊合状况，他发现，在模具基体和焊合的铝合金之间构成了一系列金属间化合物Fe3Al，FeAl，Fe2Al5和FeAl3，金属间化合物层的总厚度为25μm。德国的Klein和Wust研讨了GDAlSi9Cu3合金的焊合倾向性，他们以为铝在模具特定部位粘接的首要缘由是因为铁元素从模具分散至铸件的界面区，并与铝合金反响，构成了AlFeSi化合物，强的粘接效果是因为金属间化合物与同类项的彼此效果所构成的。

　　美国的Sumanth Shankar在第19届北美世界压铸模具会上提出了压铸机配件模具与铸件间焊合的构成进程，。高速的铝熔体射向模具外表，将模具外表的氧化膜、涂料等维护膜冲刷掉，使得铝熔体与模具钢基体直接相触摸，接着，模具上的铁原子溶解入铝熔体，并构成了金属间化合物层，经过原子间的彼此效果，在金属间化合物层上面构成了焊合层。

　　美国的Yeou-Li Chu以为，压铸进程中焊合表象的发作包含几个不一样的期间——冲蚀期间、分散和腐蚀期间、焊合层的成长期间

　　由上可见，当前，大家关于焊合表象的构成机理的知道还很不共同，关于焊合表象的理论研讨才刚刚起步，仅处于定性的剖析期间。关于压铸进程中的工艺参数对焊合构成的定量化研讨还未进行，而定量化的研讨作业能够辅导大家采纳更为有用的办法，削减焊合在压铸出产中的发作，因此，展开这方面的作业有着严重的理论和实践意义。 模具

　　2、焊合的实验研讨现状

　　研讨压铸进程中铝合金与压铸机配件模具间彼此效果的常用实验研讨办法有：冲突焊，加快实验及热浸铝实验。 模具

　　2.1冲突焊

　　为了检测不一样铝合金的焊合倾向性，WaldySLAw Kajoch教授选用了冲突焊的办法。他以为，冲突焊与压铸机配件模具焊合具有许多相似之处，如两种条件下，铝合金与钢直接相触摸;两种工艺均是在高压下进行;铝和铁元素均发作互分散;均是在挨近铝合金熔点的温度下构成界面联系。

　　冲突焊的检测设备它由一个钢球和一个圆环座组成，圆环座的资料为要检测的铝合金，测出钢球和圆环座构成安稳的界面层时所需的最小载荷，则这个最小载荷值反映了铝合金与模具焊合倾向性的强弱，最小载荷值越小，则越易于构成焊合。对几种铝合金检测的结果表明，几种铝合金与模具构成焊合的倾向性由弱到强的次序是：共晶Al-Si合金，Al-Si-Cu合金，亚共晶Al-Si合金，Al-Mg合金，纯Al

　　对铝合金与钢球的界面联系层做了探针成分剖析，结果表明，钢球与焊合的铝合金间存在着金属间化合物层，该层首要由Fe3Al，FeAl和Fe2Al5组成，因此，冲突焊所得到的界面联系层的化学成分与实践压铸条件下焊合层的成分共同，仅仅，此种条件下的界面联系层的厚度较薄，这足以阐明用冲突焊的办法，来检测铝合金焊合倾向性的强弱是可行的。

　　可是，压铸机配件模具焊合区的金属间化合物层首要是因为固体模具与液体铝合金之间的反响分散而构成的，而冲突焊中所检测到的金属间化合物首要是由两种固态资料在压力效果下彼此分散而构成的，两者所取得的金属间化合物层的工艺条件相差较大，因此，用冲突焊的办法来进一步剖析工艺要素如温度、压射压力、时刻等等对焊合的影响是不可行的。

　　2.2热浸铝

　　为了研讨冲蚀及焊合表象致使模具失效的机理，并评估两种涂料Cr23C6和TiN抗冲蚀及焊合的才能，M. Yu等人进行了加快腐蚀实验，即热浸铝实验，实验结果表明，当H13钢试样浸入停止的A390熔体中时，在模具钢外表构成了一系列金属间化合物层，跟着浸铝时刻的延伸，金属间化合物层的化学成分发作变化，化合物层的总厚度添加。经过成分剖析发现，浸铝6 h后，生成的金属间化合物有τ6(Al4FeSi)，τ5(Al15Fe6Si5)和τ2(Al15Fe6Si5)。而转变的试样浸铝今后，仅构成了两层金属间化合物τ6和τ5，且化合物层较薄，这是因为疾速活动的熔体阻碍了Al4FeSi的增厚，一起也按捺了含铁量较高的Al15Fe6Si5化合物层的构成。他们以为在实践压铸条件下，焊合之所以易于在模具热节处或正对内浇口处发作，是因为此处易于构成金属间化合物层，而且构成的金属间化合物层τ6与H13模具具有较强的联系强度。在实践出产条件下，构成的金属间化合物层的厚度较薄，是因为充型时，高速熔体对模具外表构成冲刷，然后使金属间化合物层从模具外表上剥离所构成的。耐磨资料Cr23C6能有用地阻碍铝合金熔体的化学冲击，削减模具资料的丢失及焊合表象的发作

　　总述了压铸模具与铝铸件间焊合表象的理论研讨和实验研讨现状，剖析了研讨中所存在的疑问，并提出了进一步研讨的想象和主张。

　　焊合是指压铸出产中，铸件与压铸机配件模具发作彼此效果，起模时，铸件的一部分保留在模具外表，然后构成铸件缺肉的一种铸造缺点。它是压铸模具出产中一个非常有害和扎手的疑问，压铸模具和铝铸件焊合的构成和扩大不只下降铸件的外表质量和尺度精度，而且能够致使铸件的作废，乃至致使模具的早期失效，一起，他还添加了模具的修正工时和工人的劳动强度，大大下降了劳动出产率。比来，大家对焊合表象开端注重起来，并在实验室选用一些实验办法对这一表象进行研讨，使大家对焊合表象有了必定的知道。

　　瑞典的Martin Sundquist教授对三种不一样外表状况的试样进行了热浸铝实验，将这三种试样在690～760 ℃的A380合金中浸蚀60～8 000 s，然后进行剖析测验，结果表明，在有氧化层维护的状况下，只在部分构成了金属间化合物;若是试样外表掩盖有不接连的氧化层，则在没有氧化层的当地构成了柱状的金属间化合物;若是试样外表没有氧化层，则在整个试样外表上均有金属间化合物构成，且构成了接连的相层。

　　美国的Sumanth Shankar为了研讨焊合区的安排，将模具钢别离在Al-Si合金和纯铝中进行了热浸铝实验，他发现模具钢在铝硅合金中热浸时，别离构成了η-Fe2Al5，τ5-Fe2SiAl7，τ6-Al4FeSi和τ2-Al15Fe6Si5金属间化合物层，焊合的铝合金层要比金属间化合物层厚得多。而当模具钢在纯铝中热浸时，仅构成了Fe-Al金属间化合物层，而且焊合的铝合金层要比金属间化合物层薄得多。

　　由上述论说可见，钢材热浸铝与压铸机配件模具进程中的模具热浸铝存在着相似之处，首要两者均是在高温下，铝合金熔体与钢材直接相触摸而构成的。其次，钢材热浸铝所构成的过渡层安排与模具焊合区安排相似，首要由金属间化合物组成。一起，也能够看出，两者构成的条件也存在着显着的区别，在模具焊合的构成进程中，除了铝熔体与模具间高温的效果外，还有高压的效果。在每一压铸循环进程中，模具钢与铝熔体相触摸仅有不到1 s的时刻，而热浸铝实验则是模具钢与铝熔体在高温下长时刻相触摸。因此，热浸铝实验仅能用来剖析模具钢与铝熔体间的冶金反响，依据反响所构成的安排，比拟不一样铝合金与模具钢彼此效果的巨细，可见，经过热浸铝实验对模具焊合表象进行研讨还存在着很大的局限性。