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鋁合金壓鑄模中的焊合現(xiàn)象怎么解釋?
2017-03-06
行業(yè)動(dòng)態(tài)
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   在所有導(dǎo)致鋁合金壓鑄模失效的主要原因中,模具表面發(fā)生焊合的問(wèn)題開(kāi)始漸漸得到關(guān)注。“焊合”是壓鑄工業(yè)中的術(shù)語(yǔ),它指的是模具與壓鑄合金之間的反應(yīng)。  
模具表面一旦發(fā)生焊合,就會(huì)生成復(fù)雜的Fe-Al金屬間化合物相,并在下次壓鑄循環(huán)時(shí)在鑄件表面造成缺陷。硬質(zhì)的金屬間相還會(huì)在模具表面堆積,因此必須中斷生產(chǎn)并用拋光的方法除去焊合生成物,這樣會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)間的延長(zhǎng)、勞動(dòng)力的浪費(fèi),而且還會(huì)降低模具壽命。  
   通常按照焊合形式的不同,可將“焊合”分為兩種。  
   第一種焊合形式稱為“沖擊焊合”,即焊合發(fā)生在模具表面朝向型腔的入口或內(nèi)澆道處。這些區(qū)域在充型時(shí)一般都受到熔融金屬流的猛烈沖擊,表面溫度較高,受到的壓力較大,保護(hù)層極易破壞,在壓鑄合金的不斷沖刷下模具保護(hù)層失效并裸露出金屬基體,合金便與基體材料發(fā)生反應(yīng)生成復(fù)雜的金屬間化合物相。金屬間化合物較硬不易變形,它在壓鑄中的破裂脫落不僅會(huì)導(dǎo)致鑄件質(zhì)量缺陷,同時(shí)會(huì)帶走基體材料,并暴露新鮮表面,如此周而復(fù)始,焊合現(xiàn)象逐漸加深,嚴(yán)重時(shí)會(huì)導(dǎo)致模具表面受到腐蝕及模具材料熔損。因此,必須要在發(fā)生焊合的早期進(jìn)行及時(shí)清除并修補(bǔ)受損表面。  
   第二種焊合形式稱為“沉積焊合”,即焊合位置背向澆口或遠(yuǎn)離澆道。這些區(qū)域通常是表面處理或模具潤(rùn)滑劑不能達(dá)到的地方。因此它們的表面狀態(tài)、溫度分布、受壓狀況與其他地方不同。  
   通常壓鑄合金在到達(dá)這些區(qū)域后溫度較低,其流動(dòng)性也變差,容易最先凝固,熾熱的半固態(tài)合金與模具表面接觸時(shí)間變長(zhǎng),加上此處模具本身表面狀態(tài)不很理想,因此容易形成FeAl金屬間化合物,在多次壓鑄循環(huán)中,金屬間化合物會(huì)在這些流動(dòng)性較差的區(qū)域逐漸沉積,最后形成嚴(yán)重的焊合,影響壓鑄生產(chǎn)。  
   雖然在鋁合金壓鑄模的不同區(qū)域會(huì)發(fā)生不同形式的焊合,但是發(fā)生的焊合卻具有一些普遍的共同特征——即模具表面焊合區(qū)域一般均呈現(xiàn)銀白色光澤。  
焊合層的組成,往往是復(fù)雜的Fe-Al金屬間化合物,而且由于組成該層的金屬間化合物較薄,因此在分析上也有一定的困難。  
   但是國(guó)外研究者Z.W.Chen和D.T.Fraser等利用X射線衍射對(duì)在熔融Al-11Si-3Cu壓鑄鋁合金中浸蘸H13鋼所生成的金屬間化合物結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析,他們認(rèn)為,焊合層由復(fù)合物層金屬間化合物αbcc-(FeSiAlCrMnCu)、外層緊密層的六方αH-(Fe2SiAl8)金屬間化合物以及內(nèi)層緊密層斜方晶的η-Fe2Al5金屬間化合物組成。而他們拍攝下的Fe-Al界面組織與筆者所作的“在ADC12壓鑄鋁合金中浸蘸H13鋼”試驗(yàn)得到的Fe-Al界面形貌十分相似。  
   金屬間化合物量非常少,焊合表面層又極薄加上分析手段上的限制,在目前階段,國(guó)內(nèi)外研究者都只能對(duì)其進(jìn)行大致的定性分析。而對(duì)于焊合層的生成與發(fā)展規(guī)律,金屬間化合物的定量分析將會(huì)是今后研究者工作的重點(diǎn)。