焊合是指壓鑄生產中,鑄件與模具發生相互作用, 起模時,鑄鋁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。它是壓鑄生產中一個十分棘手 的問題。因為,鋁合金與壓鑄模具有較強的焊合傾向 性。但是,國內外對此種現象進行的研究還較少 對焊合區的特征及焊合的形成機理還認識不清。因而, 開展這方面的研究工作有著重要的理論和實際意義。

對于一種焊合,模具與合金的表面原子形成了金 屬鍵因而,此種焊合主要由原子間的化學相互作用形成,此種焊合稱為物理化學焊合。壓鑄過程中,鑄件與模 具形成了相互作用的接合界面,界面接合強度的大小主 要取決于模具與鋁合金真實接觸面積的大小、當接合界 面的強度大于鋁鑄件表層組織的強度時,將形成物理化 學焊合,表現在起模時,起模力將鑄件與模具分離于鑄 件一側。
對于第二種焊合,充型時,鋁液在高壓作用下,滲入 模具表面的裂紋內,并接下來凝固,從而在鋁鑄件與模 具間產生了機械咬合作用,因而,焊合主要由鋁鑄件與 模具間的機械相互作用形成,此種焊合稱為機械焊念 同時,在鋁鑄件與模具的直接接觸處,必然也存在著原 子間的化學相互作用,當直接接觸面積較大時,焊合將 是化學相互作用和機械相互作用共同起作用的結果,則 稱此種焊合為混合焊念因而,根據焊合模式及其形成 機理,可以將焊合分為三類:物理化學焊合、機械焊合和 混合焊合。
新模具投入壓鑄生產中,伴隨著壓鑄模次的增加. 模具的表面狀態將發生變化,焊合將越來越易于發生.其與鑄件發生焊合的方式也將有所不同為壓鑄生 產中,模具的表面狀態隨壓鑄模次的增加而發生變化。對于剛投入壓鑄生產的新模具來說,由于液態 金屬的表面張力,模具表面覆蓋的氧化物和涂料以及液 態金屬的凝固收縮作用,使凝固后的固體鑄件和模具間 的直接接觸面積很少,因而,鑄件與模具間發生化學相 互作用的原子數很少,不形成明顯的焊合現象,但在合 金與模具直接接觸處,發生A1和Fe原子的相互擴散 隨著壓鑄循環的繼續進行,鋁壓鑄件表面的凹陷和凹坑的數 量及尺寸增加,金屬與模具間的直接接觸面積大大增 加,模具表面的鋁濃度進一步增加,鑄件與模具間的化 學相互作用大大增加,此時鑄件與模具可形成明顯的物 理化學焊合現象當模具服役一定時間之后,模具表面 形成了大尺寸的裂紋和龜裂,模具與鑄件間的化學相互 作用與機械相互作用都進一步增強,使得焊合更易于發 生。隨著裂紋的擴展,機械相互作用進一步增加,模具與 鑄件間產生了嚴重的焊合現象,生產出來的鑄件已完全 報廢,模具也不能再繼續使用。 壓鑄生產中,焊合的形成過程可 以分為三個階段。首先,鋁合金液充型時,對模具表面造 成沖刷,使模具表面的涂料等被沖掉,裸露出模具基體 其次,鋁合金液與模具基體間發生復雜的物理化學作 用。接著,鋁合金液冷卻凝固,并在模具與鑄件間形成焊 合區,導致焊合的發生。
結論
(1)失效模具一般部位焊合區的模具表面上,含有 一定數量的孔洞及大量的淺的凹陷,失效模具正對內澆 口處焊合區的模具表面,則含有蜂窩狀的孔洞,較大尺寸的凹坑及裂紋。
(2)失效模具焊合區的截面主要由焊合的鋁合金 過渡層氮化層及鋼基體組成,過渡層主要由Fe和A1 元素組成另外,還有Cr, W, V等化學元素。
( 3)根據焊合模式及其形成機理,焊合可以分為物 理化學焊合、機械焊合和混合焊合。
(4)壓鑄生產中,焊合的形成過程可以分為三個階 段,新模具投入壓鑄生產后,較先發生的是鑄件與模具 間的化學相互作用。