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鋁合金壓鑄模中的焊合現象

時間:2018.08.24 來源:上海神富機械科技有限公司瀏覽量:載入中...

  在所有導致鋁合金壓鑄模失效的主要原因中,模具表面發生焊合的問題開始漸漸得到關注?!昂负稀笔菈鸿T工業中的術語,它指的是模具與壓鑄合金之間的反應。模具表面一旦發生焊合,就會生成復雜的Fe-Al 金屬間化合物相,并在下次壓鑄循環時在鑄件表面造成缺陷。硬質的金屬間相還會在模具表面堆積,因此必須中斷生產并用拋光的方法除去焊合生成物,這樣會導致生產時間的延長、勞動力的浪費,而且還會降低模具壽命。

  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”,即焊合發生在模具表面朝向型腔的入口或內澆道處。這些區域在充型時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,保護層極易破壞,在壓鑄合金的不斷沖刷下模具保護層失效并裸露出金屬基體,合金便與基體材料發生反應生成復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導致鑄件質量缺陷,同時會帶走基體材料,并暴露新鮮表面,如此周而復始,焊合現象逐漸加深,嚴重時會導致模具表面受到腐蝕及模具材料熔損。因此,必須要在發生焊合的早期進行及時清除并修補受損表面。第二種焊合形式稱為“沉積焊合”,即焊合位置背向澆口或遠離澆道。這些區域通常是表面處理或模具潤滑劑不能達到的地方。因此它們的表面狀態、溫度分布、受壓狀況與其他地方不同。通常壓鑄合金在到達這些區域后溫度較低,其流動性也變差,容易最先凝固,熾熱的半固態合金與模具表面接觸時間變長,加上此處模具本身表面狀態不很理想,因此容易形成FeAl 金屬間化合物,在多次壓鑄循環中,金屬間化合物會在這些流動性較差的區域逐漸沉積,最后形成嚴重的焊合,影響壓鑄生產。

  雖然在鋁合金壓鑄模的不同區域會發生不同形式的焊合,但是發生的焊合卻具有一些普遍的共同特征——即模具表面焊合區域一般均呈現銀白色光澤。

  焊合層的組成,往往是復雜的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。但是國外研究者Z.W.Chen 和D.T.Fraser 等利用X射線衍射對在熔融Al-11Si-3Cu 壓鑄鋁合金中浸蘸H13 鋼所生成的金屬間化合物結構進行了分析,他們認為,焊合層由復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,國內外研究者都只能對其進行大致的定性分析。而對于焊合層的生成與發展規律,金屬間化合物的定量分析將會是今后研究者工作的重點。

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