压铸模与铝铸件焊合区的特征及形成机理

焊合是指压铸生产中，铸件与模具发生相互作用，起模时，铸件的一部分保留在模具表面，从而造成铸件缺肉的一种铸造缺陷。它是压铸生产中一个棘手的问题。因为，铝合金与压铸模具有较强的焊合倾向性。但是，对此种现象进行的研究还较少，对焊合区的特征及焊合的形成机理还认识不清。因而，开展这方面的研究工作有着重要的理论和实际意义。

1焊合的形成机理及分类

对于第 一种焊合，模具与合金的表面原子形成了金属键因而，此种焊合主要由原子间的化学相互作用形成，此种焊合称为物理化学焊合。压铸过程中，铸件与模具形成了相互作用的接合界面，界面接合强度的大小主要取决于模具与铝合金真实接触面积的大小、当接合界面的强度大于铝铸件表层组织的强度时，将形成物理化学焊合，表现在起模时，起模力将铸件与模具分离于铸件一侧。

对于   种焊合，充型时，铝液在高压作用下，渗入模具表面的裂纹内，并接下来凝固，从而在铝铸件与模具间产生了机械咬合作用，因而，焊合主要由铝铸件与模具间的机械相互作用形成，此种焊合称为机械焊念同时，在铝铸件与模具的直接接触处，必然也存在着原子间的化学相互作用，当直接接触面积较大时，焊合将是化学相互作用和机械相互作用共同起作用的结果，则称此种焊合为混合焊念因而，根据焊合模式及其形成机理，可以将焊合分为三类：物理化学焊合、机械焊合和混合焊合。

2焊合的形成及扩展过程

新模具投入压铸生产中，伴随着压铸模次的增加，模具的表面状态将发生变化，焊合将越来越易于发生，其与铸件发生焊合的方式也将有所不同为压铸生产中，模具的表面状态随压铸模次的增加而发生变化的。对于刚投入压铸生产的新模具来说，由于液态金属的表面张力，模具表面覆盖的氧化物和涂料以及液态金属的凝固收缩作用，使凝固后的固体铸件和模具间的直接接触面积很少，因而，铸件与模具间发生化学相互作用的原子数很少，不形成明显的焊合现象，但在合金与模具直接接触处，发生A1和Fe原子的相互扩散随着压铸循环的继续进行，模具表面的凹陷和凹坑的数量及尺寸增加，金属与模具间的直接接触面积增加，模具表面的铝浓度进一步增加，铸件与模具间的化学相互作用增加，此时铸件与模具可形成明显的物理化学焊合现象当模具服役时间之后，模具表面形成了大尺寸的裂纹和龟裂，模具与铸件间的化学相互作用与机械相互作用都进一步增强，使得焊合   易于发生。随着裂纹的扩展，机械相互作用进一步增加，模具与铸件间产生了严重的焊合现象，生产出来的铸件已报废，模具也不能再继续使用。

由上述分析可见，压铸生产中，焊合的形成过程可以分为三个阶段。首先，铝合金液充型时，对模具表面造成冲刷，使模具表面的涂料等被冲掉，裸露出模具基体其次，铝合金液与模具基体间发生复杂的物理化学作用。接着，铝合金液冷却凝固，并在模具与铸件间形成焊合区，导致焊合的发生。

结论

(1)失效模具一般部位焊合区的模具表面上，含有数量的孔洞及大量的浅的凹陷，失效模具正对内浇口处焊合区的模具表面，则含有蜂窝状的孔洞，较大尺寸的凹坑及裂纹。

(2)失效模具焊合区的截面主要由焊合的铝合金过渡层氮化层及钢基体组成，过渡层主要由Fe和A1元素组成另外，还有Cr，W，V等化学元素。

(3)根据焊合模式及其形成机理，焊合可以分为物理化学焊合、机械焊合和混合焊合。

(4)压铸生产中，焊合的形成过程可以分为三个阶段，新模具投入压铸生产后，发生的是铸件与模具间的化学相互作用。