为什么铝合金压铸模的焊合会出现熔损现象？

　　一般通过模具压铸成形的资料有铝、镁、锌等，模具是现代工业大规模生产的重要设备。这其中有80%以上是铝合金压铸件。而在铝合金压铸件中，又有约80%用于汽车工业，所以汽车工业的技术动向将左右压铸模具的制造及产量[1]近年来，随着我国汽车工业的逐步发展，对汽车用铝镁合金压铸件的需求量逐渐增大。因此，考虑到大批量、低成本、高效率地生产合金压铸件，同时减少待模维修时间，开发和引进新型热作模具材料，并通过热处置优化模具资料的组织和性能，以及通过外表处置延长温州模具使用寿命已经成为广大资料研究者所关注的热点。

　　型腔的充型时间一般为0.1甚至更少，压铸工艺中。合金通过浇口的速度约4060m/s有的甚至高达200m/s金属凝固时的加压强度通常在40120MPa左右。进行铝合金压铸时，压铸模具的工作外表温度一般可上升到500600℃。对于制造一个小型铝合金零件，整个压铸-凝固循环时间约36s大型铝合金零件也不超过90

　　模具型腔要接受火热熔融合金的急热作用，每个压铸循环初期。工作外表会发生压缩热应力;压铸结束后要在模具内喷润滑剂，进行急冷，因而又在其外表发生拉应力。这样的交变热应力作用下，模具外表会发生热疲劳微裂纹，随着压铸循环次数的增加，微裂纹急剧扩展，有的向心部扩展，形成龟裂纹。如果在裂纹周围同时随同有熔融合金对模具型腔的冲刷及腐蚀，模具外表还会进一步损坏，最终造成压铸模具的早期开裂甚至报废。

　　1铝合金压铸模中的焊合现象

　　模具外表发生焊合的问题开始渐渐得到关注。焊合”压铸工业中的术语，所有导致铝合金压铸模失效的主要原因中。指的模具与压铸合金之间的反应。模具外表一旦发生焊合，就会生成复杂的Fe-A l金属间化合物相，并在下次压铸循环时在铸件外表造成缺陷。硬质的金属间相还会在模具外表堆积，因此必需中断生产并用抛光的方法除去焊合生成物，这样会导致生产时间的延长、劳动力的浪费，而且还会降低模具寿命。

　　可将“焊合”分为两种。第一种焊合形式称为“冲击焊合”即焊合发生在模具外表朝向型腔的入口或内浇道处。这些区域在充型时一般都受到熔融金属流的猛烈冲击，通常依照焊合形式的不同。外表温度较高，受到压力较大，维护层极易破坏，压铸合金的不时冲刷下模具维护层失效并裸露出金属基体，合金便与基体资料发生反应生成复杂的金属间化合物相。金属间化合物较硬不易变形，压铸中的破裂脱落不只会导致铸件质量缺陷，同时会带走基体材料，并流露新鲜外表，如此周而复始，焊合现象逐渐加深，严重时会导致模具外表受到腐蚀及温州模具资料熔损。因此，必需要在发生焊合的早期进行及时清除并修补受损外表。第二种焊合形式称为“堆积焊合”即焊合位置背向浇口或远离浇道。这些区域通常是外表处置或模具润滑剂不能达到地方。因此它外表状态、温度分布、受压状况与其他地方不同。通常压铸合金在达这些区域后温度较低，其流动性也变差，容易最先凝固，火热的半固态合金与模具外表接触时间变长，加上此处模具自身外表状态不很理想，因此容易形成FeA l金属间化合物，多次压铸循环中，金属间化合物会在这些流动性较差的区域逐渐堆积，最后形成严重的焊合，影响压铸生产。

　　但是发生的焊合却具有一些普遍的共同特征—即模具外表焊合区域一般均呈现银白色光泽。虽然在铝合金压铸模的不同区域会发生不同形式的焊合。

　　往往是复杂的Fe-A l金属间化合物，焊合层的组成。而且由于组成该层的金属间化合物较薄，因此在分析上也有一定的困难。但是国外研究者Z.W.Chen和D.T.Fraser等利用X射线衍射对在熔融Al-11Si-3Cu压铸铝合金中浸蘸H13钢所生成的金属间化合物结构进行了分析，认为，焊合层由复合物层金属间化合物αbcc-FeSiA lCrMnCu外层紧密层的六方αH-Fe2SiA l8金属间化合物以及内层紧密层斜方晶的η-Fe2A l5金属间化合物组成。而他拍摄下的FeAl界面组织与笔者所作的ADC12压铸铝合金中浸蘸H13钢”试验得到FeAl界面形貌十分相似。

　　焊合外表层又极薄加上分析手段上的限制，金属间化合物量非常少。目前阶段，国内外研究者都只能对其进行大致的定性分析。而对于焊合层的生成与发展规律，金属间化合物的定量分析将会是今后研究者工作的重点。

　　2铝合金压铸模的熔损效应

　　并坚持加压状态下工作的铝合金压铸模在使用一段时间后，受到火热的合金熔体、半固态合金冲刷。外表的维护层一般会形成网状微裂纹、龟裂甚至外表层脱落。如果不对模具外表进行修复和保养，则会发生更加严重的所谓“熔损”效应。熔损”指的模具在工作一段时间后，工作面受到严重侵蚀，使模具质量变轻的过程。熔损是压铸合金对压铸模具的一系列腐蚀、冲蚀、侵蚀及焊合的综合机械作用结果。

　　基体中的各种合金元素也会参与到这一反应中，模具基体材料Fe压铸铝合金中的溶解过程又是一种FeAl物理化学反应并生成复杂金属间化合物的过程。同时。而所生成的金属间化合物的物相结构、反应机制等至今没有得到明确解释，只能对其进行大致的定性分析。不过由于熔损反应与在塑料模具外表早期发生的焊合有着许多共性，因此在发生熔损的区域，往往也能找到与焊合生成金属间化合物相类似的物质，笔者在对H13钢浸蘸入ADC12压铸铝合金的试验中，局部试样发生了严重的熔损。

　　4结论

　　铝合金压铸模的使用中会发生复杂的Fe2A l反应，由于铝与铁有强烈的亲合力。生成硬的金属间化合物焊合层，严重的还会引起模具熔损。实际生产显示，对模具进行适当的外表处置和压铸循环中喷涂模具润滑剂将对模具发生焊合、熔损现象起到积极的预防作用。

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