模具焊合區(qū)的表面狀態(tài)。模具表面存在著大量的顯微孔洞,、凹陷和凹坑,。模具一般焊合區(qū)的表面存在著一定數(shù)量的孔洞以及大量的凹陷，大孔洞的尺寸約3.6 μm,，多數(shù)孔洞的尺寸在2. 0 μm左右,。孔洞縱向較深,，而凹陷則比較淺,，且相互連接。對于模具正對內(nèi)澆口的表面不僅存在著大量的孔洞和凹陷,，而且還有較大尺寸的裂紋,，孔洞相互連接且呈蜂窩狀，有些地方形成了大尺寸的凹坑,，凹坑尺寸一般為4一10 μm,。焊合區(qū)的截面主要由四部分組成：焊合的鋁合金，過渡層,，氮化層和鋼基體,。過渡層最厚處可達10μm，其化學(xué)成分(質(zhì)量分數(shù))為23. 73%的Al,， 59. 36%的Fe,， 3. 59%的Cr， 12. 96%的W及0. 36%的V,。
焊合主要有兩種模式,，一種焊合是鋁合金與模具表面粘連在一起，另一種是鋁合金楔入模具表面裂紋內(nèi),，從而形成鑄件與模具的焊合,。模具鋼與鋁合金形成的一種焊合界面的顯微形貌,，可以清楚的看出，鋁合金與模具接觸處緊緊地連接在一起,，并形成了連續(xù)相,，同時，還可以發(fā)現(xiàn),，焊合界面是不連續(xù)的,、間斷的，在焊合的鋁合金一側(cè)存在著許多孔隙,。
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(xué)相互作用形成，此種焊合稱為物理化學(xué)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(dāng)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(xué)焊合表現(xiàn)在起模時，起模力將鋁壓鑄件與模具分離于鑄件一側(cè),。
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(nèi),，并接下來凝固，從而在鋁鑄件與模具間產(chǎn)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合,。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(xué)相互作用,，當(dāng)直接接觸面積較大時,，焊合將是化學(xué)相互作用和機械相互作用共同起作用的結(jié)果，則稱此種焊合為混合焊合,。因而,，根據(jù)焊合模式及其形成機理，可以將焊合分為三類：物理化學(xué)焊合,、機械焊合和混合焊合,。
新模具投入壓鑄生產(chǎn)中，伴隨著壓鑄模次的增加，模具的表面狀態(tài)將發(fā)生變化,，焊合將越來越易于發(fā)生,，其與鑄件發(fā)生焊合的方式也將有所不同。為壓鑄生產(chǎn)中,，模具的表面狀態(tài)隨壓鑄模次的增加而發(fā)生變化,。對于剛投入壓鑄生產(chǎn)的新模具來說，由于液態(tài)金屬的表面張力,，模具表面覆蓋的氧 化物和涂料以及液態(tài)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(fā)生化學(xué)相互作用的原子數(shù)很少,，不形成明顯的焊合現(xiàn)象，但在合金與模具直接接觸處,，發(fā)生A1和Fe原子的相互擴散,。隨著壓鑄循環(huán)的繼續(xù)進行，模具表面的凹陷和凹坑的數(shù)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(xué)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(xué)焊合現(xiàn)象,。當(dāng)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(xué)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(fā)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(chǎn)生了嚴重的焊合現(xiàn)象，生產(chǎn)出來的鑄件已完全報廢,，模具也不能再繼續(xù)使用,。
由上述分析可見，壓鑄生產(chǎn)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,，壓鑄鋁件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(fā)生復(fù)雜的物理化學(xué)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(qū),，導(dǎo)致焊合的發(fā)生。
結(jié)論
1)失效模具一般部位焊合區(qū)的模具表面上,，含有一定數(shù)量的孔洞及大量的淺的凹陷,，失效模具正對內(nèi)澆口處焊合區(qū)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(qū)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(xué)元素,。
3)根據(jù)焊合模式及其形成機理，焊合可以分為物理化學(xué)焊合,、機械焊合和混合焊合,。
4)壓鑄生產(chǎn)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(chǎn)后,，發(fā)生的是鑄件與模具間的化學(xué)相互作用。
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