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,?？锥纯v向較深，而凹陷則比較淺，且相互連接,。對(duì)于模具正對(duì)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(guò)渡層,，氮化層和鋼基體。過(guò)渡層最厚處可達(dá)10μm,，其化學(xué)成分(質(zhì)量分?jǐn)?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(shí),，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(duì)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(chēng)為物理化學(xué)焊合,。壓鑄過(guò)程中,，鑄件與模具形成了相互作用的接合界面,，界面接合強(qiáng)度的大小主要取決于模具與鋁合金真實(shí)接觸面積的大小。當(dāng)接合界面的強(qiáng)度大于鋁鑄件表層組織的強(qiáng)度時(shí),，將形成物理化學(xué)焊合表現(xiàn)在起模時(shí),，起模力將鋁壓鑄件與模具分離于鑄件一側(cè)。
對(duì)于第二種焊合,，充型時(shí),，鋁液在高壓作用下,，滲入模具表面的裂紋內(nèi)，并接下來(lái)凝固,，從而在鋁鑄件與模具間產(chǎn)生了機(jī)械咬合作用,，因而，焊合主要由鋁鑄件與模具間的機(jī)械相互作用形成,，此種焊合稱(chēng)為機(jī)械焊合,。同時(shí)，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(shí)，焊合將是化學(xué)相互作用和機(jī)械相互作用共同起作用的結(jié)果,，則稱(chēng)此種焊合為混合焊合,。因而，根據(jù)焊合模式及其形成機(jī)理,，可以將焊合分為三類(lèi)：物理化學(xué)焊合,、機(jī)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(lái)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(duì)于剛投入壓鑄生產(chǎn)的新模具來(lái)說(shuō),，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(kuò)散,。隨著壓鑄循環(huán)的繼續(xù)進(jìn)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(jìn)一步增加,，鑄件與模具間的化學(xué)相互作用大大增加，此時(shí)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(shí)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(jī)械相互作用都進(jìn)一步增強(qiáng)，使得焊合更易于發(fā)生,。隨著裂紋的擴(kuò)展,，機(jī)械相互作用進(jìn)一步增加，模具與鑄件間產(chǎn)生了嚴(yán)重的焊合現(xiàn)象,，生產(chǎn)出來(lái)的鑄件已完全報(bào)廢,，模具也不能再繼續(xù)使用。
由上述分析可見(jiàn),，壓鑄生產(chǎn)中,，焊合的形成過(guò)程可以分為三個(gè)階段。首先,，鋁合金液充型時(shí),，壓鑄鋁件對(duì)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(duì)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(guò)渡層、氮化層及鋼基體組成,，過(guò)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(jī)理,，焊合可以分為物理化學(xué)焊合,、機(jī)械焊合和混合焊合。
4)壓鑄生產(chǎn)中,，焊合的形成過(guò)程可以分為三個(gè)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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