盡管鋁鑄件生產(chǎn)中焊合現(xiàn)象的危害非常嚴重,但對這種現(xiàn)象的研究還很少,直到近,一些研究者才對焊合現(xiàn)象進行了一些試驗研究。通過研究,人們發(fā)現(xiàn)在模具與焊合的鋁合金間存在著金屬間化合物層,并且大多數(shù)研究者都認為,該金屬間化合物層是導(dǎo)致焊合發(fā)生的直接原因;較高的壓鋁鑄件操作溫度易于使焊合發(fā)生,模具表面溫度較高的局部熱節(jié)點及充型速度較高處易于發(fā)生焊合;不同的鋁合金呈現(xiàn)出不同的焊合傾向性,幾種鋁合金與模具形成焊合的傾向性由弱到強的順序是:共晶Al-Si合金,Al-Si-Cu合金,亞共晶Al-Si合金,Al-Mg合金,純Al。合金的含鐵量是影響焊合發(fā)生的重要元素,合金的含鐵量從0.8%增加到1.1%時,合金的抗焊合能力增加;模具表面改質(zhì)處理能提高其抗焊合的能力;模具表面的粗糙度越大,焊合越易于發(fā)生。從上述試驗結(jié)果可以看出,目前,人們對焊合現(xiàn)象的認識還僅停留在感性認識階段,還缺乏深入的理論研究。因而,在壓鑄生產(chǎn)中,不能及時地采取、地手段從根本上來防止這一現(xiàn)象的發(fā)生,使焊合問題成為困擾當今鋁合金壓鑄生產(chǎn)的主要問題之一。
鑄鋁件通常是由鋁錠重熔后進行生產(chǎn),而這些鋁錠首先是由鑄造車間所提供的液體金屬料配上調(diào)好合金成分的廢料所構(gòu)成的鋁。當然應(yīng)該優(yōu)先考慮采用新的鋁錠,減少含鐵量及夾雜物以鋁鑄件有高的品質(zhì)。但是全部采用新的鋁錠所生產(chǎn)的鑄件,按當前估計只會占到總量的14%,而86%的鋁鑄件由鋁澆注。但是由于市場的擴大,幾乎不可能依靠鋁來供應(yīng)。
壓鑄型內(nèi)表面的溫度除受澆注溫度的影響外,還要受到壓鑄型結(jié)構(gòu)和冷卻條件的影響,如果壓鑄型的冷卻系統(tǒng)布置不合理,使得壓鑄型工作溫度過高,或壓鑄型冷卻不均勻,或其結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理、表面存在局部熱節(jié)點,使壓鑄型在此處的溫度接近臨界溫度時,焊合極易發(fā)生。
防止措施
適當降低金屬液溫度,對模具進行預(yù)熱并使模具溫度均衡,開模不能太早;型腔表面應(yīng)光滑,減小局部流動受阻,這都有利于避免熱裂紋。防止冷裂紋主要是從鑄件結(jié)構(gòu)上考慮,在鋁鑄件的面與面、線與線交接處,盡量使用圓弧過渡,避免零件內(nèi)部應(yīng)力集中;此外原材料中鐵超標,也容易造成裂紋,應(yīng)嚴把原材料質(zhì)量關(guān)。
缺陷特征
壓鋁鑄件上出現(xiàn)裂縫,嚴重時表現(xiàn)為零件開裂。存在裂紋的鋁鑄件一般為廢品。鋁鑄件上的裂紋分為熱裂和冷裂兩種。熱裂是在較高溫度下,即在成形過程中形成的,在裂紋的兩側(cè)有氧化現(xiàn)象,顏色稍深些。而冷裂是在鑄件冷凝后發(fā)生的,裂紋處側(cè)面的顏色與鑄件本體無區(qū)別。
產(chǎn)生原因
熱裂產(chǎn)生的原因是由于金屬液溫度過高,凝固時間不足,開模太早,或收縮受阻和模具溫度不均衡造成的,也有因模具撥模斜度偏小,零件拉傷形成裂紋。而冷裂是在常溫下,由于零件內(nèi)應(yīng)力較大而產(chǎn)生的裂紋。