铝合金压铸模的焊合熔损现象及其预防措施
2017-02-23
压铸工艺中，型腔的充型时间一般为0.1s ，甚至更少，合金通过浇口的速度约40～60m/ s ，有的甚至高达200m/ s。金属凝固时的加压强度通常在40 ～120MPa 左右。在进行铝合金压铸时，压铸模具的工作表面温度一般可上升到500～600 ℃。对于制造一个小型铝合金零件，整个压铸- 凝固循环时间约3～6s ，大型铝合金零件也不超过90s。
在(zai)每个(ge)压(ya)铸循(xun)环初(chu)期，模(mo)具(ju)型腔(qiang)要(yao)(yao)承受炽热(re)熔融合金的急(ji)热(re)作(zuo)用，工作(zuo)表面会(hui)产生(sheng)压(ya)缩热(re)应(ying)力(li)；压(ya)铸结束(shu)后要(yao)(yao)在(zai)模(mo)具(ju)内喷(pen)润滑剂(ji)，进行急(ji)冷(leng)，因(yin)而(er)又在(zai)其表面产生(sheng)拉应(ying)力(li)。在(zai)这样的交变热(re)应(ying)力(li)作(zuo)用下(xia)，模(mo)具(ju)表面会(hui)产生(sheng)热(re)疲劳微裂纹，随着压(ya)铸循(xun)环次数的增(zeng)加(jia)，微裂纹急(ji)剧扩展，有(you)的向心部(bu)扩展，形成龟(gui)裂纹。如果在(zai)裂纹周(zhou)围同时伴随有(you)熔融合金对模(mo)具(ju)型腔(qiang)的冲刷(shua)及腐蚀(shi)，模(mo)具(ju)表面还会(hui)进一步损坏，最(zui)终造成模(mo)具(ju)的早期开裂甚至报废。
1 铝合金压铸模中的焊(han)合现(xian)象
在(zai)(zai)所有导致(zhi)铝(lv)合金(jin)压(ya)铸(zhu)(zhu)模失效的(de)主(zhu)要原(yuan)因(yin)中，模具(ju)表(biao)面(mian)发生焊合的(de)问题开始(shi)渐渐得到(dao)关注。“焊合”是(shi)(shi)压(ya)铸(zhu)(zhu)工业中的(de)术(shu)语，它指的(de)是(shi)(shi)模具(ju)与压(ya)铸(zhu)(zhu)合金(jin)之(zhi)间(jian)(jian)(jian)的(de)反(fan)应。模具(ju)表(biao)面(mian)一(yi)旦发生焊合，就会(hui)生成复杂的(de)Fe-Al 金(jin)属间(jian)(jian)(jian)化合物(wu)(wu)相，并在(zai)(zai)下次压(ya)铸(zhu)(zhu)循环时在(zai)(zai)铸(zhu)(zhu)件表(biao)面(mian)造成缺陷。硬质的(de)金(jin)属间(jian)(jian)(jian)相还会(hui)在(zai)(zai)模具(ju)表(biao)面(mian)堆积(ji)，因(yin)此必须中断(duan)生产(chan)并用抛光(guang)的(de)方法除去焊合生成物(wu)(wu)，这(zhei)样会(hui)导致(zhi)生产(chan)时间(jian)(jian)(jian)的(de)延长、劳(lao)动(dong)力(li)的(de)浪费，而(er)且还会(hui)降(jiang)低(di)模具(ju)寿命(ming)。
通常(chang)按照焊(han)(han)合(he)(he)(he)形(xing)(xing)(xing)式(shi)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)同，可将“焊(han)(han)合(he)(he)(he)”分(fen)为两(liang)种。第(di)一(yi)种焊(han)(han)合(he)(he)(he)形(xing)(xing)(xing)式(shi)称(cheng)为“冲(chong)(chong)击焊(han)(han)合(he)(he)(he)”，即焊(han)(han)合(he)(he)(he)发生(sheng)在模(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)(mian)朝向型腔(qiang)的(de)(de)(de)入口或内浇(jiao)道(dao)处。这些(xie)区域(yu)在充型时(shi)一(yi)般都受(shou)到(dao)熔(rong)融金(jin)属流(liu)的(de)(de)(de)猛烈冲(chong)(chong)击，表(biao)面(mian)(mian)温(wen)度较高(gao)，受(shou)到(dao)的(de)(de)(de)压力较大(da)，保(bao)护(hu)层极易破坏(huai)，在压铸(zhu)合(he)(he)(he)金(jin)的(de)(de)(de)不(bu)(bu)(bu)断冲(chong)(chong)刷下模(mo)(mo)具(ju)(ju)保(bao)护(hu)层失效并裸露(lu)出金(jin)属基体(ti)，合(he)(he)(he)金(jin)便与(yu)基体(ti)材料(liao)发生(sheng)反应生(sheng)成(cheng)复杂的(de)(de)(de)金(jin)属间化(hua)合(he)(he)(he)物相。金(jin)属间化(hua)合(he)(he)(he)物较硬不(bu)(bu)(bu)易变形(xing)(xing)(xing)，它在压铸(zhu)中(zhong)(zhong)的(de)(de)(de)破裂脱(tuo)落不(bu)(bu)(bu)仅会导致铸(zhu)件(jian)质量缺(que)陷，同时(shi)会带(dai)走基体(ti)材料(liao)，并暴露(lu)新鲜表(biao)面(mian)(mian)，如(ru)此(ci)周而(er)复始，焊(han)(han)合(he)(he)(he)现(xian)象逐渐加深，严(yan)重时(shi)会导致模(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)(mian)受(shou)到(dao)腐(fu)蚀及模(mo)(mo)具(ju)(ju)材料(liao)熔(rong)损(sun)(sun)。因(yin)(yin)此(ci)，必(bi)须要在发生(sheng)焊(han)(han)合(he)(he)(he)的(de)(de)(de)早期进(jin)行(xing)及时(shi)清除(chu)并修补(bu)受(shou)损(sun)(sun)表(biao)面(mian)(mian)。第(di)二种焊(han)(han)合(he)(he)(he)形(xing)(xing)(xing)式(shi)称(cheng)为“沉(chen)积焊(han)(han)合(he)(he)(he)”，即焊(han)(han)合(he)(he)(he)位置背向浇(jiao)口或远离浇(jiao)道(dao)。这些(xie)区域(yu)通常(chang)是表(biao)面(mian)(mian)处理(li)或模(mo)(mo)具(ju)(ju)润滑剂(ji)不(bu)(bu)(bu)能达到(dao)的(de)(de)(de)地方。因(yin)(yin)此(ci)它们的(de)(de)(de)表(biao)面(mian)(mian)状(zhuang)态、温(wen)度分(fen)布、受(shou)压状(zhuang)况与(yu)其他地方不(bu)(bu)(bu)同。通常(chang)压铸(zhu)合(he)(he)(he)金(jin)在到(dao)达这些(xie)区域(yu)后温(wen)度较低(di)，其流(liu)动性(xing)也变差，容易最先凝固，炽热的(de)(de)(de)半固态合(he)(he)(he)金(jin)与(yu)模(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)(mian)接触时(shi)间变长，加上此(ci)处模(mo)(mo)具(ju)(ju)本身(shen)表(biao)面(mian)(mian)状(zhuang)态不(bu)(bu)(bu)很理(li)想，因(yin)(yin)此(ci)容易形(xing)(xing)(xing)成(cheng)FeAl 金(jin)属间化(hua)合(he)(he)(he)物，在多次压铸(zhu)循环中(zhong)(zhong)，金(jin)属间化(hua)合(he)(he)(he)物会在这些(xie)流(liu)动性(xing)较差的(de)(de)(de)区域(yu)逐渐沉(chen)积，最后形(xing)(xing)(xing)成(cheng)严(yan)重的(de)(de)(de)焊(han)(han)合(he)(he)(he)，影(ying)响压铸(zhu)生(sheng)产。
虽然在铝合金压铸模的(de)(de)不(bu)同区域(yu)会(hui)发(fa)生不(bu)同形式的(de)(de)焊合，但是发(fa)生的(de)(de)焊合却具有一(yi)些普遍的(de)(de)共同特征——即模具表面焊合区域(yu)一(yi)般(ban)均呈现银(yin)白(bai)色光泽。
焊(han)合(he)(he)层(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)组(zu)(zu)成，往往是复(fu)杂(za)的(de)(de)(de)(de)Fe-Al 金(jin)属间(jian)(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)，而(er)且由于组(zu)(zu)成该层(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)金(jin)属间(jian)(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)较(jiao)薄，因此(ci)在(zai)分析上也有一定(ding)的(de)(de)(de)(de)困难。但是国外研究者Z.W.Chen 和D.T.Fraser 等利用X射(she)线衍射(she)对在(zai)熔融Al-11Si-3Cu 压铸(zhu)铝合(he)(he)金(jin)中浸(jin)蘸H13 钢(gang)所生成的(de)(de)(de)(de)金(jin)属间(jian)(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)结构进(jin)行了分析，他(ta)们认为(wei)，焊(han)合(he)(he)层(ceng)(ceng)(ceng)由复(fu)合(he)(he)物(wu)层(ceng)(ceng)(ceng)金(jin)属间(jian)(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)αbcc-( FeSiAlCrMnCu ) 、外层(ceng)(ceng)(ceng)紧(jin)密层(ceng)(ceng)(ceng)的(de)(de)(de)(de)六方αH-(Fe2SiAl8) 金(jin)属间(jian)(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)以及内层(ceng)(ceng)(ceng)紧(jin)密层(ceng)(ceng)(ceng)斜方晶的(de)(de)(de)(de)η-Fe2Al5 金(jin)属间(jian)(jian)化(hua)(hua)合(he)(he)物(wu)组(zu)(zu)成。而(er)他(ta)们拍(pai)摄下的(de)(de)(de)(de)Fe－Al界面组(zu)(zu)织与笔者所作的(de)(de)(de)(de)“在(zai)ADC12 压铸(zhu)铝合(he)(he)金(jin)中浸(jin)蘸H13 钢(gang)”试验(yan)得到的(de)(de)(de)(de)Fe－Al 界面形貌十分相似。
金(jin)(jin)属(shu)间化(hua)合物(wu)量非常少，焊合表(biao)面(mian)层又极薄(bo)加上分(fen)析手段上的限制，在(zai)目前阶段，国(guo)内外研究者(zhe)都只能对其进(jin)行大致的定性分(fen)析。而对于焊合层的生成与发展规(gui)律，金(jin)(jin)属(shu)间化(hua)合物(wu)的定量分(fen)析将会是今后研究者(zhe)工作的重点。
2 铝(lv)合金压铸模的熔损效应
在受(shou)到(dao)炽(chi)热的(de)合(he)金熔(rong)体、半固态(tai)合(he)金冲刷(shua)，并保持加压状态(tai)下工(gong)作(zuo)的(de)铝合(he)金压铸模(mo)在使用一(yi)段时间后(hou)，表(biao)面(mian)的(de)保护层(ceng)一(yi)般会形成网状微裂纹、龟裂甚至表(biao)面(mian)层(ceng)脱落。如果(guo)不对(dui)模(mo)具表(biao)面(mian)进行修复和保养，则会发生更加严(yan)重(zhong)的(de)所谓(wei)“熔(rong)损(sun)(sun)”效应。“熔(rong)损(sun)(sun)”指的(de)是模(mo)具在工(gong)作(zuo)一(yi)段时间后(hou)，工(gong)作(zuo)面(mian)受(shou)到(dao)严(yan)重(zhong)侵(qin)蚀(shi)，使模(mo)具质量(liang)变轻的(de)过程。熔(rong)损(sun)(sun)是压铸合(he)金对(dui)压铸模(mo)具的(de)一(yi)系列腐蚀(shi)、冲蚀(shi)、侵(qin)蚀(shi)及(ji)焊合(he)的(de)综合(he)机械作(zuo)用结果(guo)。
模具基体材料Fe在(zai)(zai)压(ya)铸铝合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)中(zhong)(zhong)的(de)(de)溶解(jie)过程又是一种(zhong)Fe－Al 物(wu)(wu)理化学反(fan)应(ying)(ying)并生(sheng)成(cheng)复杂金(jin)(jin)(jin)属(shu)间(jian)化合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)过程。同时(shi)，基体中(zhong)(zhong)的(de)(de)各种(zhong)合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)元素(su)也会(hui)参与到(dao)这一反(fan)应(ying)(ying)中(zhong)(zhong)，而所生(sheng)成(cheng)的(de)(de)金(jin)(jin)(jin)属(shu)间(jian)化合(he)(he)物(wu)(wu)的(de)(de)物(wu)(wu)相(xiang)结构、反(fan)应(ying)(ying)机(ji)制等(deng)至今没有得到(dao)明(ming)确解(jie)释，只能(neng)对其进行(xing)大致的(de)(de)定性(xing)分析。不过由于熔损反(fan)应(ying)(ying)与在(zai)(zai)模具表面早期发生(sheng)的(de)(de)焊合(he)(he)有着许多共性(xing)，因此在(zai)(zai)发生(sheng)熔损的(de)(de)区域，往往也能(neng)找到(dao)与焊合(he)(he)生(sheng)成(cheng)金(jin)(jin)(jin)属(shu)间(jian)化合(he)(he)物(wu)(wu)相(xiang)类似(si)的(de)(de)物(wu)(wu)质，笔者在(zai)(zai)对H13 钢浸蘸入ADC12 压(ya)铸铝合(he)(he)金(jin)(jin)(jin)的(de)(de)试验(yan)中(zhong)(zhong)，部分试样发生(sheng)了严重的(de)(de)熔损。
3 铝合金(jin)压铸(zhu)模预防焊(han)合、熔损的措(cuo)施
作为铝合金压铸模(mo)，其整个系统一般价格昂(ang)贵，型腔(qiang)都比较(jiao)复杂。因此分析模(mo)具失效的(de)原(yuan)因，采取相应的(de)方法预防失效，以延长模(mo)具使用寿命，是模(mo)具工业一个相当重要(yao)的(de)课(ke)题。
3.1 蒸(zheng)汽(qi)氧化处理
蒸(zheng)汽处(chu)(chu)理(li)常应用于(yu)工具(ju)的表(biao)面处(chu)(chu)理(li)以及常规兵(bing)器(qi)的表(biao)面处(chu)(chu)理(li)，基本上都是起(qi)防锈作用。当其作为(wei)一种有(you)效的表(biao)面处(chu)(chu)理(li)工艺被(bei)运用于(yu)热作模具(ju)钢时(shi)，我(wo)们发现它能在(zai)一定程度上提高模具(ju)的抗冷热疲劳性(xing)能和抗熔融铝(lv)合金(jin)热熔损(sun)性(xing)能[8 ] 。因(yin)为(wei)通过蒸(zheng)汽氧化处(chu)(chu)理(li)的钢铁材料(liao)在(zai)其表(biao)面可以生成一层具(ju)有(you)保护作用的Fe3/O4薄膜(mo)，
Fe3O4是(shi)(shi)铁的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)中致(zhi)(zhi)密度较高(gao)、结构(gou)较稳定的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)。蓝色(se)(se)的(de)(de)Fe3O4具(ju)(ju)有(you)耐高(gao)温、抗氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)、致(zhi)(zhi)密、耐磨(mo)损(sun)、耐蚀(shi)、与基(ji)体(ti)结合强度好等优点。由于Fe3O4氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜的(de)(de)微观结构(gou)是(shi)(shi)粗(cu)糙且凹凸不平的(de)(de)，因此(ci)它还能(neng)存储一些冷却剂，在铸件压铸成形以后方便脱模(mo)(mo)(mo)，起到了润(run)滑的(de)(de)作用(yong)，使模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)不易产(chan)(chan)(chan)生(sheng)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)腐蚀(shi)沟(gou)槽，从而(er)减少诱发热疲劳裂纹的(de)(de)因素。而(er)且，紧(jin)实致(zhi)(zhi)密的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)膜包(bao)围(wei)在模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)上(shang)起到了隔离炽热熔融(rong)金属(shu)或高(gao)温液体(ti)的(de)(de)热冲(chong)刷作用(yong)，保(bao)护(hu)了模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)材(cai)料基(ji)体(ti)的(de)(de)完整(zheng)性，从而(er)提高(gao)了模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)的(de)(de)使用(yong)寿命。 在实际应用(yong)中，多数的(de)(de)模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)生(sheng)产(chan)(chan)(chan)商也建议用(yong)户在使用(yong)热作模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)之前进行轻(qing)微氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)，通(tong)常(chang)是(shi)(shi)在空气中加热到500 ℃，保(bao)持1～2h ，在模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)产(chan)(chan)(chan)生(sheng)1～10μm 的(de)(de)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)层(ceng)。而(er)一般在压铸模(mo)(mo)(mo)试(shi)模(mo)(mo)(mo)时(shi)，有(you)时(shi)也会在模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)形成致(zhi)(zhi)密的(de)(de)黑色(se)(se)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)层(ceng)，此(ci)氧(yang)(yang)(yang)化(hua)(hua)(hua)(hua)物(wu)(wu)层(ceng)主(zhu)要由富含C、Si 、S 的(de)(de)Fe[html]3O[html]4构(gou)成。同(tong)样(yang)能(neng)够起到保(bao)护(hu)模(mo)(mo)(mo)具(ju)(ju)表(biao)面(mian)并延长使用(yong)寿命的(de)(de)积(ji)极(ji)作用(yong) 。
3.2 离子渗氮
在模(mo)具(ju)表面进行离子(zi)渗氮(dan)可以生(sheng)成(cheng)连续的(de)氮(dan)化(hua)物层(ceng)(白亮层(ceng)) ，这对提(ti)高模(mo)具(ju)的(de)抗焊合、抗热(re)熔损、抗侵蚀能力都是(shi)非(fei)常有(you)益的(de)，同时也(ye)会(hui)使得模(mo)具(ju)表面的(de)耐磨性能有(you)所(suo)提(ti)高[7 ] 。离子(zi)渗氮(dan)除具(ju)有(you)普通渗氮(dan)的(de)优(you)点(dian)之外，还有(you)渗氮(dan)速度快(kuai)(是(shi)气(qi)体(ti)渗氮(dan)的(de)2～3 倍) 、氮(dan)化(hua)组(zu)织容易调整控制、处(chu)理(li)温(wen)度低、热(re)变形小、处(chu)理(li)后表面状态(tai)好、节能及无(wu)公害等(deng)优(you)点(dian)。
氮(dan)化(hua)层比氧(yang)化(hua)层更(geng)厚更(geng)致密，更(geng)耐铝合(he)金冲蚀，对保护模(mo)(mo)具表面可以起到(dao)(dao)积极(ji)作用。但是，考虑(lv)到(dao)(dao)模(mo)(mo)具的(de)热(re)疲(pi)劳(lao)性能，氮(dan)化(hua)层由(you)于较硬，容易形(xing)成热(re)疲(pi)劳(lao)裂(lie)纹。而一旦(dan)形(xing)成微裂(lie)纹后的(de)氮(dan)化(hua)层在抗熔(rong)融(rong)铝合(he)金焊(han)合(he)与熔(rong)损上(shang)的(de)效果则会变(bian)差。因此如果解决好(hao)模(mo)(mo)具氮(dan)化(hua)层上(shang)的(de)热(re)疲(pi)劳(lao)问题，渗氮(dan)将会是一个十(shi)分优秀的(de)压(ya)铸(zhu)模(mo)(mo)表面处理工艺(yi)。
3.3 PVD、CVD 表(biao)面镀覆
物理(li)气相沉积技术(PVD) ，由于(yu)处理(li)温度低(di)，畸变小，无公(gong)害，容(rong)易获(huo)得超硬层(ceng)，涂层(ceng)均匀等特点，已经广泛应(ying)用(yong)于(yu)精(jing)密模具表面(mian)强化(hua)处理(li)，显示出良好的(de)应(ying)用(yong)效果。PVD 处理(li)是将具有特殊性能(neng)的(de)稳定化(hua)合物TiN、Ti (C ，N) 、SiN、(Ti ，Si) N 等沉积在金属(shu)表面(mian)，形成一层(ceng)超硬覆盖膜(mo)，经PVD 处理(li)获(huo)得的(de)TiN 层(ceng)的(de)塑料模，其使用(yong)寿命提(ti)高(gao)3～9 倍(bei)，金属(shu)压力加工(gong)工(gong)具寿命提(ti)高(gao)3～5 倍(bei)。
化学气(qi)(qi)相沉积技(ji)术(CVD) ，沉积物(wu)由引(yin)入高(gao)温(wen)沉积区的(de)(de)气(qi)(qi)体离(li)解所产生。CVD 处理的(de)(de)模具形(xing)状不受任何限制。CVD 可(ke)以在含碳量大于018 %的(de)(de)工(gong)具钢、渗碳钢、高(gao)速钢、轴承钢、铸铁以及硬质合金(jin)等(deng)表面上进行(xing)。气(qi)(qi)相沉积TiC、TiN 能应用于挤压模、落料模和弯曲模，也(ye)适(shi)用于粉末成型模和塑料模等(deng)。在金(jin)属模具上涂覆(fu)TiC、TiN 覆(fu)层(ceng)的(de)(de)工(gong)艺， 其覆(fu)层(ceng)硬度高(gao)达3000HV ，且耐磨性好、抗摩擦(ca)性能提高(gao)、冲模的(de)(de)使用寿命可(ke)提高(gao)1～4 倍。、
3.4 渗硼处理
渗硼处理在模具(ju)表(biao)面(mian)形成的硼化物，具(ju)有高(gao)(gao)硬度、高(gao)(gao)耐磨、好的抗(kang)氧化性和(he)耐腐蚀性。D.N.Tsipas 等的研究发现(xian):在低(di)碳钢(gang)(gang)和(he)高(gao)(gao)合金钢(gang)(gang)上进行粉末渗硼，渗硼层能明(ming)显提高(gao)(gao)耐630 ℃铝液(ye)和(he)500 ℃锌液(ye)的侵蚀。
笔者在(zai)进行铝(lv)合金压铸(zhu)模具钢的(de)(de)(de)(de)(de)(de)抗(kang)熔损(sun)(sun)及焊合的(de)(de)(de)(de)(de)(de)研(yan)究中使(shi)用了(le)渗(shen)硼(peng)方法，试验发(fa)现渗(shen)硼(peng)层的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)硬(ying)度和良(liang)好的(de)(de)(de)(de)(de)(de)热(re)稳(wen)定性，能(neng)改变热(re)疲劳裂纹(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)萌生及扩展(zhan)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)方式，从而改变热(re)疲劳裂纹(wen)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)形貌。因(yin)此在(zai)不损(sun)(sun)失铝(lv)合金压铸(zhu)模热(re)疲劳性能(neng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)基础上(shang)，对其进行渗(shen)硼(peng)处理，可显着提高(gao)其抗(kang)熔损(sun)(sun)、焊合性能(neng)。但由于(yu)普通的(de)(de)(de)(de)(de)(de)高(gao)温(wen)(wen)(wen)(900 ℃左(zuo)右) 渗(shen)硼(peng)后还需(xu)进行高(gao)温(wen)(wen)(wen)淬火+ 回火处理，对大型铝(lv)合金压铸(zhu)模不太实际，如果能(neng)够在(zai)渗(shen)硼(peng)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)工艺上(shang)寻(xun)求(qiu)突破，降低(di)到中温(wen)(wen)(wen)甚至低(di)温(wen)(wen)(wen)(如550 ℃以下)渗(shen)硼(peng)，那么对于(yu)铝(lv)合金压铸(zhu)模而言(yan)，无疑又(you)多(duo)了(le)一(yi)种经济可靠并且性能(neng)优良(liang)的(de)(de)(de)(de)(de)(de)表面处理工艺。
3.5 喷涂润滑(hua)剂
在铝合金压(ya)铸(zhu)(zhu)(zhu)模工(gong)作的压(ya)铸(zhu)(zhu)(zhu)循(xun)环中(zhong)，在进行压(ya)铸(zhu)(zhu)(zhu)前和一个(ge)压(ya)铸(zhu)(zhu)(zhu)循(xun)环结束后(hou)开始准备下次压(ya)铸(zhu)(zhu)(zhu)时，都要(yao)在模具(ju)(ju)型腔表面喷涂(tu)润(run)滑剂，这(zhei)样做的目(mu)的主要(yao)是: ①润(run)滑剂可在模具(ju)(ju)表面形成一个(ge)薄层(ceng)作为铸(zhu)(zhu)(zhu)件合金和模具(ju)(ju)之间的阻隔(ge)； ②降(jiang)低模具(ju)(ju)温度； ③作为铸(zhu)(zhu)(zhu)件弹出时的脱膜剂。
研究发(fa)现在压(ya)(ya)铸模具(ju)表(biao)面(mian)喷(pen)涂(tu)水基润滑剂约4s后可(ke)以吸收模具(ju)中(zhong)总(zong)热(re)(re)量的(de)(de)30 %左右。而且(qie)，试验还表(biao)明，在热(re)(re)的(de)(de)模具(ju)表(biao)面(mian)喷(pen)涂(tu)润滑剂时会产生(sheng)(热(re)(re)力学中(zhong)的(de)(de)) 莱顿弗罗斯(si)特(te)现象，即液体不会润湿炽热(re)(re)的(de)(de)表(biao)面(mian)而仅仅在其上形(xing)成(cheng)一个蒸(zheng)汽(qi)层[2 ] 。这个蒸(zheng)汽(qi)层能在压(ya)(ya)铸中(zhong)隔绝炽热(re)(re)熔(rong)融合金与模具(ju)表(biao)面(mian)的(de)(de)直接接触，从而起到保护模具(ju)基体不受焊(han)合、熔(rong)损的(de)(de)作用。
润滑剂(ji)的(de)化学成(cheng)分(fen)、喷涂角度(du)、喷涂距离和(he)喷涂时间对(dui)在模具表面形成(cheng)保(bao)护膜有至(zhi)关(guan)重要的(de)影响。文献(xian)中显示，含聚(ju)丙烯成(cheng)分(fen)的(de)润滑剂(ji)比含聚(ju)乙烯成(cheng)分(fen)的(de)润滑剂(ji)在降低模具表面温度(du)及防止焊合(he)、熔损(sun)效果上更为(wei)出色。
4 结论
由于(yu)铝与(yu)铁有强烈的(de)亲合(he)力，在(zai)铝合(he)金压铸模(mo)的(de)使用(yong)中会发(fa)生复杂的(de)Fe2Al 反(fan)应，生成硬的(de)金属间化合(he)物焊合(he)层，严重的(de)还会引起(qi)模(mo)具(ju)熔损。实际生产(chan)显(xian)示，对模(mo)具(ju)进行适当的(de)表面(mian)处理和压铸循(xun)环中喷涂模(mo)具(ju)润滑剂将(jiang)对模(mo)具(ju)发(fa)生焊合(he)、熔损现象起(qi)到积极的(de)预防作用(yong)。
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