焊合是指压铸生产中，铸件与模具发生相互作用，起模时，铸件的一部分保留在模具表面，从而造成铸件缺肉的一种铸造缺陷。它是压铸模具生产中一个十分有害和棘手的问题，压铸模具和铝铸件焊合的形成和扩展不仅降低铸件的表面质量和尺寸精度，而且可以引起铸件的报废，甚至导致模具的早期失效，同时，他还增加了模具的修复工时和工人的劳动强度，大大降低了劳动生产率。最近，人们对焊合现象开始重视起来，并在实验室采用一些试验方法对这一现象进行研究，使人们对焊合现象有了一定的认识。  模具

1、焊合的理论研究现状  模具

目前，关于焊合现象的形成机理还没有深入的研究，人们只是根据这种现象在压铸生产中产生的特定条件，提出了一些简单的假设和推测，总结出了一些影响焊合形成及扩展的因素，并针对这些因素，采取了一些措施来防止焊合的形成。  模具

美国的E. K. Holz在第七届国际压铸年会上首次全面论述了焊合的形成原因、影响因素和防止措施］。根据焊合发生的部位，他将焊合分成两种类型：冲击焊合(Impingement Soldering)和沉积焊合(Deposition Soldering)。冲击焊合是由于充型时，金属液流撞击模具表面而形成，常发生于内浇口附近。而沉积焊合常发生于模具表面上金属液流流速较慢，没有冲刷的地方。L. Frommer则认为焊合现象的产生是由于复杂的物理化学作用和机械作用所致。A. G. Guy在分析铸造过程中，模具与液体金属相接触而致破坏的原因时，认为模具破坏的机理不是电化学作用，而是包含了以下三个过程：模具材料的溶解，金属化合物层的形成以及液态金属元素往模具中的扩散］。D. A. Buckley在研究金属与铁表面的粘接时发现，在研究的所有金属中，化学活性较高的铝元素对铁具有较强的粘接力。英国的J. M. Birch认为金属液循环冲击模具，模具钢和铸造合金产生化学反应，在模具表面形成化学反应层，就产生了铸件粘模现象，粘模最严重的是型芯
波兰的Wladyslaw Kajoch教授研究了汽车的齿轮箱壳体与模具的焊合情况，他发现，在模具基体和焊合的铝合金之间形成了一系列金属间化合物Fe3Al，FeAl，Fe2Al5和FeAl3，金属间化合物层的总厚度为25μm。德国的Klein和Wust研究了GDAlSi9Cu3合金的焊合倾向性，他们认为铝在模具特定部位粘接的主要原因是由于铁元素从模具扩散至铸件的界面区，并与铝合金反应，形成了AlFeSi化合物，强的粘接作用是由于金属间化合物与同类项的相互作用所致。 模具

美国的Sumanth Shankar在第19届北美国际压铸会上提出了模具与铸件间焊合的形成过程，高速的铝熔体射向模具表面，将模具表面的氧化膜、涂料等保护膜冲刷掉，使得铝熔体与模具钢基体直接相接触，接着，模具上的铁原子溶解入铝熔体，并形成了金属间化合物层，通过原子间的相互作用，在金属间化合物层上面形成了焊合层。 模具

由上可见，目前，人们对于焊合现象的形成机理的认识还很不一致，对于焊合现象的理论研究才刚刚起步，仅处于定性的分析阶段。对于压铸过程中的工艺参数对焊合形成的定量化研究还未进行，而定量化的研究工作可以指导人们采取更为有效的措施，减少焊合在压铸生产中的发生，因而，开展这方面的工作有着重大的理论和实际意义。 模具

2、焊合的试验研究现状 模具

研究压铸过程中铝合金与模具间相互作用的常用试验研究方法有：摩擦焊，加速试验及热浸铝试验。 模具

对铝合金与钢球的界面结合层做了探针成分分析，结果表明，钢球与焊合的铝合金间存在着金属间化合物层，该层主要由Fe3Al，FeAl和Fe2Al5组成，因而，摩擦焊所得到的界面结合层的化学成分与实际压铸条件下焊合层的成分一致，只是，此种条件下的界面结合层的厚度较薄，说明用摩擦焊的方法，来检测铝合金焊合倾向性的强弱是可行的。 模具

但是，模具焊合区的金属间化合物层主要是由于固体模具与液体铝合金之间的反应扩散而形成的，而摩擦焊中所检测到的金属间化合物主要是由两种固态材料在压力作用下相互扩散而形成的，两者所获得的金属间化合物层的工艺条件相差较大，因而，用摩擦焊的方法来进一步分析工艺因素如温度、压射压力、时间等等对焊合的影响是不可行的。 模具

钢材热浸铝与压铸过程中的模具热浸铝存在着类似之处，首先两者均是在高温下，铝合金熔体与钢材直接相接触而形成的。其次，钢材热浸铝所形成的过渡层组织与模具焊合区组织类似，主要由金属间化合物组成。同时，也可以看出，两者形成的条件也存在着明显的差异，在模具焊合的形成过程中，除了铝熔体与模具间高温的作用外，还有高压的作用。在每一压铸循环过程中，模具钢与铝熔体相接触仅有不到1 s的时间，而热浸铝试验则是模具钢与铝熔体在高温下长时间相接触。因而，热浸铝试验机仅能用来分析模具钢与铝熔体间的冶金反应，根据反应所形成的组织，比较不同铝合金与模具钢相互作用的大小，可见，通过热浸铝试验对模具焊合现象进行研究还存在着很大的局限性。
 模具

加速试验由于采用了较高的熔体温度或冲型速度，或采用了专门设计的模具，焊合产生的试验条件与压铸模具生产中模具焊合现象发生的条件依然存在着较大的差别。因而，目前，人们还没有找到更为可靠、有效的试验方法来对压铸模具生产中产生的模具焊合现象进行研究，还需在定量化的理论研究结果的指导下，在试验研究方面做出更大的努力。 模具

通过上述试验研究，人们对于焊合现象有了以下认识，在模具与铸件的焊合区存在着金属间化合物层，并且多数研究者都认为，金属间化合物层的形成是导致焊合发生的直接原因；不同的铝合金呈现出不同的焊合倾向性；随着模具服役次数的增加，其与铸件间的焊合倾向性越来越大；压铸操作的温度增加，焊合易于发生；模具正对内浇口处，焊合易于发生；涂层和表面处理能有效地防止焊合的发生等等。由上述试验结果可知，人们对焊合现象的认识仍处在感性认识阶段，还需要开展更系统的试验研究和更深入的理论研究，进一步认识焊合的形成机理及影响因素，以指导人们采取更为可靠、有效地措施，最大限度地减少焊合的发生，减轻焊合在铝合金压铸中的危害。 模具

(1) 对焊合现象的理论研究仅处于对焊合形成机理的定性分析阶段，需要开展深入的定量化研究工作。 模具

(2) 压铸过程中，所形成的金属间化合物层是导致焊合发生的直接原因；不同的铝合金呈现出不同的焊合倾向性；随着模具压铸次数的增加，压铸操作温度的增加，焊合易于发生；模具正对内浇口处，焊合易于发生；涂层和表面处理能有效地防止焊合的发生。 模具

(3) 对焊合现象的试验研究很不够，需要在寻找更为有效的试验方法的基础上，在定量化的理论研究结果的指导下，开展进一步的试验研究。 模具