Среди основных причин, приводящих к выходу из строя пресс-форм для литья под давлением алюминиевых сплавов, все большее внимание привлекает проблема сварки поверхности формы. «Сварка» — это термин, используемый в литейной промышленности, который обозначает реакцию между формой и сплавом, который в ней заливается.

　　При возникновении наплавления на поверхности пресс-формы образуются сложные межметаллические фазы Fe-Al, которые вызывают дефекты на поверхности отливки при следующем цикле литья под давлением. Твердые межметаллические фазы также накапливаются на поверхности пресс-формы, что приводит к необходимости прерывания производства и удаления наплавленных образований путем полировки, что, в свою очередь, приводит к увеличению времени производства, потере рабочей силы и сокращению срока службы пресс-формы.

　　Обычно, в зависимости от формы соединения, «сварку» можно разделить на два типа.

　　Первый тип сварки называется «ударная сварка», когда сварка происходит на поверхности формы, направленной к входу в полость или литниковой системе. Эти области обычно подвергаются сильному удару потока расплавленного металла при заполнении, имеют более высокую температуру поверхности, подвергаются более высокому давлению, защитный слой легко разрушается, под постоянным воздействием литейного сплава защитный слой формы разрушается и обнажает металлическую основу, сплав вступает в реакцию с материалом основы, образуя сложные межметаллические соединения. Межметаллические соединения более твердые и менее деформируемые, их разрушение и отслаивание при литье под давлением не только приводит к дефектам отливки, но и уносит материал основы и обнажает свежую поверхность, этот процесс повторяется, явление сварки усиливается, в тяжелых случаях может привести к коррозии поверхности формы и расплавлению материала формы. Поэтому необходимо своевременно удалять и восстанавливать поврежденную поверхность на ранних стадиях сварки.

　　Среди всех основных причин, приводящих к отказу литейных форм для алюминиевых сплавов, проблема приваривания к поверхности формы стала вызывать растущее беспокойство. «Приваривание» — это термин, используемый в литейном производстве, обозначающий реакцию между формой и литейным сплавом.

　　Как только на поверхности пресс-формы происходит налипание, образуются сложные межметаллические фазы Fe-Al, которые в следующем цикле литья под давлением вызывают дефекты на поверхности отливки. Твердые межметаллические фазы также накапливаются на поверхности пресс-формы, поэтому приходится останавливать производство и удалять продукты налипания путем полировки, что приводит к увеличению времени производства, потере рабочей силы и сокращению срока службы пресс-формы.

　　Обычно «сварку» можно разделить на два типа в зависимости от формы сварного шва.

　　Первый тип сварки называется «ударная сварка», и она происходит на поверхности пресс-формы, обращенной к входу в полость или литниковой системе. Эти области, как правило, подвергаются сильному воздействию потока расплавленного металла при заполнении, имеют более высокую температуру поверхности и испытывают большее давление, что приводит к легкому разрушению защитного слоя. Под постоянным воздействием литейного сплава защитный слой пресс-формы разрушается, обнажая металлическую основу, и сплав вступает в реакцию с материалом основы, образуя сложный межметаллический соединительный слой. Межметаллические соединения более твердые и менее податливы деформации, их разрушение и отслоение при литье под давлением не только приводит к дефектам отливок, но и уносит материал основы, обнажая свежую поверхность. Этот процесс повторяется циклично, явление сварки усиливается, и в тяжелых случаях может привести к коррозии поверхности пресс-формы и разрушению материала пресс-формы. Поэтому необходимо своевременно удалять и восстанавливать поврежденную поверхность на ранних стадиях сварки.

　　Второй тип сварки называется "сварка погружением", при которой место сварки находится на обратной стороне литниковой системы или вдали от литниковой системы. Эти области обычно недоступны для поверхностной обработки или смазки формы. Поэтому их состояние поверхности, распределение температуры, условия давления отличаются от других областей.

　　Обычно литейные сплавы имеют более низкую температуру при достижении этих зон, их текучесть также ухудшается, что делает их склонными к затвердеванию в первую очередь. Раскаленный полутвердый сплав контактирует с поверхностью формы в течение более длительного времени, а состояние поверхности самой формы в этом месте не идеально, поэтому легко образуется интерметаллическое соединение FeAl. В течение нескольких циклов литья под давлением интерметаллическое соединение постепенно накапливается в этих зонах с плохой текучестью, что в конечном итоге приводит к серьезному свариванию, влияющему на литье под давлением.

　　Хотя в разных областях литейной формы из алюминиевого сплава могут происходить различные виды сварки, но сварка, которая происходит, имеет некоторые общие черты - области сварки на поверхности формы обычно имеют серебристо-белый блеск.

　　Состав сварочного слоя часто представляет собой сложные межметаллические соединения Fe-Al, а поскольку эти соединения довольно тонкие, их анализ может быть затруднен.

　　Однако зарубежные исследователи Z.W.Chen и D.T.Fraser и др. с помощью рентгеновской дифракции проанализировали структуру интерметаллических соединений, образующихся при погружении стали H13 в расплавленный литейный алюминиевый сплав Al-11Si-3Cu. Они считают, что сварной слой состоит из композитного слоя интерметаллического соединения αbcc-(FeSiAlCrMnCu), внешнего плотного слоя гексагонального интерметаллического соединения αH-(Fe2SiAl8) и внутреннего плотного слоя ромбического интерметаллического соединения η-Fe2Al5.  Структура Fe-Al границы раздела, полученная ими на снимках, очень похожа на структуру Fe-Al границы раздела, полученную автором в эксперименте «Погружение стали H13 в литейный алюминиевый сплав ADC12».

　　Количество интерметаллидов очень мало, а слой сварного соединения очень тонкий, что, в сочетании с ограничениями аналитических методов, на данный момент позволяет исследователям как в России, так и за рубежом, проводить только качественный анализ. Количественный анализ интерметаллидов, определяющий закономерности формирования и развития сварного слоя, станет приоритетным направлением для будущих исследований.

　　Второй тип сварки называется "погружная сварка", когда место сварки находится напротив литниковой системы или дальше от литниковой системы. Эти области обычно недоступны для обработки поверхностей или смазки пресс-форм. Поэтому их поверхностное состояние, температурное распределение, условия давления отличаются от других областей.

　　Обычно литейные сплавы при достижении этих зон имеют более низкую температуру и худшую текучесть, что приводит к их первоочередному затвердеванию. Раскаленный полужидкий сплав контактирует с поверхностью формы в течение более длительного времени, к тому же состояние поверхности формы в этих местах не всегда идеально, поэтому легко образуются интерметаллиды FeAl. В течение нескольких циклов литья интерметаллиды постепенно накапливаются в зонах с пониженной текучестью, что в конечном итоге приводит к серьезному свариванию и нарушению процесса литья под давлением.

　　Хотя в разных областях литейной формы для алюминиевых сплавов могут наблюдаться различные формы спайки, но наблюдаемые спайки имеют некоторые общие черты — область спайки на поверхности формы обычно имеет серебристо-белый блеск.

　　Состав сварочного слоя, как правило, представляет собой сложные межметаллические соединения Fe-Al, и поскольку межметаллические соединения, образующие этот слой, довольно тонкие, анализ представляет определенные сложности.

　　Однако зарубежные исследователи Z.W.Chen и D.T.Fraser и др. с помощью рентгеновской дифракции проанализировали структуру межметаллических соединений, образующихся при погружении стали H13 в расплавленный литейный алюминиевый сплав Al-11Si-3Cu. Они считают, что сварочный слой состоит из композитного слоя межметаллического соединения αbcc-(FeSiAlCrMnCu), внешнего плотного слоя гексагонального межметаллического соединения αH-(Fe2SiAl8) и внутреннего плотного слоя ромбического межметаллического соединения η-Fe2Al5. При этом полученная ими структура границы раздела Fe-Al очень похожа на структуру границы раздела Fe-Al, полученную в эксперименте «погружение стали H13 в литейный алюминиевый сплав ADC12», проведенном автором.

　　Количество интерметаллидов крайне мало, а слой сварного соединения чрезвычайно тонок, плюс ограничения в аналитических методах, что на данный момент ограничивает исследователей как в России, так и за рубежом, возможностью проводить лишь приблизительный качественный анализ. В то время как для изучения закономерностей формирования и развития сварного слоя, количественный анализ интерметаллидов станет приоритетным направлением для будущих исследований.