破解压铸冷隔难题：六大成因与八大预防措施详解

破解压铸冷隔难题：六大成因与八大预防措施详解

压铸过程中常见的冷隔缺陷问题，不仅影响铸件的外观，还会对其机械性能产生负面影响。本文从冷隔的定义、成因、预防措施以及实际案例等多个方面进行了深入的分析和讲解，对于从事压铸行业的技术人员具有很高的参考价值。

冷隔是压铸过程中常见的一种缺陷，表现为铸件表面出现一条或多条金属连接的接缝或裂纹。这种缺陷的产生通常是由于金属液在模具中充填时，由于温度和压力的分布不均，金属液未完全融合导致的。冷隔的形成不仅影响了铸件的美观度，还会对其机械性能产生负面影响。

出现冷隔的部位通常是离内浇口远的表面或薄壁区域，有明显的、不规则的、下陷线性纹路(有穿透与不穿透两种)，形状细小而狭长，有的交接边缘光滑呈圆弧状，在外力作用下有发展的可能。冷隔的压铸件可能会出现发黑，伴有流痕、表面气泡等。

冷隔缺陷的成因

01 模具设计不合理

模具设计时未充分考虑金属液的流动和填充，如浇道位置不对或流路过长，导致金属液在填充过程中过早冷却，形成冷隔。

02 模具温度过低

模具温度过低会加速金属液的冷却，会影响金属液的流动性和充型能力，在金属液的汇合处产生冷隔。

03 浇注温度过低

浇注温度过低会导致金属液的流动性变差，使得金属液无法充分填充模具，从而形成冷隔。

04 压铸参数不当

压铸参数设置不当，如注射压力不足或注射时间过短，会导致金属液无法充分填充模具，金属液不能完全融合，从而形成冷隔。

05 浇注系统设计不合理

如压力头高度太低，降低金属液的充型能力，或浇注系统的横截面尺寸小，不利于金属液充型。

06 没有充分考虑金属液流态

在型腔中，金属液填充不同步，分成若干股进行填充，或金属液填充时产生紊流、分流，导致融合不良，以及溢流槽位置与金属流股汇集处不吻合，包裹的气体阻碍金属液相融，均可能导致冷隔。

防止冷隔的措施

01 优化模具设计

在设计模具时，应充分考虑金属液的流动和填充形态，确保金属液能够平稳而均匀地填充整个铸型腔，避免断流、紊流或分流。

02 适当提高浇注温度和模具温度

保持金属液温度在合理范围内，既不能过高也不能过低，以防止金属液过早冷却或二次氧化。

03 调整压铸参数

根据实际情况调整压铸参数，提高压射比压和压射速度，在保证足够充填型腔的前提下尽量减少液态金属在型腔中停留时间，以避免过快的冷却造成冷隔。

04 定期维护模具

定期对模具进行维护和保养，保持模具的良好状态，防止因模具损伤而导致冷隔的产生。

05 控制材料质量

正确选用合金，改变合金成分，提高合金流动性。

06 改善排气、排溢条件

确保型腔良好的排气，加大溢流量，避免气体包裹在铸件中，造成局部温度降低，导致冷隔的发生。

07 改进浇注系统设计

适当增加压力头高度，加大内浇口截面积与内浇口数量、位置等，以缩短浇注时金属液在型腔中的充型时间，提高金属液的充型能力。

08 改进浇注操作

浇注时，浇包中事先放入覆盖剂，防止金属液的二次氧化，必要时在可控气氛下浇注，提高金属液的流动性和充型能力。

代表案例

案例一

某铝合金大型薄壁件局部的冷隔缺陷 （Cold Shut指示处）

本案例[1]铸件的生产环境如下：金属液温度为700℃，模具温度为200℃，从左至右，填充速度分别为30m/s、40m/s与50m/s，充填时间分别为 68.6、51.4、41.1 ms，结果出现了较为严重的冷隔缺陷。

经过分析，金属液在填充时，由于最大流动距离达到1230mm、壁厚仅有2.8mm，金属液在狭窄的薄壁处温度快速下降。加之设置的模具温度或熔融金属液温度偏低，在30m/s的速度下出现了严重的冷隔、流痕等缺陷。若要改善问题。必须进一步提高金属液温度至720℃，并提高压射速度，以弥补金属液流动时间过长的问题，不过要避免因温度过高，合金被二次氧化。最终，改进后的产品符合预期。

案例二

本案例[2]为某汽车离合器壳体铸件，在665℃的浇注条件下，产生了较为严重的缺陷。经过分析，这是由于模具远端温度偏低，且金属液末端卷气较多，温度降低过快导致的。

某汽车离合器壳体铸件的冷隔缺陷

团队减少了模具远端冷却水的流量，将温度提升260℃。同时为了保证流态符合预期，设计师将高速充填的时间点延后，但将高速压射速度和内浇口速度提高，保证总充填时间不变。

调整前后的压射速度曲线

产品优化工艺后，冷隔问题基本消除。

参考资料：

[1] Niu, Zhichao & Liu, Guangyu & Li, Tian & Ji, Shouxun. (2022). Effect of high pressure die casting on the castability, defects and mechanical properties of aluminium alloys in extra-large thin-wall castings. Journal of Materials Processing Technology. 303. 117525. 10.1016/j.jmatprotec.2022.117525.

[2] 王飞, 郭兆坤, 陈朝辉. 汽车离合器壳体压铸工艺优化及冷隔缺陷控制[J]. 金属加工（热加工）, 2017, (19): 12-13. DOI: 10.3969/j.issn.1674-165X.2017.19.004