【实用技巧】压铸缺陷系列——裂纹
2025-11-13
铸件上的裂纹肉眼可见，这是由外部机械力造成的。通过分析铸件的结构形状和缺陷外观，可以确定这些裂纹并非由铸造应力引起。
一、缺陷特征
当合金基体在 压铸件 铸件受损或断裂，形成细小的丝状缝隙，这种现象称为裂纹。这些裂纹会深入铸件内部，可以是贯穿裂纹，也可以是非贯穿裂纹，并且往往会不断扩展。
铸件表面存在肉眼可见的宏观裂纹、需要低倍放大镜才能观察到的微观裂纹，以及只能在显微镜下观察到的晶间微观裂纹。裂纹不仅出现在铸件表面，也出现在铸件内部。
裂缝可分为两种类型：冷裂缝和热裂缝。它们的主要区别在于：
冷裂纹是指铸件因应力或外力作用而产生的裂纹。在冷裂纹铸件中，裂纹开口处的金属未发生氧化；裂纹仍保持基体金属的颜色，光亮且能穿透晶粒。裂纹形状相对笔直且较长。
热裂纹是由金属凝固收缩的热脆性和收缩应力引起的。铸件裂纹开口处的金属发生氧化，裂纹颜色变深变暗。收缩裂纹通常沿晶粒界面延伸，细长，由许多弯曲的短裂纹拼接而成。
当铸件在碱性溶液中腐蚀时，铸件表面的裂纹区域会变成深灰色，表明金属基体已被破坏。裂纹可以是直线状的（冷裂纹），也可以是波浪状的（热裂纹，由短而细的曲线连接而成）。裂纹细小且呈长条状，通常在外力作用下产生。裂纹不允许存在于铸件表面。 压铸件。
铸件内部裂纹可能出现在壁厚较厚的区域和热点处。裂纹可能出现在压铸件的外观、宏观组织和微观组织中，并可能成为断裂源。对于薄壁零件，特别是镁合金压铸件，开裂是最常见的问题之一。裂纹形成的原因包括：冷却收缩引起的裂纹；壁厚过厚导致的过度收缩；冷硬层的熔化和开裂；熔合线处的裂纹；倒扣或过小的拔模斜度；以及开模过程中的撕裂。
二、原因
裂纹主要发生在铸件在模具中被拉开时，由于开模过程中的机械应力，或者铸件被顶出或清理毛刺时。
（1）收缩裂纹：裂纹外观呈现明显的树枝状结构，属于热裂纹。合金本身具有收缩率大、液固相变温度范围宽、共晶含量低，或在液固相变温度范围内强度和韧性较差等特性。当合金在高温下快速冷却时，受到其他部分传递的收缩应力，会发生断裂并产生裂纹。
（2）合金选择不当或有害杂质过多会降低合金的塑性。
（3）铝合金化学成分偏差：①铝硅合金中硅偏析过高，硅含量应小于17%；②铝合金中铁、钠含量过高，硅含量过低；③铝硅合金和铝硅铜合金中锌或铜含量过高；④铝镁合金中镁含量过高，或镁含量在3.5%至5.5%之间；⑤铝铜合金和铝镁合金中硅含量过低；⑥合金中混入低熔点合金。
（4）合金熔化和铸造温度过高会导致偏析。保温时间过长会导致晶粒粗大和氧化物夹杂物过多。
（5）模具整体或部分（尤其是型芯）的温度过低（导致冷裂）或过高（导致热裂）。
（6）进料口位置不当可能导致型腔壁或型芯被冲走，造成模具局部过热或阻碍熔融合金的收缩。
（7）铸件的形状和结构不合理，例如铸件壁厚变化剧烈，收缩量大，收缩受阻，热点处出现裂纹；铸件圆角太小，尖角处出现应力集中，导致裂纹；圆形或框架结构中的直线加强筋因收缩而导致裂纹等。
（8）铸造组织存在较大的热点，合金液体收缩严重。
（9）开模和拔芯时间过长，收缩受阻，应力增大。
（10）金属基体填充不良和未熔合导致凝固后强度不足，尤其是在远离浇口的区域，更容易发生冷闭现象。
（11）铸件裂纹是由操作、开模和顶出等机械力引起的。抽芯和顶出位置及数量设置不均匀会导致受力不均和变形。液压顶出产生的顶杆长度不一致。
（12）型芯弯曲，模具成型面沿脱模方向有凹陷和加工痕迹，成型件本身倾斜，存在阻碍铸件脱模的后坡，脱模时铸件撕裂。
（13）压铸件裂纹是由于金属被泵入模腔时模具和型芯回缩造成的。
（14）裂纹是由动模和定模错位引起的。当模具打开分离时，动模向下移动，定模模芯会在铸件孔的上半部分留下拉扯或划痕。同样，模具分型面上的导柱在模具闭合时也会向上抬升动模。在这种情况下，通常需要重新安装模具。
（15）注塑填充后，在加压瞬间，由于锁模力不足、锁模机构不良、模具滑块配合不良、模具强度不足等原因，滑块在压力下移动，产生裂纹。
（16）使用切割模具切割边缘和去毛刺时会产生裂纹。
三、应对措施
裂纹经常出现在长圆柱体的根部、悬臂梁部分的根部、收缩受阻的大平面零件的边缘以及热温度高于目标温度的零件上。
（1）主要裂纹位于浇口附近。改善模具浇口处的冷却水；减小浇口厚度，增加浇口修边残留物，修复修边模具并清理切削刃。
（2）选择或改良收缩率低、液固相温度范围窄、结晶过程中共晶含量高或高温强度高的合金类型。
（3）严格控制有害杂质，正确控制合金成分，使其达到规定范围：①铝合金中的铁含量不宜过高，硅含量不宜过低；②降低铝硅合金和铝铜合金中的锌、铜和铁含量；③在低硅铝合金中添加铝硅合金，以提高硅含量并减少合金的收缩；④镁合金铸件裂纹：如果镁合金中铝、硅和铁含量过高，则向合金中添加纯镁以降低铝含量（防止冷裂纹）或过低（防止热裂纹）；控制黄铜合金中的铁含量；⑤严格控制低熔点金属的含量。
（4）减小合金的凝固范围、延长等温凝固时间、细化晶粒、确保铸件整体凝固均匀，均可减少热裂纹的产生。浇注温度不宜过高，以减少合金的收缩。
（5）减少模具停留时间可以降低铸件对模具的夹紧力。
（6）降低模具表面温度以消除热裂纹应力；反之，提高模具和型芯的温度以减少收缩和收缩应力，减慢合金液体的冷却速度，消除冷裂纹应力。
（7）加热模具裂缝周围温度较低的区域，特别是表面积较大的区域。
（8）在因收缩导致裂纹的区域，通过增加凝固过程中的压力来改善收缩孔隙的工艺措施也适用于裂纹。
（9）铸件内部裂纹是由高温收缩引起的。可通过降低浇注温度、降低模具温度、提高充型速度和增大浇注压力，以及及时补充压力或局部挤压来消除。
（10）改善浇口的位置和方向，避免合金液体冲刷型腔壁和型芯，从而阻碍铸件收缩并导致裂纹。
（11）改进 铸造结构 使壁厚均匀；最大程度地增大铸造半径。
（12）由于顶出过程中产生的裂纹，模具或型芯可能出现粘连现象，需要对模具结构进行修改。观察顶出过程的平稳性，调整拉芯机构和推杆，确保顶出力均匀，保证铸件平行向前运动，不倾斜，并均匀顶出。推杆必须具有足够的强度，防止弹性弯曲。铸件的顶出时间必须合适，顶出过程应缓慢平稳。
（13）动芯与动芯之间不应有缝隙。拉动动芯时，动芯应沿轴向平行移动，不得倾斜。