O que são partições frias fundidas sob pressão e como prevenir esse defeito?

Fundição de divisórias frias (also known as cold shuts) são um defeito superficial prevalente e prejudicial que prejudica os processos de formação de metal. Eles ocorrem quando duas ou mais correntes de metal fundido se encontram na cavidade do molde, mas não conseguem se fundir completamente devido ao resfriamento excessivo., deixando costuras visíveis ou até rachaduras escondidas. Esse defeito não apenas prejudica a aparência das peças fundidas, mas também enfraquece gravemente sua resistência mecânica – para componentes críticos, como pinças de freio automotivo ou válvulas hidráulicas., partições frias podem levar a falhas catastróficas, recalls de produtos, e perdas financeiras significativas. Este artigo explora sistematicamente a natureza da fundição de divisórias frias, suas causas raízes, e uma estrutura de solução abrangente para ajudar os fabricantes a eliminar esse problema e melhorar a qualidade da produção.

Índice

1. Compreendendo as partições frias de fundição sob pressão: Definição, Características, e Riscos

Before tackling the problem, it is essential to clearly define what die casting cold partitions are and recognize their potential impacts. Esta seção usa um Estrutura de pontuação total to cover core concepts, com termos-chave destacados para maior clareza.

1.1 Definição Fundamental

Partições frias fundidas referem-se a um defeito onde o metal fundido, durante o processo de enchimento, se divide em vários fluxos que esfriam excessivamente antes de se fundirem na cavidade do molde. As correntes metálicas resfriadas perdem sua fluidez e não conseguem formar uma ligação homogênea, resultando em uma linha de separação distinta (costura) na superfície de fundição. Ao contrário de pequenos arranhões superficiais, divisórias frias não são apenas falhas cosméticas – elas geralmente se estendem até o interior da peça fundida, creating weak planes that compromise structural integrity.

1.2 Principais características

You can identify die casting cold partitions through the following distinct traits, both visual and structural:

Characteristic Category	Specific Traits	Detection Method
Surface Features	– Irregular, linear seams (often curved or zigzagged) with smooth, Bordas arredondadas- Dull, matte appearance along the seam (no metallic luster)- Localized depressions or grooves adjacent to the seam	Naked eye inspection (after surface cleaning) or 10x magnification lens; a costura é facilmente distinguível do metal circundante
Características Estruturais	– Fusão incompleta entre correntes metálicas (lacuna visível sob exame microscópico)- Poros concentrados ou vazios de contração perto da linha divisória- Densidade reduzida do material ao longo da costura (em comparação com áreas normais de fundição)	Análise metalográfica (corte de amostra e gravação com 5% ácido nítrico); detecção ultrassônica de falhas para identificar extensões internas da partição

1.3 Riscos Potenciais

A presença de divisórias frias representa riscos significativos tanto para o desempenho da peça fundida quanto para as operações do fabricante:

Degradação do desempenho mecânico: Partições frias atuam como pontos de concentração de tensão. A resistência à tração ao longo da linha divisória pode diminuir em 25-40%, e a vida em fadiga pode ser encurtada por 50-70%. Por exemplo, um suporte de suspensão automotiva em liga de alumínio com uma divisória fria pode rachar sob cargas normais de direção, levando a riscos de segurança.
Falha Funcional: Para componentes que suportam pressão (Por exemplo, Cilindros hidráulicos, injetores de combustível), partições frias podem causar vazamento. A fusão incompleta cria pequenos canais que permitem que fluidos ou gases escapem, tornando o componente incapaz de manter a pressão necessária.
Perdas de produção: Fundições com divisórias frias geralmente requerem retrabalho ou sucateamento. Na produção em massa, até mesmo um 5% taxa de defeitos pode aumentar os custos de produção em 15-20% devido ao desperdício de materiais, retrabalho trabalhista, e atraso na entrega.
Danos à reputação: Se defeitos de partição fria chegarem ao mercado, eles podem levar a recalls de produtos. Uma única lembrança de 10,000 peças defeituosas podem custar ao fabricante milhões de dólares em custos de reposição, honorários advocatícios, e perdeu a confiança do cliente.

2. Causas raízes da fundição sob pressão de divisórias frias: Uma análise abrangente

As divisórias frias fundidas não são causadas por um único fator, mas por uma combinação de falhas no controle de temperatura, Design de molde, parâmetros de processo, e seleção de materiais. A tabela abaixo usa um mecanismo fator-causa estrutura para identificar a origem do problema, com exemplos do mundo real para referência prática.

Categoria de causa	Falhas Específicas	Mecanismo de formação de defeitos	Exemplo do mundo real
Problemas de controle de temperatura	1. Baixa temperatura de vazamento de metal fundido (abaixo da temperatura liquidus da liga)2. Insufficient mold preheating (mold temperature below the recommended range)3. Excessive heat loss in the runner system (longo, uninsulated runners)	1. Low-temperature molten metal has high viscosity and loses fluidity quickly, failing to fuse when streams meet.2. A cold mold absorbs heat from the molten metal, causing rapid cooling of the metal stream surfaces.3. Longo, uninsulated runners allow the molten metal to cool down before reaching the cavity, resulting in cold stream fronts.	An aluminum alloy ADC12 casting plant set the pouring temperature at 650°C (10°C below the liquidus temperature of ADC12). Cold partition defects increased from 2% para 15% within a week, and the defective castings failed tensile tests.
Mofo & Gating System Design Flaws	1. Unreasonable runner layout (sharp bends, sudden cross-sectional changes)2. Improper inner gate placement (leading to chaotic metal flow and stream splitting)3. Inadequate exhaust (trapped gas prevents metal stream fusion)	1. Sharp bends and sudden cross-sectional changes disrupt the molten metal flow, splitting it into multiple streams that cool independently.2. Poorly placed inner gates cause the metal to flow in conflicting directions, resulting in non-simultaneous filling and stream cooling.3. Trapped gas creates a barrier between metal streams, preventing them from merging even if they are still hot enough.	A zinc alloy toy manufacturer used a mold with a 90° sharp bend in the main runner. Cold partitions formed at the bend in 30% of castings. Redesigning the runner with a 15mm radius and adding an auxiliary gate reduced defects to 1.5%.
Process Parameter Mismatches	1. Slow injection speed (prolonging filling time and heat loss)2. Insufficient injection pressure (failing to push metal streams together for fusion)3. Excessive release agent application (creating a cooling barrier between metal streams)	1. Slow injection extends the time the molten metal is in contact with the cold mold and runner walls, leading to excessive cooling of the stream fronts.2. A baixa pressão de injeção não consegue superar a resistência entre os fluxos de metal resfriados, impedindo a fusão completa.3. Um filme espesso de agente desmoldante atua como isolante, reduzindo a transferência de calor entre a fusão de fluxos de metal e inibindo a fusão.	Um fornecedor de peças automotivas utilizou uma velocidade de injeção de 1.8 m/s para um suporte de painel de alumínio com 2 mm de espessura. Partições frias apareceram em 22% of castings. Aumentando a velocidade de injeção para 4.2 m/s e reduzindo o uso do agente desmoldante em 30% eliminou o defeito.
Propriedades do material & Management	1. Baixa fluidez da liga (Por exemplo, baixo teor de silício em ligas de alumínio)2. Contaminated raw materials (misturado com óxidos, impurezas, ou umidade)3. Proporção inadequada de material de retorno (alta proporção de frio, material de retorno oxidado)	1. Ligas com baixa fluidez esfriam rapidamente e perdem a capacidade de fusão, mesmo que os fluxos se encontrem logo após a divisão.2. Óxidos e impurezas no metal fundido atuam como barreiras entre as correntes de fusão, impedindo a ligação homogênea.3. Uma alta proporção de material de retorno frio reduz a temperatura geral do metal fundido, aumentando o risco de resfriamento do fluxo antes da fusão.	Uma planta de fundição de liga de magnésio misturada 40% unscreened return material (with oxide scales) into new ingots. Cold partition defects rose by 18%. Reducing the return material ratio to 20% and adding a 50μm ceramic filter cut defects to 3%.

3. Prevenção Sistemática & Estratégias de solução para divisórias frias de fundição sob pressão

Eliminating die casting cold partitions requires a “full-process, multi-dimensional” approach that addresses temperature control, Design de molde, Otimização do processo, e gerenciamento de materiais. Esta seção usa um step-by-step framework with actionable measures and measurable targets.

3.1 Etapa 1: Optimize Temperature Control Throughout the Production Process

Temperature is the primary factor influencing molten metal fluidity and fusion. Stabilizing temperatures at all stages is critical to preventing cold partitions:

Molten Metal Temperature Management:
Set the pouring temperature 10-20°C above the alloy’s liquidus temperature (Por exemplo, 680-700°C for ADC12 aluminum alloy, 450-470°C for ZAMAK 5 liga de zinco).
Use um double-furnace system: The main furnace (higher temperature) ensures complete melting, and the holding furnace (precise temperature control) maintains the molten metal at the optimal pouring temperature. Install online infrared thermometers (accuracy ±2°C) para monitorar a temperatura em tempo real e disparar alarmes se os desvios excederem 5°C.
Pré-aquecimento de molde & Manutenção de temperatura:
Pré-aqueça o molde na faixa de temperatura recomendada: 180-250°C para ligas de alumínio, 120-180°C para ligas de zinco, e 220-280°C para ligas de magnésio. Use controladores de temperatura do molde com aquecimento específico da zona para garantir uma distribuição uniforme da temperatura (desvio ≤±10°C).
Para moldes grandes ou cavidades complexas, instale elementos de aquecimento adicionais em pontos frios (Por exemplo, cavidades profundas, seções de paredes finas) para evitar o resfriamento localizado do metal fundido.
Corredor & Isolamento de temperatura do portão:
Isole o sistema de corredor com mangas de cerâmica (condutividade térmica ≤0,5 W/m·K) para reduzir a perda de calor. Para corredores longos (length >300mm), adicione fitas de aquecimento elétrico para manter a temperatura do corredor entre 50-80°C abaixo da temperatura de vazamento do metal fundido.

3.2 Etapa 2: Redesign Mold & Gating System for Smooth Metal Flow

Um molde e um sistema de canal bem projetados garantem que o metal fundido flua uniformemente, evitando divisão de fluxo e resfriamento. As principais melhorias incluem:

Otimização do Sistema Runner:
Usar designs de corredores simplificados with gradual cross-sectional transitions (ângulo de conicidade 1-3°) and large-radius bends (raio ≥10mm) to prevent flow disruption. The cross-sectional area of the runner should decrease gradually from the main runner to the inner gate (Taxa de redução 1:0.8) to maintain consistent flow velocity.
For complex castings with multiple cavities, adopt a balanced runner layout to ensure that molten metal reaches each cavity simultaneously. Use CAE simulation software (Por exemplo, MAGMA, AnyCasting) to verify flow uniformity and adjust the runner size accordingly.
Inner Gate Design & Colocação:
Position inner gates to ensure that molten metal fills the cavity in a single, continuous stream. Avoid placing gates opposite each other (which causes conflicting flows) or at the end of long, narrow sections (which increases flow resistance and cooling).
Optimize the inner gate dimensions: The gate width should be 3-5 times the gate thickness, and the gate length should be as short as possible (≤5 mm) to minimize heat loss. For thin-walled castings (<2milímetros), use fan-shaped inner gates to distribute the molten metal evenly.
Exhaust System Enhancement:
Adicionar serpentine exhaust grooves (profundidade 0,1-0,15 mm, width 5-8mm) at the last-filling positions of the cavity to remove trapped gas. The total cross-sectional area of the exhaust system should be at least 1/3 of the inner gate cross-sectional area to ensure effective gas evacuation.
For deep-cavity or complex castings, usar vacuum exhaust technology (vacuum degree >90kPa) to eliminate gas barriers between metal streams and promote fusion.

3.3 Etapa 3: Adjust Process Parameters to Promote Metal Fusion

Optimizing injection parameters ensures that molten metal streams merge before cooling excessively. Focus on the following adjustments:

Process Parameter	Optimization Measures	Target Value (for Aluminum Alloy ADC12)
Injection Speed	Adopt a “two-stage speed profile”:1. Initial slow speed (1-2 EM) to fill the runner and avoid splashing.2. Fast speed (4-6 EM) to fill the cavity quickly and reduce heat loss.	Total filling time ≤2 seconds for castings with a maximum dimension of 200mm
Pressão de injeção	Set the specific pressure to 80-120MPa to ensure that molten metal streams are pressed together for fusion. Increase pressure by 10-15% para fundições complexas com múltiplos caminhos de fluxo.	A pressão deve ser mantida até que o metal na porta interna solidifique (tempo de espera: 5-10 segundos)
Aplicativo de agente de liberação	Use um pouco volátil, agente desmoldante resistente a altas temperaturas (Por exemplo, à base de grafite) e aplique em uma fina, filme uniforme (espessura 5-10μm) usando um sistema de pulverização automático. Evite pulverização excessiva.	O agente desmoldante deve cobrir completamente a cavidade do molde, mas não formar gotas visíveis ou camadas espessas

3.4 Etapa 4: Strict Material Control & Management

Metal fundido de alta qualidade com boa fluidez é essencial para evitar partições frias. Implement the following material control measures:

Alloy Composition Optimization:
Select alloys with good fluidity for die casting: Para ligas de alumínio, ensure silicon content is 11-13% (ADC12) ou 7-9% (A380); for zinc alloys, use ZAMAK 5 (com 4% alumínio) Para melhor fluxo. Add trace elements (Por exemplo, 0.1-0.2% rare earth elements for aluminum) para melhorar a fluidez 15-20%.
Conduct análise espectral for each batch of raw materials to verify alloy composition. Reject batches with deviations exceeding ±0.5% from the standard.
Matéria-prima & Gerenciamento de devolução de materiais:
Use clean, dry raw materials. Store ingots in a dry environment (relative humidity ≤60%) and preheat them to 120-150°C before melting to remove moisture.
Screen return material with a 1mm mesh sieve to remove oxide scales, impurezas, and cold metal fragments. Limit the return material ratio to ≤30% (mixed with 70% novos lingotes) to maintain molten metal quality and temperature.
Molten Metal Refining:
Refine the molten metal using argon rotary degassing (15-20 minutos, argon flow rate 2-3L/min) to remove hydrogen and oxides. Use a ceramic filter (50-80μm pore size) to filter the molten metal before pouring to eliminate solid impurities.

4. On-Site Diagnosis & Emergency Treatment for Cold Partitions

Even with preventive measures, cold partitions may occasionally occur. This section provides quick-response steps to minimize production losses and restore normal operations.

4.1 Rapid Diagnosis

Follow this 3-step process to confirm the presence of cold partitions and identify the root cause:

Inspeção visual: Check the casting surface for linear seams with dull edges. Use a small hammer to tap the area around the seam— a dull, hollow sound indicates a cold partition (compared to a clear, resonant sound for normal metal).
Microscopic Verification: Take a small sample from the suspected area, polish it, and etch it with 5% ácido nítrico. Under a 100x microscope, a cold partition will appear as a distinct gap or incomplete fusion line between metal grains.
Parâmetro & Process Review: Analyze recent production data to identify potential deviations:

Did the molten metal temperature drop below the set range?
Was the injection speed or pressure lower than normal?
Did the mold temperature in the defect area fall below the target?
Was there a change in the raw material batch or return material ratio?

4.2 Emergency Countermeasures

If cold partitions are detected, take the following immediate actions to resolve the issue:

Temperature Adjustment: Increase the molten metal pouring temperature by 10-15°C (within the safe range) and raise the mold preheating temperature by 20-30°C. Teste 10-20 samples to verify if the cold partitions are eliminated.
Process Parameter Tweak: Increase the injection speed by 0.5-1 EM (up to the maximum safe speed for the mold) and raise the injection pressure by 10-15% to enhance metal stream fusion. Reduce the release agent application amount by 20-30% to avoid cooling barriers.
Mofo & Runner Maintenance: Clean the runner system and mold cavity to remove residual oxide scales or cold metal fragments. For molds with sharp bends or poor exhaust, temporarily add auxiliary exhaust holes (0.5-1mm diâmetro) at the last-filling positions to improve gas evacuation.
Material Adjustment: If the return material ratio is high, reduce it to 20% and add new ingots to improve molten metal fluidity. If the alloy composition is off-spec, adjust it by adding the necessary elements (Por exemplo, silicon for aluminum alloys) to restore fluidity.

5. Yigu Technology’s Perspective on Die Casting Cold Partitions

Na tecnologia Yigu, acreditamos que divisórias frias fundidas não são apenas um defeito de produção, mas um reflexo de problemas sistêmicos no processo de fabricação. Muitos fabricantes se concentram apenas no tratamento dos sintomas (Por exemplo, aumentando a temperatura de vazamento) sem abordar as causas profundas (Por exemplo, projeto de molde defeituoso ou qualidade de material inconsistente), levando a defeitos recorrentes e desperdício de recursos.