压铸件在凝固过程中会发生体积收缩, 形成缩孔、缩松;因铸件内部收缩, 铸件表面上会出现缩凹缺陷 (见图1) 。对于压铸件来说, 特别是厚大的压铸件, 缩孔、缩松是普遍问题。本课题从如何对合金液的收缩进行补缩, 如何阻碍合金液形成集中缩孔以及如何防止产生气体、包卷气体, 如何排气等几个方面进行分析研究, 以消除或减少缩孔、缩凹缺陷, 从而提高压铸件的良品率。

图文结果

1、铸件结构改进

铸件的壁厚越厚或热节越大，体积的收缩量越大，就越难以把气体排出，因此容易形成大的缩孔。这就要求尽量消除或减小铸件的热节，把铸件热节部位尖角改为圆角；铸件的壁厚要均匀，在铸件壁厚相差较大的连接处，要逐步平缓过渡；如果铸件设计不可避免热节、凸耳、凸台等，则可采用空心结构、筋条结构等来消除热节和减轻铸件质量。

铸件上较大的热节部位、宽大的平面部位容易产生涡流，因而容易包卷气体；金属液难以充填到模具深腔，铸件的盲孔、死角部位难以排气、容易包卷气体，易出现缩孔、缩凹缺陷。设计该类铸件时，就要考虑设置内浇口和溢流排气口的位置。

2、压铸模结构改进

如果内浇口截面积过小，会导致金属液充填速度过快而产生喷射，促使金属液包卷大量的气体。因此要适当加大内浇口的截面积，防止内浇口的金属液过早凝固，从而堵塞增压补缩通道。要增强内浇口补缩能力和延长补缩时间。如果内浇口的位置距离出现缩孔、缩凹的热节位置比较远，需适当改变合金液导入内浇口的位置、内浇口的数量和内浇口进入型腔的方向，以便合金液在型腔内有序充填、压力有效传递、型腔气体有效排除，达到对热节进行有效补缩的目的。合理设计内浇口与型腔连接的结构形式，达到理想的内浇口导流方向。要使合金液首先充填深腔、薄壁、需要较多合金液的位置、大平面的中间位置、铸件表面质量要求较高的位置、以及难以成形的位置等，使金属液在型腔内有序充填，防止金属液产生涡流和卷气。消除或减轻金属液对型壁的正面冲击，可以降低冲击部位的模具温度。注意改变内浇口的流向或位置时，要防止金属液过早凝固以致堵住分型面或排气道。

3、压铸工艺和合金熔炼改进

提高压铸机的压射充填压力和增压补缩压力，加大增压阀的开度（缩短增压的升压时间），这样可以及时进行增压补缩，可以增加合金液的流动补缩能力，提高铸件组织的致密度。可以通过降低低速、高速的压射速度，推迟高速的开始位置来减少金属液包卷气体的含量。还可以采用很高的高速速度，使内浇口速度达到60~120m/s，让金属液呈雾状喷射充填型腔，这样虽然增加了铸件中气体的总含量，但不会包卷较大的气泡，能明显减小缩孔和缩凹尺寸，达到孔穴尺寸不超标的目的。试验得知，充填速度低会出现大气孔，但数量少，总量也少；充填速度高，出现气孔的数量多，总量也多，但尺寸小。压铸合金熔化或浇注温度越高，引起合金内部吸气越多，铸件结晶的晶粒越大，合金液凝固后的收缩率越大。在合金液的熔化和保温过程中需控制合金液的温度不要过热，并要使合金液处于高温的时间不要过长。如果合金液需要超过2h的停产保温，ADC12铝合金的保温温度要降至620~630℃。在保证铸件不产生冷隔、浇不足的前提下，要尽量降低合金液的浇注温度，这样可以减少合金液的收缩量和含气量。

4、压铸操作改进

压铸的余料料饼厚度过薄，会影响增压压力的传递，使压射最终的增压起不到有效的补缩作用，所以要采用定量浇注，确保压铸的料饼厚度。给型腔喷涂脱模剂的量过多，涂料发气量大，涂料浓度高，涂料的水分在浇注前未蒸发干净，都会促使产生大量气体卷入金属液。如果气体被压缩在型腔表面与金属液界面之间，在铸件皮下出现大的气孔，在铸件表面就会出现缩凹。受到涂料的氧化、污染的气缩孔，空穴的内壁表面多呈暗灰色。这就要求涂料的浓度低、用量少、喷涂均匀；喷涂料后要用压缩空气把型腔表面的水分吹干，让水分挥发干净后再合模；提高模具温度，使涂料水分能够快速地蒸发掉；必要时，还可以改用发气量小的涂料。

5、强制补缩法

强制补缩是使用外力推动液态、半固态及固态的金属移动进行补缩。外力实现铸件的强制补缩有两种方法：一种是局部挤压，另一种是锻压补缩。采用先压铸充型，后挤压补缩或模锻补缩的工艺，是解决铸件缩孔、缩松缺陷的有效途径。在压铸工艺的基础上，增设强制的局部挤压补缩，是能够与压铸工艺特点相适应的，能很好地解决压铸件局部的缩孔、缩松问题。

结论

缩孔、缩松缺陷，主要是由于合金液结晶时的体积收缩，合金液中包卷的气体，和合金液溶解的氢原子析出后的气体形成的。主要的措施是要设计出没有热节的、易于充填的铸件；设法加快合金的收缩，降低热节部位的模具温度；精炼合金液，减少合金液充填型腔时包卷气体的机会等。总之，要从各个方面全面控制，才能真正防止缩孔、缩松缺陷的产生。

本文作者：

刘遵建
苏州优尼昂精密金属制造有限公司

刘姝迪
上海三菱电机·上菱空调机电器有限公司技术部

本文来源：《特种铸造及有色合金》杂志