压铸缩孔介绍

压铸过程中产生的缩孔是铸件内部常见的孔洞类缺陷，主要由金属液凝固收缩未得到充分补给所致。以下是对该问题的系统性解析及应对策略：

一、缩孔的形成机理与特征

当金属液注入模具后，随着温度降低逐渐凝固并伴随体积收缩。若此时未有足够液态金属补充至收缩部位，则会在铸件厚大截面或热节处形成集中缩孔。典型特征包括：
宏观形态：不规则多边形或近似球形的大尺寸空洞，多分布于铸件壁厚突变处或内浇道附近；
微观表现：孔壁粗糙且呈枝晶状，周围常伴随微小缩松；
位置规律：优先出现在冷却速度最慢的区域（如最后凝固的热节部位）。
与气孔不同，缩孔内壁无氧化光泽，断口呈暗灰色纤维状组织。

二、核心影响因素剖析

1. 铸件结构设计缺陷

厚度不均：局部区域过度肥厚（如搭接筋交汇处），导致该部位成为最后凝固的热节；

孤立热区：未设置有效引流通道的封闭空腔或凸台结构；

截面突变：突然增厚的壁厚造成凝固次序紊乱。

2. 浇注系统匹配失衡

内浇道位置不当：远离热节区域，无法实现定向补缩；

流道截面积比例失调：横浇道过早凝固阻断补缩通道；

溢流槽容量不足：未能储存多余金属液用于最终补缩。

3. 工艺参数控制偏差

保压时间/压力不足：未维持足够压力直至铸件完全凝固；

模具预热温度过低：加剧凝固前沿与内部的温度梯度，加速表皮层过早闭合；

压射速度过快：虽能提高充型能力，但也会增加卷入气体的风险并缩短有效补缩时间。

4. 合金特性影响

凝固温度区间宽：如铝合金（尤其是含硅量高的Al-Si系），糊状凝固特性导致补缩困难；

收缩率差异大：不同合金的体收缩率差异显著（如铜合金＞铝合金＞镁合金）。

三、针对性改善方案

（一）铸件结构优化设计

消除热节：通过仿真分析识别最后凝固区域，采用减薄壁厚、增设冷铁或开设工艺孔的方式打破热阻；

均匀化壁厚：遵循“渐次过渡”原则，避免截面突变（建议厚度变化率≤1:3）；

引入开放型筋板：将实心加强筋改为网格状或镂空结构，既保证强度又改善补缩条件。

（二）浇注系统重构

开放式浇道设计：采用大断面梯形横浇道+倾斜式内浇道，确保金属液自下而上平稳充型；

加压冒口技术：在热节部位设置带陶瓷过滤片的明冒口，配合弹簧顶针实现持续加压补缩；

多级溢流系统：按凝固顺序依次设置主溢流槽（初级补缩）、副溢流槽（二次补缩）和排气槽。

（三）工艺参数精准调控

分段保压控制：在传统保压基础上增加二次加压阶段，针对厚大部位实施延时增压；

动态模具温控：对热节区域采用局部加热（如感应线圈预热），延缓该部位凝固时间；

低速充型策略：将压射速度控制在0.5-1.2m/s范围，减少卷气风险的同时延长有效补缩期。

（四）特殊工艺应用

挤压铸造复合工艺：在传统压铸基础上增加合模后的持续加压（可达数百兆帕），强制消除收缩间隙；

真空辅助压铸：通过抽取型腔内气体降低背压，提升金属液的实际补缩能力；

半固态浆料压铸：利用半固态金属的球状初生相阻碍收缩缺陷扩展，适用于复杂结构的高质量铸件。

四、典型行业应用案例

汽车零部件（发动机缸体）

某厂商生产的铝合金缸体在轴承座圈处频繁出现缩孔。通过以下改进取得成效：

将原封闭式水套改为开放式筋板结构，增设螺旋式集渣包；

采用计算机模拟确定最佳内浇道角度（与水平面呈15°夹角）；

实施三级保压控制（主保压→二次增压→终压保持），配合局部氩气保护冷却。
改进后该部位缩孔率由18%降至2.3%，力学性能提升12%。

消费电子（笔记本电脑支架）

针对超薄壁（1.2mm）镁合金支架的缩松问题：

开发专用高流动性合金（AM60B改良型），缩小凝固温度区间；

采用真空压铸+快速模温变换技术（动态控温±5℃）；

设计蜂窝状隐形加强筋替代传统实心结构。
最终实现无可见缩孔的表面质量，成品率达97%。

五、总结

缩孔控制的关键在于建立有序的凝固顺序与保障有效的补缩通道。现代压铸技术正朝着智能化方向发展，通过CAE仿真预测收缩矢量，结合实时监测系统动态调整工艺参数，可实现缺陷的精准防控。对于高精尖领域（如航空发动机叶片），建议采用定向凝固技术或激光立体成形等先进工艺从根本上规避此类缺陷。