压铸是近代金属加工工艺中发展较为快速的 一种高效、少无切削的金属成形精密铸造方法，已 广泛地应用在国民经济的各行各业中。在压铸生 产中，铝合金在使用性能和工艺性能上表现优越， 因此，铝合金的压铸发展迅速，用量远远地高于其 他有色合金，在压铸生产中占有极其重要的地位。 但铝合金压铸件在生产中也会出现很多的缺陷， 这些缺陷严重影响着铸件的使用性能。本文主要 介绍了近几年国内外相关研究关于铝合金压铸件 生产出现的主要缺陷及其形成原因和对铸件性能 的影响，及提出的相应对策，并就压铸技术的新发 展做简要介绍。

1 压铸件的缺陷及其相关研究与对策

1.1 气孔

气孔是铝合金压铸件常见的缺陷，它的存在 不仅会减少铸件的有效面积，还会造成铸件局部 应力集中而成为断裂的裂纹源。一些不规则气孔 的出现，还会使金属的强度下降，从而抗疲劳能力 降低。同时也降低了铸件的抗腐蚀性能、抗裂纹 扩展性能，影响铸件的表面粗糙度。

在铝合金压铸件生产中，气孔产生的原因可 分为以下几类：精炼除气质量不良、排气不良、压 铸参数不当造成卷气、产品壁厚差过大。

文献[4]运用Flow 3D软件对A365半固态浆料 在压铸机压室内慢压射阶段的流动性进行数值模 拟，阐述了卷气与压室充满度和慢压射速度的关 系。得出：在不同的压室充满度和不同的压铸速度 下，均存在卷气的可能，但数量和倾向有所不同。

文献[2]通过对不同的合金进行脱氢实验、附 加不同的表面压力实验及采用不同的凝固速度观察铸件气孔的形成。得出：铝合金液中的含氢量 是导致铸件气孔形成的主要原因；在附加压力下， 铝液的含氢量越大，形成的气孔越多；趋向于体积 凝固方式的结晶温度范围较宽的合金比趋向于逐 层凝固的结晶温度范围窄的合金更易形成缩孔 缩松。

文献[6]提出泵盖气孔缺陷产生的原因有：熔 炼时金属液中所含气体过多、压铸速度过快。减 少铸件气孔的措施有：合理的加入回炉料及铝液 精炼（回炉料与新料的配比通常控制在2∶1左右； 铝液的精炼中通入惰性气体除气）、控制压射速度 （充填速度偏低会造成铸件的轮廓不清晰，过高时 型腔中的空气难以排除产生气孔）、选择合理的压 室容积比（通常为0.25~0.6）。

文献[7]研究了不同冷却速度对铝合金铸件中 心截面气孔的影响。得出：冷却速度快时铸件形 成的气孔较少，分布比较集中并且呈规则的小圆 形；冷却速度较慢时铸件形成的气孔分布在试样 的界面上，数量多，而且大小、形状不同。

文献[8]研究了铸造工艺参数如浇注温度、压 射压力、一级压射速度等对ADC12铝合金支架压 铸件缺陷的影响，得出可以通过改进工艺来降低 其气孔缺陷，提高其性能。该铸件与浇注系统见 图1所示，试验铸件断面见图2所示。由图2可以看出压铸件内部有较多的气孔和针孔。通过进行 大量的压铸试验得出：较低的浇注温度、压射压力 和慢压射速度有利于减少气孔的形成，但是过慢 的慢压射速度容易增加合金液与空气的接触时 间，导致气孔数量的增加。

Jaquet 与 Huber 和 J.E.Gruzleski分别研究了 结晶时间和冷却速度对气孔含量的影响见文献，J.E.Gruzleski还进一步考查了这两个铸造工艺 参数对气孔尺寸和形状的影响，结果表明结晶时 间的延长和冷却速度的降低，能同时增加气孔的 含量和尺寸，并使气孔趋于不规则。

1.2 缩孔、缩松

缩孔、缩松是由于铸件在冷却凝固的过程中 合金的体积收缩得不到补足而在铸件最后凝固的 部位形成的一些空洞。其中大而集中的空洞称为 缩孔，小而分散的空洞称为缩松。缩孔、缩松的存 在会减少铸件的有效承载截面积，还会引起应力 集中，导致铸件力学性能下降，对于某些对性能要 求高的铸件，在主要的加工配合面的部位出现的 缩孔、缩松，则会使铸件成为废品。

文献[11]利用 Anycasting 软件对 4G93SD4 气 缸盖三维实体造型进行数值模拟，结果发现在铸 件底部边缘容易产生缩松，此部位与实际铸件的 缺陷部位一致。通过对铸件典型部位进行多次测 温模拟，综合分析后，得出把工艺参数定为浇注温 度690℃、增压时间38 s、结晶压力0.7 bar，并添加 冒口和改变浇口能够很好地消除缺陷。

文献[12]介绍了一款新的大型铝合金动力系 统部件的压铸技术开发要点及在开发过程中的品 质控制对策。此压铸件经X射线检测，发现铸件 内部多处出现气孔、缩孔、缩松（见图3）。通过对 该铸件的充型过程进行数值模拟，得出：模内喷 涂，可降低厚壁处的模具温度；可以加大相关位置 处的溢流槽体积，尽可能将含有气体、氧化夹杂的冷料排入溢流槽，同时改善模具的温度分布，有利 于缩松等缺陷的消除；在不影响产品外观及力学 性能的前提下，优化产品的结构，减少壁厚，消除 热节；对于无法减轻壁厚的位置，可以通过实施局 部加压，消除壁厚大的位置处的缩孔缺陷。

1.3 冷隔、流痕、夹渣等缺陷

压铸件在高压下快速凝固，容易产生冷隔、流 痕、夹渣等缺陷。冷隔是金属流对接但未熔合而 形成的不规则线形缝隙，产生的原因有：金属液浇 注温度低或是模具温度低；合金的流动性不好；金 属液分股填充，熔合不良；浇口设计不合理，流程 太长；填充速度低或排气不良；压射比压偏低。

流痕是铸件表层上出现和金属液流动方向相 同的，用手抚摸会察觉出部分往下凹陷的光滑纹 路，产生的原因有：两股金属液体不是同时充满型 腔而产生的痕迹;模具温度比较低;压铸合金液体 填充模具的速度太快;涂料使用量太多。

夹渣是铸件中内部或表面上存在和集体金属 成分不同的质点，产生的原因有：浇注前金属液上 面的浮渣没有扒干净，浇注时挡渣不好，浮渣随着 金属液进入铸型；浇注系统设计不合理，挡渣效果 差，进入浇注系统的渣子直接进入型腔而没有被 排出。

文献[13]中用有限差分法的铸造分析软件 ADSTEFAN 对某铝合金壳型件充型过程进行了 数值计算，通过流场、温度场计算分析了产品冷 隔、流痕等缺陷的分布及成因，得出：合理的设置 溢流槽能够容纳充型过程中流动前沿的过冷金属 液以及氧化渣，从而能够很好地降低铸件的冷隔、 流痕、夹渣等缺陷。

文献[14]提到减少冷隔的对策有：提高铝合金 熔体和模具温度，增大压射力；降低模具及浇注系 统表面粗糙度，以减少液态金属流动阻力；合理的 设计內浇口的数量及分布。

2 压铸技术的新发展

为了解决压铸件内部存在的上述各缺陷，生产 出高强度、高致密性、能进行热处理等性能的压铸 件，在继续完善真空压铸以外，挤压压铸和半固态压 铸等新技术（也称为“高密度压铸法”）得到了发展。

2.1 真空压铸技术

真空压铸法是将型腔中的气体抽空或是部分抽空，降低型腔中的气压，以利于充型和排除合金 熔体中的气体，使合金熔体在压力作用下充填型 腔，并在压力下凝固而获得致密的压铸件。

2.2 充氧压铸技术

压铸件中的气体绝大部分为氮气和氢气，几 乎没有氧气，主要原因是氧气与活性金属发生反 应生成了固体氧化物，这为充氧压铸技术提供了 理论基础。充氧压铸是在压铸前将氧气充入型 腔，取代其中的空气。当进入型腔时，一部分氧气 从排气槽排出，残留的氧与金属液发生反应，生成 弥散状的氧化物微粒，在铸型内形成瞬间真空，从 而获得无气孔的压铸件。

2.3 半固态压铸技术

半固态压铸是在液态金属凝固时进行搅拌， 在一定冷却速度下获得约50%甚至更高固相组分 的浆料，然后通过压铸使浆料成形的技术。目前， 半固态压铸有两种工艺：流变成形工艺和触变成 形工艺。前者是将液态金属送入特殊设计的压射 成形机筒中，由螺旋装置施加剪切使其冷却成半 固态浆料，然后进行压铸。后者是将固态金属粒 或碎屑送人螺旋压射成形机中，在加热和受剪切 的条件下使半固态金属颗粒经压铸成形。

2.4 挤压压铸技术

挤压压铸又称“液态金属模压”。其铸件致密 性好，力学性能高，且无浇冒口。我国一些企业已

2.5 电磁泵低压铸造技术

电磁泵低压铸造是一种新崛起的低压铸造工 艺，同气体式低压铸造技术相比，在加压方式方面 完全不同。其采用非接触式的电磁力直接作用于 液态金属，大大降低了由于压缩空气不纯及分压 过高所带来的氧化和吸气等问题，实现了铝液的 平稳输送和充型，可防止由于紊流造成的二次污 染。另外，电磁泵系统完全采用计算机数字元控 制，工艺执行非常准确、重复性好，使这种工艺在 成品率、力学性能、表面质量和金属利用率等方面 都具有明显优势。随着研究的不断深入，这项工 艺也愈来愈成熟。

3 结语

本文简要介绍了国内外相关研究关于铝合金 压铸件生产出现的主要缺陷及其形成原因和这些 缺陷对铸件性能的影响，及提出的相应对策；同时 简要介绍了几种新的压铸技术。希望能对铝合金 压铸件的生产起一定的指导作用，以提高其生产 率，降低废品率。