讨论

压铸是有色金属成型的一个重要方法之一。压铸件的质量好坏80%取决于压铸模具。制作好压铸模具是产品开发的关键所在。在压铸过程中，由于型腔内的金属液流动状态不同，可能产生冷隔、花纹、气孔、偏析等不良现象。所以控制型腔内的金属液流动状态是相当必要的，而控制型腔内的金属液流动状态，关键在于压铸模具浇排系统的设计。

1 压铸模具的制作流程

上述流程是压铸模具制作的大致流程，但并非一成不变。应在整个制作过程中前后协调，不断反馈与调整各阶段的信息，根据分析结果，修改设计方案，以期取得实效。笔者从事压铸模具开发多年，就模具制作流程中的相关注意事项总结如下，供同行参考。

(1)要对客户来图应进行检证

根据压铸工艺的特性结合有色金属的牌号，先进行毛坯方案设计，然后开始模具设计。对有些不符合压铸工艺的结构，应及时与客户沟通，在征求客户同意的基础上再行修改。日本三大著名摩托车品牌的研发部门都是在开发之初就重点把握图面检证这一关，这样可避免开发损失、减少开发时间。

压铸模具的设计与有色金属的牌号有关。特别是ADC6(JIS标准)铝合金，其浇排系统结构及其拔模斜度与普通铝合金有所不同，应根据其流动性差、压铸温度较高等特点适当应对。日本在高强度的零件上已大量应用ADC6铝合金，而国内应用的较少。ADC6铝合金压铸模具常见的问题有：模具寿命短脱模阻力大，易变形、拉模，工件顶出易产生裂纹流动性差，易产生花纹、冷隔模具突出部位易产生裂纹等，在设计过程中应提前应对。

(2)做好模具的检测

在模具检测阶段，不应单纯检测模具尺寸，更重要的是应检测压铸产品质量。压铸产品质量检测可分外观检测、内部品质检测及机械性能检测。检测的数据应符合压铸产品的合格率要求、内部品质标准及机械性能指标。

(3)做好试模

试模阶段是验证模具的关键阶段，通常初次试模后还要进行修模，修模时针对不良项目逐二进行改善，直至符合客户要求。

2 压铸模具浇排系统的设计

在压铸模具浇排系统中，浇口位置、浇道形状是控制溶液的流动状态和填充方向的重要因素。首先应着眼于浇口位置、浇道形状，合理设计浇口、浇道、集渣包、溢流槽及排气道然后使用CAE软件对型腔内部的溶液流动状态进行解析。

2.1浇口设计步骤

内浇道及内浇口的位置与尺寸，对于填充方式有决定性的影响。内浇口设计方法很关键。成品设置浇口时，通常按下列步骤进行：

(1)计算内浇口截面积。浇口断面积计算公式：

(2)根据内浇口截面积，设定浇口形状，然后设置浇口位置，初步设计溢流槽及集渣包位置。

(3)制作不同的浇口方案(通常先使内浇道截面积小一些，试验后根据需要可再扩大)，并制成3D数据。

(4)根据制成的3D数据进行CAE分析(即流态解析、温度场分析)。

(5)对解析结果进行评价。

(6)对不同浇排系统所产生的方案结果进行比较、评价，择优选用。若存在不良现象，应进行方案改进，然后再进行CAE分析，直到取得较满意的方案。

2.2浇道、排气系统的设计注意事项

(1)内浇口及排气槽应设置在使金属液在形

腔里流动状态最好，并能充满型腔内各个角落的位置上。设置时尽可能采用一个内浇口。如果设计条件不允许，应注意使金属液的流动相互不受干扰或在型腔内不分散地相遇(即引导金属流顺一个方向流动)，避免型腔内各股金属液汇合时出现涡流。例如，当压铸件尺寸较大时，有时不可能仅从一个内浇道获得所需的内浇道截面积，因此必须采用多个内浇道。但是应注意到内浇道的设置应保证引导金属液只沿着一个方向流动，以避免型腔内各股金属液汇合而出现涡流。

(2)金属液流柬应尽可能少地在型腔内转弯，以便使金属液能达到压铸件的厚壁部位。

(3)金属液流程应尽可能短而均匀。

(4)内浇道截面积向着内浇道方向逐渐缩小，以减少气体卷入，有利于提高压铸件的致密性。

(5)内浇道在流动过程中应圆滑过渡，尽可能避免急转与流动冲击。

(6)多腔时对浇道截面积应按各腔容积比进

行分段减少。

(7)型腔中的空气和润滑剂挥发的气体，应由流入的金属液推到排气槽处，然后从排气槽处逸出型腔。特别是金属液的流动不应将气体留在盲孔内或过早地堵塞排气槽。

(8)金属流束不应在散热不良处形成热冲击。

(9)对带有筋的压铸件，应尽可能地让金属流顺筋的方向流动。

(10)应避免金属液直接冲刷容易损坏的模具部分和型芯。不可避免时，应在内浇道上设置隔离带，避免热冲击。

(11)通常内浇道愈宽愈厚，非均匀流动的危险也愈大。应尽量不要采用过厚的内浇口，避免切除内浇道时产生变形。

(12)型腔的排气

溢流槽是为了排除铸造时最初喷入的金属液，并且使模具的温度一致。溢流槽设在铸型容易存气的位置，作为排出气体用，改善金属液的流动状态，将金属液导向型腔的各个角落，以得到良好的铸造表面。排气槽有连接在溢流槽与集渣包前面的，也有与型腔直接连接的。设计时应注意：

①排气槽的总截面积应大致相当于内浇道截面积。

②分型面上的排气槽的位置是根据型腔内金属液流动状态而确定的。排气槽最好设计成弯曲状，而不是直通状，以防止金属液外喷伤人。分型面上的排气槽的深度通常为0.05～0.15mm位于型腔内的排气槽深度通常为0.3～0.5mm位于模具边缘的排气槽深度通常为0.1～0.15mm。排气槽的宽度一般为5～20mm。

③顶针与推杆的排气间隙对于型腔的排气是非常重要的。通常控制在0.0l～0.02mm，或放大到不产生毛刺为止。

④固定式型芯的排气也是一有效的排气方法，案例如图2所示。通常在型芯周边单边控制有0.05～0.10mm的间隙，并在型芯定位颈部开出宽、厚各l～1.5mm的排气槽，这样型腔内的气体可顺颈部开出的排气槽由型腔底部排出。

⑤排气槽的粗糙度也不应忽视，应保持较高的光洁度，避免在使用过程中被涂料粘连脏物而造成堵塞，影响排气。

(13)压铸熔杯的`填充率尽可能选高些。对压铸件气孔度要求高的场合，通常选定在70%左右，这样带入压铸件的气体就会大幅度减少，对系统排气也是有利的。

2.3流动解析评价与对策

(1)模具设计过程中，应尽可能让金属流顺一个方向流动，流动解析后，发现型腔中出现涡流时，应当改变内浇口导入角或改变尺寸，以排除涡流现象。

(2)金属液交汇时，在停止流动前还要让金属液继续流动一段距离。所以在交汇处的型腔外应增设溢流槽和集渣包，以使过冷的金属液及空气化合物流入溢流槽和集渣包，让后续金属液清洁、常温。

(3)针对不同部位填充速度不一时，应调整内浇口的厚度或宽度(必要时逐渐加大)，达到填充速度基本一致的目的，但应尽可能通过加宽内浇道来实现。

(4)流动解析后发现填充滞后的部位，也可增设内浇道。

(5)对于薄壁压铸件，必须选用较短的填充时间进行压铸。所以应通过加大内浇道的截面积来减少填充时间，以达到较好的表面质量。

(6)对于致密性要求高的厚壁压铸件，必须保证有效地进行排气。应选用中等的填充时间进行压铸。故应对内浇道的截面进行调整，以取得相应的填充时间，获得较好的表面质量和内部质量。

3 结 论

压铸模具的制作流程是一个CAD/CAE/CAM/CAT融合的过程，其间融合得越好，压铸件产品的品质越高、制造成本就越低。压铸模具浇排系统设计应遵循上述设计步骤和注意事项，并进行分析和评价，将避免许多不良现象产生。在当今具备CAE分析手段的时代，在内浇道设计初期，将总结出的经验先行考虑进浇排系统，结合CAE手段，通过分析、改善、提升，势必起到事半功倍的作用。

压铸模具由两部分组成，分别是覆盖部分与活动部分，它们结合的部分则被称为分型线。在热室压铸中，覆盖部分拥有浇口，而在冷室压铸中则为注射口。熔融金属可以从这里进入模具，这个部位的形状同热室压铸中的注射嘴或是冷室压铸中的注射室相匹配。活动部分通常包括推杆以及流道，所谓流道是浇口和模腔之间的通道，熔化的金属通过这个通道进入模腔。覆盖部分通常连接在固定压板或前压板上，而活动部分则连接在可动压板上。模腔被分成了两个模腔镶块，它们是独立的部件，可以通过螺栓相对容易地从模具上拆下或安装。

模具是经过特别设计的，当打开模具后铸件会留在活动部分内。这样活动部分的推杆就会把铸件给推出去，推杆通常是通过压板驱动的，它会准确地用同样大小的力量同时驱动所有的推杆，这样才能保证铸件不被损坏。当铸件被推出后，压板收缩把所有的推杆收回，为下一次压铸做好准备。由于铸件脱模时仍然处于高温状态，只有推杆的数量足够多，才能保证平均到每根推杆上的压力足够小，不至于损坏铸件。不过推杆仍然会留下痕迹，因此必须仔细设计，让推杆的位置不会对铸件的运作造成过多影响。

模具中的其它部件包括型芯滑板等。型芯是用来在铸件上开孔或开口的部件，它们也能用来增加铸件的细节。型芯主要有三种：固定、活动以及松散型。固定型芯的方向同铸件脱出模具的方向平行，它们要么是固定的，要么永久性地连接在模具上。可动型芯可以布置在除了脱出方向以外的任何方向上，铸件凝固后打开模具之前，必须利用分离装置把活动型芯从模腔内拿出。滑块和活动型芯很接近，最大的区别在于滑块可以用来制造倒凹表面。在压铸中使用型芯和滑块会大幅增加成本。松散型芯也被称作取出块，可以用来制造复杂的表面，例如螺纹孔。在每个循环开始之前，需要先手动安装滑块，最后再同铸件一起被推出。然后再取出松散型芯。松散型芯是价格最昂贵的型芯，因为制造它需要大量劳动，而且它会增加循环时间。

排出口通常又细又长（大约0.13毫米），因此熔融金属可以很快冷却减少废弃物。在压铸工艺中不需要使用冒口，因为熔融的金属压力很高，可以保证从浇口源源不断地流入模具内。

由于温度的关系，对于模具来说最重要的材料特性在于抗热振性以及柔软性，其它的特征包括淬透性、切削性、抗热裂性、焊接性、可用性（特别是对于大型模具）以及成本。模具寿命直接取决于熔融金属的温度以及每个循环的时间。用于压铸的模具通常是使用坚硬的工具钢制造而成的，因为铸铁无法承受巨大的内部压力，所以模具价格昂贵，这也导致开模成本很高。在更高温度下压铸的金属需用使用更加坚硬的合金钢。

压铸过程中会出现的主要缺陷包括磨损和侵蚀。其它缺陷包括热裂以及热疲劳。当模具表面由于温度变化太大出现缺陷时，就会产生热裂。而使用次数太多后，模具表面出现的缺陷则会产生热疲劳。

镁合金的流动性好于铝合金，它的比热低，较铝合金更快凝固。镁合金要求压射时间比铝合金要短，浇口速度比铝合金要高。所以，镁合金模具的浇口在产品外观尺寸相同的情况下，截面积要比铝合金压铸模具小，另外镁合金模具的排气一定要比铝合金做的更细致，绝对不能飞料，容易发生安全事故。机器的压射速度要求也应该比铝合金要高，现在国产的一流压铸机基本可以满足要求。另外，镁合金与模具不容易发生粘合，所以，在设计模具时可以少考虑粘模的可能，而且拔模斜度也可以比铝合金要小。产品可以比铝合金做的更薄。 查看原帖>>

压铸模具设计是否良好，很大程度上决定了压铸件的最终质量。

压铸模具对压铸件的影响主要如下：

1、影响压铸件的尺寸合格

1.1、如果压铸件造型尺寸出错，那么模具尺寸也会出错，最终的压铸件尺寸也就不合格；

1.2、厚壁压铸件，压铸模的收缩率设置不合理，最终的压铸件尺寸也就不合格；

1.3、压铸模的拔模斜度设计不合理，压铸件就容易粘模变形，最终的压铸件尺寸也就不合格；

1.4、压铸模的顶出系统设计不合理，压铸件就容易顶变形，最终的压铸件尺寸也就不合格；

1.5、压铸模的滑块锲紧块设计不合理，压铸件滑块就容易后退，最终的压铸件尺寸也就不合格；

1.6、压铸模的滑块导轨系统设计不合理，压铸件滑块就容易摇摆，最终的压铸件尺寸也就不合格；

1.7、压铸模滑块的受力情况如果设计错误（金属液作用力不是把滑块压住），那么这幅模具就报废了。

2、影响压铸件的内在质量

如果压铸模的排气和溢流系统设计不合理，不完善，压铸件的内在气孔质量就会很差。

3、影响压铸件的外观质量

如果压铸件的冷却水或电加热系统，渣包溢流系统设计不合理，不完善，那么一些特殊的压铸件，如薄壁件，就很难得到良好的外观质量，不是冷隔留痕多，就是发黑。

锌合金与铝合金的压铸模具不一样。

（铝合金模具）铝合金熔点650°材料的耐高温要求较高。一般都用8407材料。生产时会有料冲，因此铝合金模具设计时必须注意尽量不考虑设计菱角。生产1W模要求模具回火（降低模具内应力）以提高模具寿命。因为铝合金的流动性比锌合金差所以设计时排气有要求。

（锌合金模具）由于锌合金熔点385°。用SKD61材料。锌合金模具的冷清系统要求较高，否则会引起产品高温起泡。模具可以不用回火直接生产。锌合金模具生产时有的产品会有较大水纹表面不光，因此渣包设计有要求。

压铸模具是铸造液态模锻的一种方法， 一种在专用的压铸模锻机上完成的工艺。它的基本工艺过程是：金属液先低速或高速铸造充型进模具的型腔内，模具有活动的型腔面，它随着金属液的冷却过程加压锻造，既消除毛坯的缩孔缩松缺陷，也使毛坯的内部组织达到锻态的破碎晶粒。毛坯的综合机械性能得到显著的提高。

是铝合金压铸模具.

铝合金车轮挤压铸造工艺

上海交通大学 洪慎章 曾振鹏

摘 要 采用挤压铸造代替压力铸造生产铝合金车轮，不仅克服了压铸件内部容易形成气孔和氧化夹杂的缺陷，而且提高了成品率及材料利用率。介绍了铝合金车轮挤压铸造的模具结构及设计参数，分析了挤压铸造的工艺参数及选择依据。

关键词：铝合金车轮 挤压铸造 模具结构

目前，国内卡丁车(类似碰碰车)都从国外进口，其中铝合金车轮是一个重要零件。过去，国外采用压力铸造生产该铸件，铸件质量差，且成品率低，劳动强度大。针对该铸件的结构特点和性能要求，如何提高其产品质量、降低原材料消耗、节约能源、提高劳动生产率及降低铸件成本，是当前生产中的关键。从研制的情况可知，采用挤压铸造代替压力铸造是今后制造铝合金车轮行之有效的工艺。

1 车轮材料、要求及铸件设计

图1所示为铝合金车轮零件图。车轮不仅有较高的性能要求，而且形状十分复杂。

图1 车轮零件图

车轮材料的化学成分(质量分数)为：1.5%～3.5%的Cu,10.5%～12.0%的Si,＜0.3%的Mg，＜1.0%的Zn，＜0.5%的Mn，＜1.3%的Fe,＜0.5%的Ni,＜0.5%的Sn，其余为Al。力学性能要求：σb＞276 MPa,σs＞115 MPa,σ＞4.4%,HB＞92。

该车轮内外形的尺寸精度较高，都应加放加工余量及余块。按挤压铸造工艺的要求，把形状复杂的车轮零件图设计如图2所示的铸件图。由该图可见，为便于从铸件内孔脱出及简化模具加工，把原来的阶梯轴孔设计成圆柱形中心孔，其直径为�φ30 mm，内壁斜度为3°〔1〕。

图2 车轮铸件图

2 模具结构及设计参数〔1〕

2.1 挤压铸造模具结构

铝合金车轮挤压铸造的模具结构如图3所示。它主要有凸模、右凹模、顶杆镶块和左凹模组成所要求的型腔。左凹模和右凹模分别固定在左凹模定模板和右凹模动模板上，左凹模定模板用螺钉紧固在下模板上，右凹模动模板经过侧缸在导柱上实施开启及闭合。

图3 车轮挤压铸造模具

1.上模板 2.凸模固定板 3.凸 模 4.导 柱 5.右凹模 6.右凹模动模板

7.垫 板 8.下模板 9.顶杆镶块 10.左凹模 11.左凹模定模板

采用2000 kN油压机改装进行挤压铸造，其工作过程是：将定量的合金熔液浇入型槽后，固定在活动横梁上的凸模以一定速度向下挤入型腔，压力达一定数值后保压；铝合金凝固后卸压，凸模通过工作缸的回程向上移动，顶杆镶块通过下顶缸从铸件内向下退出，直到全部脱离铸件之后，再用侧缸开启右凹模，取出铸件。

2.2 模具设计的主要参数

(1) 间隙 凸模与左、右凹模之间的间隙要适当。过小则因凸模与凹模的装配误差而相碰或咬住；过大则合金熔液通过间隙喷出，造成事故；或者在间隙中产生纵向毛剌，减小加压效果，阻碍卸料。合理的间隙与加压开始时间、加压速度、压力大小、工件尺寸及金属材料有关。根据实际生产经验，单边间隙取0.1 mm。

(2) 脱模斜度 合金熔液在凸模压力下凝固成铸件，冷却后紧包在凸模及顶杆镶块上。为了便于凸模及顶杆镶块脱出，故在凸模及顶杆镶块上设有3°的脱模斜度。由于铸件外形呈圆状，且分在左、右两片凹模，只要右凹模向右移动一定距离，铸件就易从左凹模取出，故不必设置脱模斜度。

(3) 排气 在左、右两片凹模完全闭合后，合金熔液因缓慢地浇入型腔，型腔中气体可基本排出。挤压铸造时，留在凸模导向部分的少量气体，通过凸模与凹模之间的间隙排出。

(4) 模具材料 挤压铸造是在一定的压力和一定的温度下进行的，不存在像压铸模那样受到金属液的冲刷。工作压力比压铸时高，只要求模具在高温下有一定的抗压强度即可。另外，为了防止与合金熔液接触的模具表面产生热疲劳裂纹，左右凹模、凸模及顶杆镶块均采用3Cr2W8V合金模具钢制造，热处理后硬度为HRC48～52，型腔表面进行软氮化处理。

3 挤压铸造的工艺参数

挤压铸造是铸锻结合的工艺，其生产工艺过程是：合金的熔化、模具的准备(清理、预热、喷涂润滑剂)、金属的浇注、液态金属的加压、压力的保持、压力的去除及铸件的取出等。

为保证铸件质量，须合理选择工艺参数〔1～2〕。

(1) 比压 压力大小对铸件的物理力学性能、铸造缺陷、组织、偏析、熔点及相平衡等都有直接影响。所以确定成形必须的单位压力是很重要的。如果比压过小，铸件表面与内在质量都不能达到技术指标；比压过大，对性能的提高不十分明显，还容易使模具损坏，且要求较大合模力的设备。挤压铸造试验是在2 000 kN油压机上进行的。试验证明，适合于本铝合金车轮挤压铸造的比压应在50～60 MPa范围内选取。

(2) 加压开始时间 从车轮挤压铸造试验的结果来看，其加压开始时的间隔时间过长，铸件的强度及伸长率降低。现用的开始加压时间是3～5 s，较为合适。

(3) 加压速度 挤压铸造要求一定的加压速度，在可能情况下，以加压速度快一点为好。加压速度快，则凸模能很快地将压力施加于金属上，便于成形、结晶和塑性变形。但也不宜过快，否则会使部分合金熔液的表面产生飞溅及涡流，使铸件产生缺陷，以及在凸、凹模之间的间隙中流出过多的合金熔液，形成难以去除的纵向毛刺。因此，必须使凸模缓慢地压入液态金属中。由于使用的油压机工作进给速度较慢，故利用工作行程的速度进行压制。

(4) 保压时间 压力保持时间主要取决于铸件厚度，在保证成形和结晶凝固条件下，保压时间以短为好。但是保压时间过短，则铸件内部容易产生缩孔，如果保压时间过长，则会延长生产周期，增加变形抗力，降低模具使用寿命。考虑本车轮的壁厚情况，挤压铸造的保压时间选用12 s左右。

(5) 模具预热温度 模具若不预热，合金熔液注入型腔后会很快凝固，导致来不及加压；但预热温度也不能过高，否则会延长保压时间，降低生产率，同时也不利于喷涂润滑剂。对本车轮挤压铸造模具的预热温度为200～300℃，通常是用煤油喷灯进行加热。

(6) 合金浇注温度 浇注温度过高或过低都对合金成形有明显影响。过低，合金极易凝固，所需单位压力大；过高，易产生缩孔。必须指出，挤压铸造合金的浇注温度要比砂型浇注温度高。一般希望把浇注温度控制在比较低的数值，因为挤压铸造时希望消除气孔、缩孔和疏松。在浇注温度低时，气体易于从合金熔液内部逸出，极少留在金属中，易于消除气孔。此外，也可减少缩孔形成机会，同时由于浇注温度较低，金属溢出较少，可减少毛刺。对本车轮挤压铸造的浇注温度选用720～740℃为最合适。

(7) 润滑剂 润滑剂的作用是保护模具，提高铸件表面质量和便于从模具内取出铸件。采用机油石墨润滑剂，即5%的200～300目的石墨粉加入到95%机油中，搅拌均匀即可。用喷枪喷涂在模具型腔表面上，其厚度为0.05～0.1 mm，过厚会影响铸件表面质量。

(8) 冷却 挤压铸造卸压后，一般应立即脱模，故铸件的出模温度较高。为了防止高温的铸件空冷时在薄壁与厚壁的交界处产生裂纹，应将出模后的铸件立即放入砂堆中，待冷却到150℃以下时再取出空冷。

4 结 论

在汽车、摩托车及自行车等交通工具零件生产中，世界各国逐渐用铝合金代替钢质材料的系统工程研究是今后长时间需要解决的问题。铸造技术和热锻技术有机结合，形成先进的挤压铸造成形工艺，在技术上和经济上明显优于压力铸造工艺。它特别适合于形状复杂、带有多孔或台阶形状类零件的成形，是一种具有较宽的适用性、较大推广价值及很有发展前途的工艺。

浇口的截面积大小由浇口通过的重量和高速压射的速度来决定，工艺上的概念叫浇口通过的速度，这个速度通常选择30M/S到55M/S左右，使用注氧铸造法时，浇口速度要选择50m/s到70m/s左右。它是有一套工艺公式来计算的。

一、铸造概论

铝合金铸造的种类如下：

由于铝合金各组元不同，从而表现出合金的物理、化学性能均有所不同，结晶过程也不尽相同。故必须针对铝合金特性，合理选择铸造方法，才能防止或在许可范围内减少铸造缺陷的产生，从而优化铸件。

1、铝合金铸造工艺性能

铝合金铸造工艺性能，通常理解为在充满铸型、结晶和冷却过程中表现最为突出的那些性能的综合。流动性、收缩性、气密性、铸造应力、吸气性。铝合金这些特性取决于合金的成分，但也与铸造因素、合金加热温度、铸型的复杂程度、浇冒口系统、浇口形状等有关。

(1) 流动性

流动性是指合金液体充填铸型的能力。流动性的大小决定合金能否铸造复杂的铸件。在铝合金中共晶合金的流动性最好。

影响流动性的因素很多，主要是成分、温度以及合金液体中存在金属氧化物、金属化合物及其他污染物的固相颗粒，但外在的根本因素为浇注温度及浇注压力（俗称浇注压头）的高低。

(2) 收缩性

收缩性是铸造铝合金的主要特征之一。一般讲，合金从液体浇注到凝固，直至冷到室温，共分为三个阶段，分别为液态收缩、凝固收缩和固态收缩。合金的收缩性对铸件质量有决定性的影响，它影响着铸件的缩孔大小、应力的产生、裂纹的形成及尺寸的变化。通常铸件收缩又分为体收缩和线收缩，在实际生产中一般应用线收缩来衡量合金的收缩性。

铝合金收缩大小，通常以百分数来表示，称为收缩率。

①体收缩

体收缩包括液体收缩与凝固收缩。

铸造合金液从浇注到凝固，在最后凝固的地方会出现宏观或显微收缩，这种因收缩引起的宏观缩孔肉眼可见，并分为集中缩孔和分散性缩孔。集中缩孔的孔径大而集中，并分布在铸件顶部或截面厚大的热节处。分散性缩孔形貌分散而细小，大部分分布在铸件轴心和热节部位。显微缩孔肉眼难以看到，显微缩孔大部分分布在晶界下或树枝晶的枝晶间。

缩孔和疏松是铸件的主要缺陷之一，产生的原因是液态收缩大于固态收缩。生产中发现，铸造铝合金凝固范围越小，越易形成集中缩孔，凝固范围越宽，越易形成分散性缩孔，因此，在设计中必须使铸造铝合金符合顺序凝固原则，即铸件在液态到凝固期间的体收缩应得到合金液的补充，是缩孔和疏松集中在铸件外部冒口中。对易产生分散疏松的铝合金铸件，冒口设置数量比集中缩孔要多，并在易产生疏松处设置冷铁，加大局部冷却速度，使其同时或快速凝固。

②线收缩

线收缩大小将直接影响铸件的质量。线收缩越大，铝铸件产生裂纹与应力的趋向也越大；冷却后铸件尺寸及形状变化也越大。

对于不同的铸造铝合金有不同的铸造收缩率，即使同一合金，铸件不同，收缩率也不同，在同一铸件上，其长、宽、高的收缩率也不同。应根据具体情况而定。

(3) 热裂性

铝铸件热裂纹的产生，主要是由于铸件收缩应力超过了金属晶粒间的结合力，大多沿晶界产生从裂纹断口观察可见裂纹处金属往往被氧化，失去金属光泽。裂纹沿晶界延伸，形状呈锯齿形，表面较宽，内部较窄，有的则穿透整个铸件的端面。

不同铝合金铸件产生裂纹的倾向也不同，这是因为铸铝合金凝固过程中开始形成完整的结晶框架的温度与凝固温度之差越大，合金收缩率就越大，产生热裂纹倾向也越大，即使同一种合金也因铸型的阻力、铸件的结构、浇注工艺等因素产生热裂纹倾向也不同。生产中常采用退让性铸型，或改进铸铝合金的浇注系统等措施，使铝铸件避免产生裂纹。通常采用热裂环法检测铝铸件热裂纹。

(4) 气密性

铸铝合金气密性是指腔体型铝铸件在高压气体或液体的作用下不渗漏程度，气密性实际上表征了铸件内部组织致密与纯净的程度。

铸铝合金的气密性与合金的性质有关，合金凝固范围越小，产生疏松倾向也越小，同时产生析出性气孔越小，则合金的气密性就越高。同一种铸铝合金的气密性好坏，还与铸造工艺有关，如降低铸铝合金浇注温度、放置冷铁以加快冷却速度以及在压力下凝固结晶等，均可使铝铸件的气密性提高。也可用浸渗法堵塞泄露空隙来提高铸件的气密性。

(5) 铸造应力

铸造应力包括热应力、相变应力及收缩应力三种。各种应力产生的原因不尽相同。

①热应力

热应力是由于铸件不同的几何形状相交处断面厚薄不均，冷却不一致引起的。在薄壁处形成压应力，导致在铸件中残留应力。

②相变应力

相变应力是由于某些铸铝合金在凝固后冷却过程中产生相变，随之带来体积尺寸变化。主要是铝铸件壁厚不均，不同部位在不同时间内发生相变所致。

③收缩应力

铝铸件收缩时受到铸型、型芯的阻碍而产生拉应力所致。这种应力是暂时的，铝铸件开箱是会自动消失。但开箱时间不当，则常常会造成热裂纹，特别是金属型浇注的铝合金往往在这种应力作用下容易产生热裂纹。

铸铝合金件中的残留应力降低了合金的力学性能，影响铸件的加工精度。铝铸件中的残留应力可通过退火处理消除。合金因导热性好，冷却过程中无相变，只要铸件结构设计合理，铝铸件的残留应力一般较小。

(6) 吸气性

铝合金易吸收气体，是铸造铝合金的主要特性。液态铝及铝合金的组分与炉料、有机物燃烧产物及铸型等所含水分发生反应而产生的氢气被铝液体吸收所致。

铝合金熔液温度越高，吸收的氢也越多；在700℃时，每100g铝中氢的溶解度为0.5～0.9，温度升高到850℃时，氢的溶解度增加2～3倍。当含碱金属杂质时，氢在铝液中的溶解度显著增加。

铸铝合金除熔炼时吸气外，在浇入铸型时也会产生吸气，进入铸型内的液态金属随温度下降，气体的溶解度下降，析出多余的气体，有一部分逸不出的气体留在铸件内形成气孔，这就是通常称的“针孔”。气体有时会与缩孔结合在一起，铝液中析出的气体留在缩孔内。若气泡受热产生的压力很大，则气孔表面光滑，孔的周围有一圈光亮层；若气泡产生的压力小，则孔内表面多皱纹，看上去如“苍蝇脚”，仔细观察又具有缩孔的特征。

铸铝合金液中含氢量越高，铸件中产生的针孔也越多。铝铸件中针孔不仅降低了铸件的气密性、耐蚀性，还降低了合金的力学性能。要获得无气孔或少气孔的铝铸件，关键在于熔炼条件。若熔炼时添加覆盖剂保护，合金的吸气量大为减少。对铝熔液作精炼处理，可有效控制铝液中的含氢量。

二、砂型铸造

采用砂粒、粘土及其他辅助材料制成铸型的铸造方法称为砂型铸造。砂型的材料统称为造型材料。有色金属应用的砂型由砂子、粘土或其他粘结剂和水配制而成。

铝铸件成型过程是金属与铸型相互作用的过程。铝合金液注入铸型后将热量传递给铸型，砂模铸型受到液体金属的热作用、机械作用、化学作用。因此要获得优质的铸件除严格掌握熔炼工艺外，还必须正确设计型（芯）砂的配比、造型及浇注等工艺。

三、金属型铸造

1、简介及工艺流程

金属型铸造又称硬模铸造或永久型铸造，是将熔炼好的铝合金浇入金属型中获得铸件的方法，铝合金金属型铸造大多采用金属型芯，也可采用砂芯或壳芯等方法，与压力铸造相比，铝合金金属型使用寿命长。

2、铸造优点

(1) 优点

金属型冷却速度较快，铸件组织较致密，可进行热处理强化，力学性能比砂型铸造高15%左右。

金属型铸造，铸件质量稳定，表面粗糙度优于砂型铸造，废品率低。

劳动条件好，生产率高，工人易于掌握。

(2) 缺点

金属型导热系数大，充型能力差。

金属型本身无透气性。必须采取相应措施才能有效排气。

金属型无退让性，易在凝固时产生裂纹和变形。

3、金属型铸件常见缺陷及预防

(1) 针孔

预防产生针孔的措施：

严禁使用被污染的铸造铝合金材料、沾有有机化合物及被严重氧化腐蚀的材料。

控制熔炼工艺，加强除气精炼。

控制金属型涂料厚度，过厚易产生针孔。

模具温度不宜太高，对铸件厚壁部位采用激冷措施，如镶铜块或浇水等。

采用砂型时严格控制水分，尽量用干芯。

(2) 气孔

预防气孔产生的措施：

修改不合理的浇冒口系统，使液流平稳，避免气体卷入。

模具与型芯应预先预热，后上涂料，结束后必须要烘透方可使用。

设计模具与型芯应考虑足够的排气措施。

(3)氧化夹渣

预防氧化夹渣的措施：

严格控制熔炼工艺，快速熔炼，减少氧化，除渣彻底。Al－Mg合金必须在覆盖剂下熔炼。

熔炉、工具要清洁，不得有氧化物，并应预热，涂料涂后应烘干使用。

设计的浇注系统必须有稳流、缓冲、撇渣能力。

采用倾斜浇注系统，使液流稳定，不产生二次氧化。

选用的涂料粘附力要强，浇注过程中不产生剥落而进入铸件中形成夹渣。

(4) 热裂

预防产生热裂的措施：

实际浇注系统时应避免局部过热，减少内应力。

模具及型芯斜度必须保证在2°以上，浇冒口一经凝固即可抽芯开模，必要时可用砂芯代替金属型芯。

控制涂料厚度，使铸件各部分冷却速度一致。

根据铸件厚薄情况选择适当的模温。

细化合金组织，提高热裂能力。

改进铸件结构，消除尖角及壁厚突变，减少热裂倾向。

(5) 疏松

预防产生疏松的措施：

合理冒口设置，保证其凝固，且有补缩能力。

适当调低金属型模具工作温度。

控制涂层厚度，厚壁处减薄。

调整金属型各部位冷却速度，使铸件厚壁处有较大的激冷能力。

适当降低金属浇注温度。

在进行机械抛光前，首先必须对压铸质量进行检验。因为不恰当的模具设计与铸造技术会导致表面层产生缺陷，如缝隙、皮下起泡、气孔、裂纹等疵病，这是潜在的腐蚀源和影响镀层质量的主要因素之一。压铸质量不合格，不可进入抛光工序，要求表面光洁、致密、平整，无冷纹，无气孔。抛光时要注意压铸件表层细致而内部组织较为疏松的特点，若把表面致密层抛掉而露出疏松层，就会出现越抛磨越毛的现象，从而严重影响电镀层的结合力，而且锌合金硬度低，因此对锌压铸件，应尽量避免使用金刚砂布轮抛磨。若制件表面较粗糙，丝流和伤痕必须进行磨光时，宜采用较低的转速(1200～1400r／min)和较小直径的磨轮(≤250mm)，操作时切忌用力过猛，不可将表面致密层抛掉。