压铸件气孔的形成原因分析

压铸件气孔是铸造过程中常见的缺陷之一，其形成机理复杂，涉及材料特性、工艺参数、模具设计及操作环境等多重因素。气孔的存在会明显降低铸件的力学性能、密封性及不易腐蚀性，甚至导致产品报废。以下从材料、工艺、模具、设备及环境五个维度系统分析气孔的形成原因。

一、材料因素

合金成分与气体溶解度

铝合金（如ADC12、A380）在液态时对氢气的溶解度远高于固态（相差约15-20倍）。若熔炼过程中未充足除气（如未使用氮气精炼或旋转除气装置），熔体中氢含量可达0.2-0.4ml/100g，凝固时析出形成气孔。此外，合金中低熔点元素（如Mg、Zn）易氧化形成夹杂物，阻碍气体排出。

回炉料比例过高

回炉料（如浇口、飞边）使用比例超过30%时，其表面氧化膜及吸附的气体会增加熔体含气量。例如，某企业将回炉料比例从20%提升至40%后，铸件气孔率由3%上升至8%。

变质剂与涂层污染

变质剂（如钛盐）若受潮或添加过量，会引入水分并分解产生氢气。模具涂层（如石墨基脱模剂）若喷涂过厚或未全部干燥，高温下分解产生的气体也会渗入铸件。

二、工艺参数不当

压射速度与压力

慢压射阶段：若速度过低（<0.1m/s），铝液在浇道中易卷入空气；若过高（>0.5m/s），则可能冲击型腔导致涡流，卷入气体。

快压射阶段：压力不足（<60MPa）时，铝液无法全部填充型腔，残留气体形成气孔；压力过高（>120MPa）则可能使模具排气槽堵塞，气体无法排出。

例如，某汽车发动机缸体压铸时，因快压射压力波动导致局部气孔率增加3倍。

模具温度控制

模具温度过低（<180℃）时，铝液遇冷凝固，气体来不及排出；温度过高（>280℃）则可能导致铝液氧化加剧，形成氧化夹杂气孔。例如，某5G通信基站壳体因模具温度波动±15℃，气孔缺陷率上升至5%。

浇注温度与时间

浇注温度过高（>700℃）会增加铝液吸气量，温度过低（<640℃）则流动性变差，易产生冷隔与气孔。此外，压射延迟时间过长（>0.3s）会导致铝液在浇道中预冷，气体滞留。

三、模具设计缺陷

排气系统设计不足

排气槽尺寸：若宽度<1.5mm或<0.3mm，排气能力不足。

排气道堵塞：长期使用后，排气槽可能被铝液或涂层堵塞，需定期清理。

例如，某器械外壳因排气槽堵塞，气孔缺陷率从2%激增至15%。

浇注系统不正确

内浇口截面积过小（如厚度<2mm）会导致铝液紊流，卷入气体；截面积过大则可能造成铝液飞溅，裹挟空气。此外，直浇道与横浇道夹角若小于90°，易形成涡流气孔。

冷却水道布局

冷却水道距型腔过近（<15mm）会导致局部急冷，气体无法排出；过远则冷却不均，引发缩孔。例如，某新能源汽车电池盒因冷却水道设计缺陷，导致局部气孔率超标。

四、设备与操作问题

压铸机性能

压射室密封性：若密封圈磨损，铝液可能泄漏并氧化，产生夹杂气孔。

增压系统响应：增压延迟>0.05s会导致补缩不足，形成缩孔气孔。

熔炼设备

坩埚内壁若存在氧化皮或杂质，熔炼时可能剥落进入铝液，成为气孔形核点。此外，熔炼温度波动>±10℃会影响除气效果。

操作规范性

喷涂工艺：涂层厚度>0.1mm或未全部干燥会导致气体析出。

取件时机：过早开模（铝液未全部凝固）会导致气体回渗。

五、环境因素

湿度影响

环境湿度>70%时，模具表面易凝结水珠，高温下蒸发形成水蒸气气孔。例如，梅雨季节某压铸车间气孔缺陷率上升40%。

粉尘污染

车间粉尘（如石墨粉、铝屑）若进入模具型腔，会阻碍气体排出，形成夹杂气孔。

压铸件气孔的形成是多重因素耦合的结果。例如，某企业通过优化工艺（将压射速度从0.8m/s降至0.6m/s，压力从80MPa提升至100MPa）、改进模具（增加排气槽截面积30%）及控制环境湿度（<60%），使气孔缺陷率从12%降至2%。未来，随着CAE模拟技术（如FLOW-3D）及AI缺陷预测系统的应用，气孔控制将向愈准确、愈速率不错的方向发展。