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气孔是压铸件中常见多发的缺陷之一。气孔呈圆形或扁平椭圆形气泡状，直径为1mm至20mm不等，内表面光滑，覆有一层氧化层，通常分散在加工表面下。
气孔示意[1]
01
气孔缺陷的成因
Basics of Casting
01
金属杂质过多
原材料或回收料中含有较多的氧化物和其他杂质，一些杂质（如氧化物、氢化物、油脂）在熔炼过程中会释放气体。
02
金属液体中气体溶解
铝在熔炼的过程中，空气中的水分可能与铝液反应产生氢气，溶解在铝液中，由于精炼工艺不当，未能有效进行除气处理。冷却时氢气无法完全排出，形成气孔。
03
工艺参数设置不合理
现场工艺参数设置不当，如倒料过快，冲头速度过高，金属液充填的过程中紊乱，都会使金属液更容易卷入更多的空气，从而增加铸件出现气孔的风险。
04
润滑剂和涂料挥发
在压铸过程中使用的模具润滑剂或涂料，若不当使用（不均匀、未充分干燥、成分不当、储存不当等）在高温中都可能挥发并产生气体，导致气孔的形成。
05
高速切换点不对
不当的切换点会导致金属液流动不稳定，形成紊流。如果设置过早，可能导致金属液进入模具过快，气体来不及排出；如果设置过晚，金属液温度损失过多导致流动性变差，造成排气不良而产生气孔。
06
浇注温度不当
浇注温度过高，金属液的空气溶解度变大，会吸收更多空气，同时也会增加除气难度，增加气孔风险；充填温度过低，金属液体流动性差，导致气体无法顺畅排出。
07
排气不畅
模具排气设计结构不良，金属液过早堵住排气道，压铸时型腔内的气体无法完全顺畅排出。
08
缩孔引起
虽然缩孔和气孔的形成机制不同，但它们可能会同时发生或互相影响。如金属液在凝固过程中，有气体存在于缩孔形成的区域，气体无法逃逸就会导致气孔。或补缩通道设计不合理，无法充分补偿收缩，缺陷区域可能会在冷却过程中吸入周围的气体，导致气孔的形成。
02
防止气孔的措施
Basics of Casting
01
控制材料质量
在选料过程中，为了避免水蒸气过多，应选用干燥、干净的合金料，熔炼铝合金时，要严格遵守操作规程，尽量避免气体的带入。选用良好的精炼剂或通入氮气等惰性气体，保证铝合金熔炼的精炼除气质量。
02
优选涂料与脱模剂
选用的涂料挥发气体应少，挥发温度应低，涂刷要均匀，避免挥发的气体卷入合金液中。可适当缩短喷涂时间、减少模具中间型芯表面残留的脱模剂来消除气孔缺陷。
03
合理设计浇注系统
避免金属液在浇注过程中卷入过多的气体。例如流道设计中遵循截面积收敛的方法，减少金属液在浇注过程中的波动和翻滚。
04
正确设置排溢系统
保证排气通畅不堵死，尤其是在铝液填充的最后区域排气通道必须通畅，且在厚大部位或不易填充的区域附近也应尽量布置溢流口，以利于合金液平稳流动和气体有序排出。
05
调整压射速度
充型速度不可过快，实现有序、平稳的流动状态，防止产生涡流形成卷气。
06
控制浇注温度
在满足铸件成型的前提下，尽量降低压铸时的铝液浇铸温度。减少铸件的体积收缩，减少缩气孔及缩松。
07
改进模具设计
对常在固定部位出现的气孔，应从模具设计上改善，例如可以在镶块之间增加排气槽，加强模具排气能力，或者增加局部挤压机构设计，增强气孔风险区域的致密度。
08
避免严重缩孔
设计时应考虑尽量避免壁厚不均匀或过厚，可考虑增设抽芯或冷却系统。在压铸生产中，要注意厚大部位的过冷量，适当降低浇注温度等。
03
代表案例
Basics of Casting
以某曲轴箱机油盘[2]为例，在结合面加工后发现大量气孔，气孔规格在0.8-1.5mm，数量在5-15个不等。
经过调查，原有的慢压射速度设置为0.3m/s，导致压室内气体无法完全排出。同时，模具的喷雾时间长达3s，而吹气干燥时间仅有1s，水分残留导致了气孔缺陷。
最终，团队在不影响成型的前提下，将慢压射速度从0.3m/s 改为0.2m/s，并将喷雾时间缩短至1s，吹气时间延长至2s，确保模具干燥。结果显示，气孔缺陷有显著改善。
参考资料：
[1] Pro Die Casting. (2021, December 20). Air Pores. In *The common defect in die casting*. Pro Die Casting. Retrieved June 26, 2024, from https://www.prodiecasting.com/the-common-defect-in-die-casting/
[2] 万恒. 曲轴箱压铸件气孔问题的质量改进[C]//重庆铸造行业协会,重庆市机械工程学会铸造分会.2016重庆市铸造年会论文集.[出版者不详],2016:3.
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