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一般而言，铸件的是依序凝固的，即从远离浇口的区域开始逐渐凝固，最终在浇口附近凝固完成。但由于合金的液态收缩和凝固收缩，金属液在凝固时体积收缩造成的体积亏损得不到补偿，就会在铸件中形成缩松缩孔。
缩松缩孔示意[1]
缩松一般指金属内部分布较为均匀的小孔隙或孔洞，通常出现在大型铸件或厚壁铸件中；缩孔是金属内部形成的大而集中的孔洞，其形状不规则，和内壁光滑的气孔不同，缩孔的孔壁粗糙并带有枝状晶，通常出现在铸件的中心或壁厚部位。这些缺陷不仅影响材料的力学性能，还可能引发裂纹、断裂等严重问题。
01
缩松缩孔缺陷的成因
Basics of Casting
01
铸件设计不合理
如果铸件结构中存在热节或壁厚急剧变化，厚的部分冷却速度较慢，容易因热收缩不均匀形成缩孔；如果铸件设计包含尖角和薄壁，会导致薄壁附近区域壁厚的地方产生缩孔缩松。
02
模具冷却系统设计不当
由于冷却管道数量和距离把握不好，导致铸件各部分的冷却速度差异过大，容易形成缩孔。
03
补缩不足
由于铝液充填顺序的影响，模具温度呈上低下高的梯度分布。如果铸件的最后凝固区域得不到铝液补缩，就会因补缩不足而形成缩孔。
04
浇注温度过高
浇注温度过高会使液态冷却的体积收缩范围更大，导致内部某些区域在凝固过程中得不到足够的补缩，形成缩孔，同时，高温导致金属液更容易氧化，增加因气孔和氧化物夹杂导致缩孔的概率。
05
压射速度和压力设置过低
喷射比低，增压压力过低会使铸件的增压补压不足，形成缩孔和缩松。
06
保压时间不足
铝液没有足够的时间补充到缩孔区域，容易形成缩孔。
07
浇注系统设置不合理
内浇口设计太薄，面积太小，导致部分区域过早凝固，不利于补缩时的压力传递和液态金属进料。
08
材料和合金成分
某些元素可能会加大缩松缩孔的风险，例如铝硅合金中，硅的添加可以改善铸造性能，但高硅含量会使固液共存区变窄，增加凝固时间和缩孔风险。
09
料饼太薄
金属铝液浇注量偏少，导致压力传递不良。
02
防止缩松缩孔的措施
Basics of Casting
01
优化铸件结构
消除金属聚集区域，使壁厚尽可能均匀。如将部位尖角改为圆角、壁厚不同连接处平缓过渡等；可以采用空心结构、筋条结构等消除热节。
02
降低浇注温度
保证金属液不过热，可以减少金属的总收缩量，降低缩孔和缩松的形成概率。
03
调整内浇口设计
修改内浇口的截面积、数量和进浇方向，确保金属液优先充填深腔、薄壁、大平面的中间位置、难以成形的位置等，使其更好地传递压力，有利于液态金属的进料。
04
确保料饼厚度
在增压阶段起到有效的补缩作用。
05
挤压补缩
在铸件凝固过程中，通过挤压销促使金属液从补缩区域向铸件收缩的部分流动，减少缩松缩孔。
06
改善模具冷却温度
增加缩松缩孔部位附近的冷却通道或冷却深度，可以快速带走附近模具热量。也可以延长缩松缩孔部位的喷涂时间。
07
调节合金成分占比
通过调整某些合金元素（如适当增加铁含量、降低铜含量），可能会缩短金属液的凝固时间，降低孤立液相区体积，减少缩松缩孔的发生。
03
代表案例
Basics of Casting
以某磁电机盖[2]为例，该铸件的平均壁厚为5.32mm，厚度分布比较均匀，但通过对铸件厚壁处进行剖切，在截面处发现大量缩松缩孔存在。
根据仿真结果显示，在凝固阶段中，铸件各浇口在5.9s时即已经凝固完毕，但在铸件加强筋、孔柱衔接的壁厚热节处，甚至到18.8s时，仍有区域在金属固相线温度以上。该方案不仅出现了温度梯度严重不均的问题，浇口的过早凝固也严重影响了后续补缩。补缩无法实现。
因此，设计师将浇注温度从630℃适当升高到640℃，将内浇口完全凝固时间从5.9s延长至6.9s，增强补缩。同时，为避免热节进一步扩大，增加了冷却管道的直径与数量，型芯杆材料由 H13 更换为导热性更好的铍青，最终最大壁厚部位凝固时间从25s缩短至19s。
除此之外，为更好保证补缩效果，设计师将分浇道设计为弧形，减少充填时的降温，部分进浇方向调整为壁厚区域。最终，铸件截面上缩松缩孔显著缩小，肉眼不可见。
参考资料：
[1]刘遵建,刘姝迪.压铸件缩孔的解决方法[J].特种铸造及有色合金,2018,38(09):974-977.DOI:10.15980/j.tzzz.2018.09.013.
[2]龚豪.铝合金磁电机盖压铸成型数值模拟及工艺优化[D].重庆理工大学,2017.
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