壓鑄過程中產生的縮孔是鑄件內部常見的孔洞類缺陷，主要由金屬液凝固收縮未得到充分補給所致。以下是對該問題的系統性解析及應對策略：

一、縮孔的形成機理與特征

當金屬液注入模具后，隨著溫度降低逐漸凝固并伴隨體積收縮。若此時未有足夠液態金屬補充至收縮部位，則會在鑄件厚大截面或熱節處形成集中縮孔。典型特征包括：
宏觀形態：不規則多邊形或近似球形的大尺寸空洞，多分布于鑄件壁厚突變處或內澆道附近；
微觀表現：孔壁粗糙且呈枝晶狀，周圍常伴隨微小縮松；
位置規律：優先出現在冷卻速度最慢的區域（如最后凝固的熱節部位）。
與氣孔不同，縮孔內壁無氧化光澤，斷口呈暗灰色纖維狀組織。

二、核心影響因素剖析

1. 鑄件結構設計缺陷

厚度不均：局部區域過度肥厚（如搭接筋交匯處），導致該部位成為最后凝固的熱節；

孤立熱區：未設置有效引流通道的封閉空腔或凸臺結構；

截面突變：突然增厚的壁厚造成凝固次序紊亂。

2. 澆注系統匹配失衡

內澆道位置不當：遠離熱節區域，無法實現定向補縮；

流道截面積比例失調：橫澆道過早凝固阻斷補縮通道；

溢流槽容量不足：未能儲存多余金屬液用于最終補縮。

3. 工藝參數控制偏差

保壓時間/壓力不足：未維持足夠壓力直至鑄件完全凝固；

模具預熱溫度過低：加劇凝固前沿與內部的溫度梯度，加速表皮層過早閉合；

壓射速度過快：雖能提高充型能力，但也會增加卷入氣體的風險并縮短有效補縮時間。

4. 合金特性影響

凝固溫度區間寬：如鋁合金（尤其是含硅量高的Al-Si系），糊狀凝固特性導致補縮困難；

收縮率差異大：不同合金的體收縮率差異顯著（如銅合金＞鋁合金＞鎂合金）。

三、針對性改善方案

（一）鑄件結構優化設計

消除熱節：通過仿真分析識別最后凝固區域，采用減薄壁厚、增設冷鐵或開設工藝孔的方式打破熱阻；

均勻化壁厚：遵循“漸次過渡”原則，避免截面突變（建議厚度變化率≤1:3）；

引入開放型筋板：將實心加強筋改為網格狀或鏤空結構，既保證強度又改善補縮條件。

（二）澆注系統重構

開放式澆道設計：采用大斷面梯形橫澆道+傾斜式內澆道，確保金屬液自下而上平穩充型；

加壓冒口技術：在熱節部位設置帶陶瓷過濾片的明冒口，配合彈簧頂針實現持續加壓補縮；

多級溢流系統：按凝固順序依次設置主溢流槽（初級補縮）、副溢流槽（二次補縮）和排氣槽。

（三）工藝參數精準調控

分段保壓控制：在傳統保壓基礎上增加二次加壓階段，針對厚大部位實施延時增壓；

動態模具溫控：對熱節區域采用局部加熱（如感應線圈預熱），延緩該部位凝固時間；

低速充型策略：將壓射速度控制在0.5-1.2m/s范圍，減少卷氣風險的同時延長有效補縮期。

（四）特殊工藝應用

擠壓鑄造復合工藝：在傳統壓鑄基礎上增加合模后的持續加壓（可達數百兆帕），強制消除收縮間隙；

真空輔助壓鑄：通過抽取型腔內氣體降低背壓，提升金屬液的實際補縮能力；

半固態漿料壓鑄：利用半固態金屬的球狀初生相阻礙收縮缺陷擴展，適用于復雜結構的高質量鑄件。

四、典型行業應用案例

汽車零部件（發動機缸體）

某廠商生產的鋁合金缸體在軸承座圈處頻繁出現縮孔。通過以下改進取得成效：

將原封閉式水套改為開放式筋板結構，增設螺旋式集渣包；

采用計算機模擬確定最佳內澆道角度（與水平面呈15°夾角）；

實施三級保壓控制（主保壓→二次增壓→終壓保持），配合局部氬氣保護冷卻。
改進后該部位縮孔率由18%降至2.3%，力學性能提升12%。

消費電子（筆記本電腦支架）

針對超薄壁（1.2mm）鎂合金支架的縮松問題：

開發專用高流動性合金（AM60B改良型），縮小凝固溫度區間；

采用真空壓鑄+快速模溫變換技術（動態控溫±5℃）；

設計蜂窩狀隱形加強筋替代傳統實心結構。
最終實現無可見縮孔的表面質量，成品率達97%。

五、總結

縮孔控制的關鍵在于建立有序的凝固順序與保障有效的補縮通道?，F代壓鑄技術正朝著智能化方向發展，通過CAE仿真預測收縮矢量，結合實時監測系統動態調整工藝參數，可實現缺陷的精準防控。對于高精尖領域（如航空發動機葉片），建議采用定向凝固技術或激光立體成形等先進工藝從根本上規避此類缺陷。