?在重力鑄造過程中，縮孔和縮松是由于鋁液凝固時補(bǔ)縮不足或凝固順序不合理導(dǎo)致的。以下是防止此類缺陷的關(guān)鍵措施，從工藝設(shè)計、材料控制到操作優(yōu)化進(jìn)行全面解析：
一、優(yōu)化鑄件結(jié)構(gòu)設(shè)計
1. 合理設(shè)計壁厚與結(jié)構(gòu)
避免壁厚不均勻：壁厚突變處易形成熱節(jié)（局部凝固緩慢區(qū)域），導(dǎo)致補(bǔ)縮困難。應(yīng)采用漸變過渡或加強(qiáng)筋替代厚壁結(jié)構(gòu)，減少熱節(jié)尺寸。
設(shè)置工藝補(bǔ)貼：在鑄件厚壁處增加少量金屬（補(bǔ)貼），人為延長補(bǔ)縮通道，如齒輪輪轂、法蘭等厚大部位。
2. 利用凝固順序控制補(bǔ)縮
實現(xiàn)定向凝固：通過設(shè)計使鑄件從薄壁→厚壁→冒口逐步凝固，確保鋁液能從冒口持續(xù)補(bǔ)縮到厚壁區(qū)域。例如：
薄壁件先凝固，形成 “凝固殼”；
厚壁區(qū)域后凝固，由冒口提供補(bǔ)縮；
冒口最后凝固，成為補(bǔ)縮源。
二、冒口與冷鐵的科學(xué)應(yīng)用
1. 冒口設(shè)計要點
尺寸足夠大：冒口體積需大于鑄件厚壁處的收縮體積，通常為鑄件熱節(jié)體積的1.5~2 倍。
形狀優(yōu)化：優(yōu)先采用圓柱形或球頂圓柱形冒口（散熱面積小，補(bǔ)縮效率高），避免扁長形冒口因冷卻過快失去補(bǔ)縮能力。
位置精準(zhǔn)：冒口應(yīng)設(shè)在鑄件高處或厚壁頂部，利用重力實現(xiàn)自上而下補(bǔ)縮。
2. 冷鐵的輔助作用
加速局部冷卻：在鑄件薄壁或需提前凝固的部位放置鑄鐵或銅冷鐵，強(qiáng)制該區(qū)域優(yōu)先凝固，形成定向凝固梯度。
避免激冷裂紋：冷鐵表面需清潔無油污，且厚度不宜超過鑄件壁厚的1.5 倍，防止局部冷卻過快產(chǎn)生裂紋。
三、模具溫度與冷卻控制
1. 預(yù)熱溫度與分布
合理預(yù)熱模具：模具整體預(yù)熱溫度控制在200~350℃，厚壁區(qū)域可局部加熱至300~400℃，延緩該區(qū)域冷卻速度，延長補(bǔ)縮時間窗口。
避免局部過熱：采用分區(qū)加熱（如電加熱棒或感應(yīng)加熱），確保模具溫度均勻，防止因溫差過大導(dǎo)致凝固順序混亂。
2. 冷卻速率調(diào)控
厚壁件慢冷：通過減少冷鐵使用或降低風(fēng)冷強(qiáng)度，使厚壁區(qū)域緩慢凝固，充分利用冒口補(bǔ)縮。
薄壁件快冷：薄壁區(qū)域可通過銅合金模具鑲塊或強(qiáng)制風(fēng)冷加速凝固，形成有效 “凝固屏障”，引導(dǎo)補(bǔ)縮方向。
四、鋁液熔煉與澆注工藝優(yōu)化
1. 控制熔煉溫度與純凈度
避免過熱熔煉：鋁液溫度過高會增加收縮率（每過熱 100℃，體收縮率增加約 0.6%），建議熔煉溫度控制在680~750℃（根據(jù)合金調(diào)整）。
精煉除氣除渣：
用N?/Ar 氣精煉或C?Cl?片劑去除熔體中的 H?，減少氣體來源；
靜置時間≥15 分鐘，使夾雜物充分上浮，避免夾渣阻礙補(bǔ)縮通道。
2. 澆注速度與壓力控制
緩慢平穩(wěn)澆注：避免鋁液飛濺卷氣，澆口截面積需足夠大（如澆口速度≤0.5m/s），確保充型過程中金屬液始終保持液態(tài)補(bǔ)縮能力。
加壓補(bǔ)縮（可選）：對大型復(fù)雜件，可在澆注后對冒口區(qū)域施加機(jī)械壓力（如 0.5~2MPa），強(qiáng)制鋁液向鑄件厚壁流動，彌補(bǔ)收縮。
五、合金成分與變質(zhì)處理
1. 調(diào)整合金收縮特性
選擇收縮率低的合金：如 A356 合金（收縮率約 6.5%）比 ADC12（收縮率約 7.5%）更不易產(chǎn)生縮孔，優(yōu)先用于關(guān)鍵受力件。
控制雜質(zhì)元素：Fe 含量過高（>1.2%）會增加合金脆性，加劇縮松傾向，需嚴(yán)格控制在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)（如鋁合金 Fe≤0.8%）。
2. 變質(zhì)處理細(xì)化組織
對Al-Si 系合金（如 A356、YL112），使用Sr（鍶）或 Na（鈉）變質(zhì)劑細(xì)化共晶硅，使凝固組織更致密，減少顯微縮松。
變質(zhì)劑加入量需精確（如 Sr 含量 0.01~0.03%），過量會導(dǎo)致過變質(zhì)，反而降低力學(xué)性能。
六、缺陷檢測與工藝驗證
1. 實時監(jiān)控與檢測
紅外測溫：在模具厚壁區(qū)域安裝熱電偶，實時監(jiān)測凝固過程溫度變化，確保定向凝固順序。
X 射線探傷：對首件或可疑件進(jìn)行無損檢測，識別內(nèi)部縮孔 / 縮松位置，針對性調(diào)整冒口或冷鐵布局。
2. 試模與工藝迭代
首次生產(chǎn)時采用 ** 低熔點合金（如鉍錫合金）** 進(jìn)行模具充型模擬，觀察凝固順序是否符合設(shè)計預(yù)期。
記錄缺陷出現(xiàn)的位置和形態(tài)，通過增減冒口尺寸、調(diào)整冷鐵位置或修改澆注溫度進(jìn)行多輪工藝優(yōu)化。