前言：鋁合金高壓壓鑄廣泛應用于汽車、電子等關鍵零部件生產，在產品內澆口區域因高速充型和凝固收縮階段易產生氣孔、氣縮孔等缺陷，嚴重影響產品交付質量。模具溫度作為關鍵工藝參數，直接影響金屬液流動性與凝固同步性。現有研究多聚焦于壓射速度或壓力優化，對模具溫度的系統研究仍不足。本文以汽車變速器箱體為對象，通過實驗與理論分析揭示模具溫度對澆口缺陷的作用機理，并提出工藝優化方案。
01.
實驗方法
1、材料與設備
合金材料：ADC12 主要成分（Si 9.6–12.0%, Cu 1.5–3.5%，Fe＜1.3%，Mg＜0.3%，Zn＜1.0%，Mn＜0.5%，Ni＜0.5%）；
生產設備：力勁3000T冷室壓鑄機；
檢測設備：X射線探傷機；熱成像模溫檢測儀。
2、實驗參數
固定參數：鋁液溫度660℃，慢壓射速度0.35 m/s，快壓射速度4.5 m/s，增壓比壓80 MPa。變化點：模具溫度分為三組（160–220℃；220–280℃；280–340℃），每組壓鑄8模次。
3、缺陷檢測
采用X射線探傷定量分析澆口區域缺陷；標準：孔徑>0.5 mm，統計合格率。
02.
1、模流分析結果
在產品開發設計階段的充型模流分析中可見，鋁液進入產品內澆口時，溫度在631~645℃區間，隨著高溫鋁液持續推進，內澆口溫度逐漸升高 ，直至產品型腔充型結束仍維持在660℃范圍值。
2、模具低溫對金屬液流動的影響
在壓鑄冷模復產初期，關閉模具循環冷卻控制系統的條件下生產8件，采集初始階段模具溫度，模溫測量數據顯示，內澆口橫截面模具溫度在166.3~178.7℃區間（高溫區<220℃）；在此溫度基礎上，使鋁液與模具間的熱交換速率加快，顯著影響鋁液充型流動性，黏度增大，并在內澆口淤積冷凝層，致密度差，導致孔缺陷形成機率升高。
3、模具中溫對金屬液流動的影響
隨著生產模次的增加，模具受鋁液加熱后整體溫度升高，鋁液與模具間熱交換速率減弱，累計生產16件，通過采集模具溫度數據發現，內澆口橫截面模具溫度已升至220~273.7℃（高溫區＞220℃）；經斷料觀察產品內澆口斷面致密度增加，無可見冷凝層現象。
4、模具高溫對金屬液流動的影響
在連續生產24件后，再次采集模具溫度數據發現，內澆口橫截面模具溫度已升至284.5~330.6℃（高溫區>280℃）；由于模具溫度高，鋁液流動性得到較大提升，在此階段生產的產品外觀亮度增加，內澆口斷面致密度顯著增強，無可見冷凝層現象，但在產品內澆口附近的加強筋與螺紋柱外表層局部區域出現嚴重粘模與拉傷現象。
03.
實驗結果
1、模具溫度對缺陷的影響
通過三組實驗數據體現，當模具溫度在220–280℃區間時，金屬液流動性適中，提高增壓補縮的有效性，產品實物質量相對穩定。
2、實物探傷缺陷分布
模具低溫組：氣縮孔多分布于澆口處螺紋柱中部，呈不規則收縮紋；
模具中溫組：內澆口與螺紋柱區域內部無可見縮松缺陷；
模具高溫組：內澆口與螺紋柱附近可見氣縮孔，以及彌散微縮孔（＜0.3 mm）。
04.
1、溫度控制
復產初期模具預熱至220℃以上，并通過關閉模具水冷系統將模具進澆溫度穩定在240±20℃。
2、工藝協同
在優化溫度區間內，適當提高壓射速度（4.5–5.0 m/s）以進一步減少鋁液充型湍流形成包裹。
05.
結論
通過模具溫度的調控，可提高鋁合金液流動性、減少氣體殘留，以及凝固過程增壓補縮的有效性，降低內澆口缺陷形成幾率。實驗表明，220–280℃為該產品壓鑄的優化溫度區間，可使內澆口缺陷消除，產品質量滿足客戶要求。
本文技術輔導：葉立
