鋅鋁合金壓鑄是較先進(jìn)的金屬成型方法之一，應(yīng)用廣，發(fā)展快。高壓和高速充填是壓鑄的兩大特點(diǎn)。由于壓鑄被廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)復(fù)雜精密鑄件，壓鑄模具有結(jié)構(gòu)復(fù)雜、設(shè)計(jì)及制造工作量大、準(zhǔn)備周期長的特點(diǎn)。而縮孔縮松及氣孔是壓鑄件較為常見的缺陷，也是導(dǎo)致壓鑄件報(bào)廢的主要因素。
因此，需要研究壓鑄件，特別是復(fù)雜、薄壁壓鑄件的鑄造缺陷形成機(jī)理，預(yù)測其縮孔縮松以及氣孔的形成，以便通過改進(jìn)壓鑄件和壓鑄模的設(shè)計(jì)，優(yōu)化壓鑄工藝來避免缺陷的產(chǎn)生。在試制鋁合金壓鑄汽車零件過程中，引入計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)用于充型過程的預(yù)測與缺陷的預(yù)防，可實(shí)現(xiàn)壓鑄工藝系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。
液態(tài)金屬從沿著內(nèi)交道進(jìn)入鑄件側(cè)壁，高速充型的液態(tài)金屬在側(cè)壁處受阻向鑄件兩端繼續(xù)充填。鑄件充填到40%時(shí)，液態(tài)金屬進(jìn)入鑄件中厚大部位，整個(gè)充型過程相對平穩(wěn)。隨著充填的進(jìn)行到75%，鑄件中的氣體被推往較后充填的區(qū)域，鋅鋁合金壓鑄在較后充填區(qū)域設(shè)有溢流槽與排氣槽，使得鑄件型腔中的氣體及時(shí)排出。充型接近完成時(shí)(90%)，液態(tài)金屬充填型腔時(shí)和模具之間存在的溫差，使得液態(tài)金屬前鋒過早開始凝固冷卻。這些前鋒冷料在隨后的充型過程中被推往鑄件較后充填區(qū)域，因此在鑄件較后充填區(qū)域設(shè)置溢流槽可以存儲前鋒冷料，從而使得鑄件的整體質(zhì)量得到提高。由鋅鋁合金壓鑄的充型模擬過程可見，鑄件的溢流槽的設(shè)計(jì)較為合理。
由于壓鑄充填型腔的整個(gè)過程時(shí)間短，到0.5 s時(shí)鑄件已經(jīng)開始凝固，進(jìn)入固液共存的溫度區(qū)間。當(dāng)冷卻到25 s時(shí)，鋅鋁合金壓鑄整體溫度降至固相線溫度以下，說明鑄件已經(jīng)凝固成形。然而從鑄件的凝固狀態(tài)中可看出，鑄件中厚大部位交其薄壁區(qū)域溫度要高，鑄件中兩個(gè)厚大圓柱體所在區(qū)域，這些區(qū)域在凝固過程中散熱緩慢，通常為較后凝固的地方，也是較易出現(xiàn)鑄造缺陷的區(qū)域。
通常將鑄件中縮孔縮松降低到較低程度的方法有兩種：一是修改鑄件澆注系統(tǒng)及其模具結(jié)構(gòu)，但費(fèi)時(shí)且消耗大量財(cái)力、人力；二是改變鑄件的成形工藝，本文對支架壓鑄件澆注速度和澆注溫度進(jìn)行模擬分析，研究成形工藝對該鑄件鑄造缺陷的影響。