压铸过程中产生的“卷气”现象是影响铸件质量的关键问题之一，其本质是金属液在高速充型时因流体动力学作用卷入空气或气体，最终在铸件内部形成气孔或疏松缺陷。以下是对该问题的系统性解析及应对策略：

一、卷气的物理机制与表现特征

当压射冲头以高速推动金属液进入模具型腔时，液态金属会因惯性产生剧烈湍流甚至飞溅。这种不稳定流动会在型腔内形成局部低压区，导致周围空气被迅速吸入并与金属液混合。随着金属液逐渐凝固，未逸出的气体被包裹在铸件内部，形成弥散分布的微小气孔或集中的大尺寸气泡。典型表现包括：铸件表面出现密集针孔状凸起、剖面可见蜂窝状疏松组织、X射线检测显示内部不规则暗影等。这类缺陷会显著降低材料的致密性和力学性能，尤其对承受液压或气压的密封件危害极大。

二、核心成因剖析

流体动力学因素压射速度过高是首要诱因。金属液以超过临界流速冲击型腔壁面时，会产生强烈的喷溅效应，形成涡环状流动结构，这种紊流状态极易卷吸型腔内的空气。此外，浇注系统设计不合理（如直浇道截面积突变、横浇道转向过于急促）会加剧流动紊乱，进一步扩大卷气风险。

模具排气能力不足传统模具仅依赖分型面间隙或简单排气槽排气，难以应对高速充型产生的瞬时气压变化。当金属液快速填满型腔时，被困空气若无法及时排出，会被强制压缩进金属液内部。特别是复杂薄壁件的深腔部位，排气通道易被提前凝固的金属堵塞，导致气体滞留。

熔体自身含气量超标铝镁合金等常用压铸材料在熔炼过程中容易吸附氢气，尤其在潮湿环境或使用含结晶水的精炼剂时更为明显。若熔体除气不充分，其内部已溶解大量气体分子，在压射过程中受压力骤降影响会析出并膨胀，与外部卷入的空气叠加形成双重气源。

工艺参数匹配失衡快压射转慢压射的切换时机不当会导致两种不利情况：切换过早则充型不完整，切换过晚则已形成强烈湍流。保压时间不足会使铸件补缩不良，原有微孔扩张成宏观缺陷。同时，模具温度过低会加速表皮层的快速凝固，阻碍内部气体上浮逸出。

三、针对性改善措施

（一）工艺参数精细化调控

分级压射控制：采用“慢-快-慢”三段式压射曲线。初始阶段低速推进以避免金属液喷溅，中间阶段高速完成主体充型，末尾阶段减速平稳过渡至增压阶段。此方法能有效抑制湍流的产生。

动态调节压射速度：根据铸件几何复杂度设定分段速度阈值，例如薄壁区域采用较低压射速度，厚大部位适当提高速度但需配合缓冲装置。

延长增压保压时间：在充型完成后持续施加高压（通常为工作压力的1.5倍），促使金属液渗透填充收缩空隙，压缩已形成的气泡。

（二）模具结构的优化设计

构建高效排气网络：在金属液最后填充部位设置蛇形排气槽（深度≥0.1mm），配合镶拼式排气块形成分级排气通道。对于深腔结构，可采用强制抽真空排气系统，主动抽取型腔内气体。

改进浇注系统布局：采用倾斜式浇道或切向进料方式，利用离心力分离金属液与气体。增设缓冲槽或导流筋，引导金属液平稳流入型腔。

消除死区与锐角：打磨型腔过渡圆角，避免金属液在死角处产生漩涡。必要时增加溢流槽作为辅助排气通道。

（三）熔体质量严格控制

强化熔体除气：采用在线旋转喷吹法（如Ar气幕净化）去除熔体中的氢气，控制含气量低于0.15ml/100g Al。定期清理炉内氧化物残渣，防止二次污染。

规范原料管理：严格烘干炉料（特别是回炉料需经除湿处理），避免水分分解产气。选用低含气量的优质合金锭作为基材。

（四）特殊工艺的应用

真空压铸技术：在合模后先抽取型腔内空气至预定真空度（约-90kPa），再进行压射。该方法可减少型腔内初始气体含量达90%以上，特别适合汽车动力总成等高可靠性要求的部件。

半固态压铸：将部分凝固的半固态浆料进行压射，利用球状初生相阻碍气体侵入，同时降低湍流程度。该工艺兼具锻造组织致密性和压铸近净成形的优势。

四、实践验证与效果评估

某汽车零部件厂商针对变速箱壳体的卷气问题实施综合改进：将原单一直线浇道改为螺旋式缓冲浇道，增设三级排气槽并引入真空辅助系统，同时将压射速度从6m/s降至4.5m/s。改进后铸件内部气孔率下降82%，抗拉强度提升15%，且通过ISO 16012标准的压力密封测试。另一消费电子案例中，手机中框采用局部加压销钉技术配合氩气保护压铸，成功消除表面针孔缺陷，良品率提升至98%。

五、总结

卷气问题的解决需要从流体力学控制、模具排气效率、熔体纯净度三个维度协同入手。现代压铸技术正朝着智能化方向发展，通过CAE仿真预测卷气风险区域，结合实时监测系统动态调整工艺参数，可实现缺陷的精准防控。对于高性能要求的应用场景，真空压铸与半固态加工技术的融合将成为未来主流解决方案。