镁合金压铸中，缩水（缩孔 / 缩松） 与开裂是关联性较强的典型缺陷：缩水源于凝固时体积收缩未得到充分补缩，而开裂多因缩水引发局部应力集中、冷却不均或材料脆性导致。镁合金的特性（熔点低、导热快、塑性较差）使这两种缺陷更易出现，需从 “凝固控制、应力释放、材料适配” 三大核心方向构建全流程规避方案，具体分为以下 6 个维度：

一、优化模具设计：引导顺序凝固，减少应力集中（核心基础）

模具是控制缩水与开裂的源头，需针对镁合金 “导热快、凝固快” 的特点，通过结构设计实现 “补缩充分、冷却均匀、无应力死角”：

1. 强化补缩结构设计（规避缩水）

采用 “顺序凝固” 原则：通过壁厚梯度、冒口与冷铁配合，引导金属液从 “薄壁→厚壁→冒口” 逐步凝固，确保厚壁热节区域（缩水高发区）能获得持续的金属液补缩。

冒口设计：镁合金补缩距离短（约为铝合金的 70%），需将冒口紧贴热节（如铸件壁厚≥8mm 的区域），冒口体积需为热节体积的 1.5-2 倍（大于铝合金冒口比例），且采用 “暗冒口 + 保温套” 减少冒口自身凝固速度，延长补缩时间。

冷铁应用：在铸件薄壁与厚壁过渡处设置外冷铁（如铜制冷铁），加速薄壁区域冷却，强制引导金属液向厚壁热节流动，避免厚壁先凝固导致缩水。

优化浇道系统：

主浇道需 “短而粗”（直径≥10mm），分流道避免弯曲，减少金属液在流动中的温度损失（镁合金导热快，温度下降 10℃即明显影响流动性）；

内浇口需对准热节区域，且截面积需足够大（内浇口速度控制在 25-40m/s，低于铝合金），确保补缩金属液能快速到达收缩区域，避免 “断流补缩”。

2. 减少应力集中设计（规避开裂）

消除尖角与壁厚突变：镁合金塑性差（常温延伸率仅 2-5%），尖角处易形成应力集中（开裂风险提升 30% 以上），需将所有转角设计为R≥1.5mm 的圆角；壁厚差控制在≤2:1，过渡区域采用 30°-45° 的倾斜面渐变，避免冷却速度差异过大引发内应力。

优化脱模与抽芯结构：复杂铸件（如深腔、侧孔）需采用 “多段抽芯”，避免强制脱模导致局部拉裂；拔模斜度需比铝合金大（单侧≥1.5°，薄壁件≥2°），减少铸件与模具的摩擦应力。

强化排气系统：型腔内的气体（空气、涂料挥发气）会阻碍补缩并形成气孔，间接引发缩水和应力集中。需在液流末端、封闭区域设置排气槽（深度 0.03-0.08mm，窄于铝合金，防止镁液飞溅），或采用排气镶件，确保排气效率≥95%。

二、精准控制压铸工艺参数：平衡补缩与冷却（关键执行）

镁合金对工艺参数敏感度极高（如温度波动 ±10℃即可能引发缺陷），需围绕 “延长补缩窗口、减缓冷却不均” 调整核心参数，具体如下表：

参数类别 控制要点（以 AZ91D 镁合金为例） 目的

金属液温度 650-680℃（比铝合金低 30-50℃），波动范围≤±5℃ 保证流动性，避免过高导致氧化燃烧，过低导致流动性不足、补缩失效

压射速度 慢压射：0.2-0.5m/s（平稳充型，防卷气）；快压射：2-4m/s（内浇口流速 30-35m/s） 减少液流降温，确保金属液充满型腔，同时避免高速飞溅引发的局部缩水

压射压力 比压 80-120MPa（高于铝合金 20-30%），保压压力 60-100MPa 利用高压抵消镁合金大体积收缩（凝固收缩率约 4.5%，高于铝合金），强制补缩

保压时间 厚壁件（≥10mm）：2-3s；薄壁件（≤5mm）：0.8-1.5s 确保凝固过程中持续补缩，避免凝固后期因压力消失形成缩松

模具温度 整体 200-280℃（高于铝合金 50-80℃），热节区域单独加热至 280-320℃，薄壁区域冷却至 200-220℃ 延缓热节区域凝固速度，留足补缩时间；避免薄壁区域过冷导致应力集中

脱模温度 铸件出模温度控制在 250-300℃（高于铝合金 100℃以上），禁止低于 200℃出模 利用镁合金高温塑性（250℃时延伸率可达 10% 以上），减少脱模时的冷应力开裂

工艺调试逻辑：

若先出现缩水：优先提升 “保压压力 + 保压时间”（各增加 10-20%），观察缩水是否减少；无效则提高金属液温度（+10-15℃）或模具热节区域温度（+30-50℃）。

若先出现开裂：优先检查模具圆角 / 拔模斜度（不足则修模），再降低冷却水路温度（减少冷却不均）或延长脱模延迟时间（让铸件缓冷至目标温度）；若为热裂（高温下开裂，伴随氧化色），需降低金属液温度（-10-15℃）。

三、严格管控材料与熔炼工艺：保障流动性与抗裂性（基础前提）

镁合金的纯度、成分与熔炼质量直接影响其补缩能力和抗裂性，需重点控制：

1. 控制合金成分与纯度

核心成分稳定：以常用的 AZ91D 为例，需确保 Al（8.5-9.5%）、Zn（0.45-0.9%）含量在标准范围内 ——Al 可提升流动性和强度，Zn 可细化晶粒；严格限制杂质含量：Fe≤0.005%（Fe 会形成脆性相 Mg??Al??Fe，降低抗裂性）、Ni≤0.001%、Cu≤0.03%。

回炉料比例≤30%：镁合金回炉料（浇口、废品）需彻底清理表面氧化皮（用钢丝刷去除 MgO 层），且回炉次数≤2 次（多次回炉会导致杂质累积）；禁止混入铝合金废料（会引入高 Fe、Cu 杂质）。

添加稀土元素（可选）：对要求高抗裂性的铸件（如汽车结构件），可在合金中加入 0.5-1.0% 的 Y（钇）或 Nd（钕），细化晶粒、改善高温塑性，减少开裂风险。

2. 优化熔炼与保护工艺（镁合金易燃烧氧化，关键防控点）

全程气体保护：熔炼时必须通入SF?+N?混合保护气体（体积比 1:99），防止镁液燃烧（无保护时镁液在 600℃以上即剧烈燃烧，形成 MgO 夹杂）；保护气体压力控制在 0.02-0.05MPa，确保覆盖液面无死角。

低温熔炼 + 精炼除杂：熔炼温度控制在 680-700℃（避免高温加剧氧化），加入 0.2-0.5% 的精炼剂（如 MgCl?-KCl 混合盐），搅拌 10-15min，去除氧化夹杂物（MgO 会阻碍金属液流动，导致补缩失效和界面开裂）。

彻底除气：采用 “旋转喷吹除气法”（通入 Ar 气），除气时间 15-20min，确保镁液含气量≤0.1ml/100gMg（气体在凝固时膨胀，会挤压金属液，导致补缩不足引发缩水）。

四、强化内应力控制：从工艺到后处理（开裂专项防控）

镁合金内应力主要源于 “冷却不均” 和 “相变收缩”，需通过工艺优化和后处理双重消除：

优化冷却水路布局：采用 “分区冷却”，热节区域水路间距放大（30-40mm）、水流速度减慢（0.5-1m/s），薄壁区域水路间距缩小（15-20mm）、水流速度加快（1-1.5m/s），确保铸件各区域温差≤30℃（温差过大易产生热应力）。

控制脱模节奏：设置 “脱模延迟时间”（1-2s），待铸件表面温度降至 300℃以下再顶出；顶出机构需采用 “多顶针均匀分布”（顶针间距≤50mm），避免单点受力过大导致局部开裂。

后处理消除内应力：

对复杂铸件（如多腔、深腔件），脱模后立即放入200-220℃的缓冷炉中保温 1-2h，随炉冷却至室温，可消除 60-80% 的热应力；

关键件需进行 “时效处理”：120-160℃保温 2-4h，既能消除内应力，又能通过析出相（Mg??Al??）提升强度，减少使用过程中的开裂风险。

五、规范模具维护与涂料使用：稳定工艺一致性

模具维护：

定期清理模具型腔（每生产 500-1000 件），去除残留的氧化皮和涂料结垢（结垢会影响传热，导致局部冷却不均）；

检查冷却水路是否堵塞（每生产 2000 件用柠檬酸溶液清洗），确保水流顺畅；加热棒需定期校准（误差≤±5℃），避免热节区域温度失控。

涂料选择与喷涂：

选用镁合金专用水基涂料（如氧化锌基涂料），禁止使用油性涂料（挥发气多，易引发气孔和缩水）；

喷涂需均匀（厚度 8-15μm），热节区域可适当减薄涂料（利于传热，延缓凝固），薄壁区域略增厚（避免过快冷却）；喷涂后需烘干（150-200℃烘干 5-10min），防止涂料水分在型腔内汽化。

六、缺陷检测与闭环优化：持续改进

缺陷检测：

缩水检测：采用 “X 光检测（RT）” 排查内部缩孔 / 缩松（重点检测热节区域），要求缩孔直径≤0.5mm 且单个热节区域缩孔数量≤2 个；

开裂检测：采用 “渗透检测（PT）” 检查表面裂纹（可发现≥0.02mm 的微裂纹），复杂件需结合 “超声检测（UT）” 排查内部隐性裂纹。

闭环优化：

记录缺陷位置（如热节处缩水、圆角处开裂）、生产批次和工艺参数，建立 “缺陷 - 参数” 关联表；

针对高频缺陷（如某型号铸件持续出现浇口附近开裂），反向优化模具（如增大浇口圆角）或工艺（如降低浇口区域冷却速度），并通过小批量试产验证效果，形成闭环。

总结：镁合金压铸规避缩水开裂的核心逻辑

镁合金的 “高导热、快凝固、低塑性” 特性是缺陷产生的根本原因，控制需围绕两大核心：

针对缩水：通过 “模具顺序凝固设计 + 高保压工艺 + 充足补缩通道”，确保凝固过程中金属液能持续填充收缩空间；

针对开裂：通过 “消除应力集中结构 + 均匀冷却 + 高温脱模 + 后处理去应力”，减少内应力累积，利用镁合金高温塑性降低开裂风险。