介绍了镁合金在航天航空、汽车电子等领域的广泛应用，特别是ZM6镁合金因其高温性能优势在航天航空领域的应用。针对新型航空发动机中使用的复杂薄壁镁合金格栅铸件，由于其尺寸精度要求高，采用砂型铸造生产难度大，因此选择熔模低压铸造。低压铸造适用于壁薄复杂零部件，但存在铸造缺陷风险。本研究通过缝隙式浇道设计和ProCAST软件模拟，优化铸造工艺，预测并分析缺陷，以实现高质量铸件生产。

1 浇注系统方案设计

介绍了针对大型薄壁镁合金格栅铸件的熔模低压铸造工艺，设计了两种浇注系统方案。方案一采用水平缝隙浇道，金属液从侧面引入，连接位置在侧壁平整处，有利于保持格栅结构完整性，减少后期整修难度。方案二通过垂直缝隙式浇道进行优化，缝隙浇道尺寸根据铸件壁厚和对立缝厚度确定，缝隙宽度和对立筒直径有推荐取值范围，数量通过铸件外围周长计算得出。方案二中，缝隙浇道连接位置在竖直筋板处，可能会破坏圆角结构，增加整修难度。

2 数值模拟结果及分析

通过ProCAST软件对大型薄壁镁合金格栅铸件的熔模低压铸造过程进行了数值模拟。模拟结果显示，方案1和方案2在充型过程中存在差异，其中方案2的充型时间比方案1减少了8.2%，且金属液横向流动距离缩短了50%。凝固过程模拟表明，方案2的铸件整体降温至固相线温度以下的时间比方案1提前了至少6秒，且方案1的铸件左右两侧部位与其他部位的温度梯度显著高于方案2。缺陷倾向预测模拟结果显示，两种方案均存在在十字筋板交叉处产生缩松缩孔缺陷的倾向，但方案1的缺陷倾向数量较方案2有所增加，而单个缺陷大小较方案2有所减小。

3 生产试制

在生产试制阶段，方案1因易于整修被优先选择，但铸件出现浇不足缺陷，无法通过补焊修复。缺陷产生原因包括高速填充金属液增加摩擦阻力、充型距离长以及远离浇注系统的中间筋板缺乏新鲜金属液补充。方案1的铸件未发现缩松、缩孔缺陷，可能与薄壁铸件快速冷却有关。方案2通过增加立筒和改变缝隙浇道覆盖方向优化浇注系统，有效减少浇不足缺陷，但铸件精修难度大。方案2试制的铸件成形完整，未发现缩松、缩孔缺陷。小批量生产验证了方案2的可行性，通过专用磨头解决了修磨问题，提高了修整效率和质量。金相组织分析显示，铸件无明显缩松、缩孔缺陷，晶粒呈树枝晶形貌，中间筋板处晶粒尺寸较小，表明冷却速度快，α-Mg相中脱溶相尺寸小，未被观察到。

4 结论

通过水力学原理优化浇道设计，提高充型效果，降低温度梯度；优化浇注系统设计，实现格栅铸件成形，满足批量生产需求。