01「能不能做气密测试」不是正确的问题
一个压铸壳体可能外观完好、通过了尺寸检验，却仍然通过一个微观的连通气孔泄漏。这就是为什么气密性不能被当作一项外观要求，也不能在报价批准之后才作为最终检验加上去。零件设计、合金、浇注与排气、模温、加工方案、测试方法和浸渗决定，都会影响结果。 对采购来说，关键问题不只是「能不能做气密测试」，而是「零件必须承受多大压力、可接受的泄漏率是多少、哪里要加工、铸件不合格时怎么办」。尽早回答这些问题的供应商，可以设计出现实可行的工艺；只承诺 100% 测试的供应商，可能只是在附加值已经投入之后，才检测出一个本可避免的工艺问题。 本文说明承压压铸件、泄漏测试方法、浸渗、采购常见错误，以及应当向供应商要的证据。
02压铸件的气密性指什么
根据 NADCA 2024 版《压铸件产品规范标准》，气密要求会增加模具设计和铸造成本，只应在应用确实需要时才规定。客户应在报价阶段说明零件必须承受的压力和测试方法。气密性不是某种合金或某种外观的通用属性，而是一个具体零件、具体工艺和具体验收方法共同作用的结果。 压铸件从外向内凝固。NADCA 描述的典型致密表皮约 0.015–0.020 in（0.38–0.50 mm）厚，壁厚中心可能含有卷气孔或缩松。加工时去除过多材料，可能切穿这层相对致密的表皮，暴露出一条连通的泄漏通道。这就是为什么一个铸态测试合格的零件，可能在钻孔、镗孔、攻丝或铣削后失效。
03泄漏通道如何形成
卷气孔与卷入的空气、蒸气和金属液中的气体有关；缩松则在厚大部位凝固时得不到金属液补缩而形成。氧化膜、冷隔、分型面缺陷和裂纹也可能形成连通的通道。关键的区别在于是否连通：一个孤立的气孔也许不漏，而一小串相互连通的气孔就能让气体或液体穿过壁厚。 根据 NADCA，压铸中零气孔几乎不可能实现。因此客户和压铸厂应当约定允许气孔的尺寸、性质和位置。对于承压区域，实际的目标不是一个不现实的「零气孔」承诺，而是受控的工艺，加上一个满足应用要求的实测泄漏结果。
04主要的压力与泄漏测试方法
NADCA 列出了几种常用方法，见下表。 根据 NADCA 指南 G-6-1，压铸件的气密测试压力一般规定在 5–40 psi 范围内（约 0.03–0.28 MPa）。更高的压力需要特殊考虑，并且很大程度上取决于零件设计。确切的压力、介质、稳压时间、测试容积、温度、工装和泄漏率限值，都必须写进采购规范。
| 方法 | 能说明什么 | 典型用途 |
|---|---|---|
| 加压气泡法 / Pressurized air bubble test | 液槽中可见泄漏的位置 / The location of a visible leak in a liquid bath | 快速排查、定位泄漏通道 / Fast troubleshooting and locating a leak path |
| 气体压降法 / Gas pressure-decay test | 规定时间内的压力损失 / Pressure loss over a defined time | 有可重复泄漏限值的量产筛选 / Production screening where a repeatable leak limit is defined |
| 质量流量法 / Mass-flow test | 以单位时间流量表示的泄漏量 / Leakage as flow rate per unit time | 定量验收与自动化测试 / Quantitative acceptance and automated testing |
| 氦检探头 / Helium detection probe | 极低泄漏率与局部泄漏 / Very low leak rates and localized leakage | 密封要求严苛的关键零件 / Critical parts with demanding sealing requirements |
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05浸渗的作用与边界
浸渗是一种铸后密封工艺，用于零件含有无法通过设计和过程控制经济地消除的连通气孔的情况。液态密封剂通常借助真空和压力被吸入泄漏通道，然后去除多余的材料，使密封剂固化或凝结。NADCA 指出，厌氧型和甲基丙烯酸酯体系可以得到表面光洁、密封气密的铝铸件。 浸渗不能替代合理的铸件设计，也修复不了大裂纹、明显开口的通道、严重飞边或尺寸缺陷。树脂的相容性、固化条件、接触的流体、涂层和使用温度，都必须针对具体应用进行验证。
06气密测试是过程控制，加工会改变结果
如果只在生产末端做测试，被拒收的零件可能已经投入了加工、清洗、涂装和装配的价值。高拒收率还可能掩盖金属液温度、模温、充型条件、真空、排气或加工深度的漂移。最好的项目会用气密测试来监控工艺。 NADCA 建议尽量减少承压铸件的加工余量，因为切得太深会暴露气孔；在同一承压边界的两侧都做加工尤其危险。用型芯铸出的孔，比铸后再钻的孔保留更多的致密表皮，打开泄漏通道的可能也更小。压铸厂需要在模具设计完成之前，拿到最终的加工位置、深度和基准。 温度、工装泄漏、脏污的密封面、残留的水、不稳定的压力和稳压时间不足，都可能造成错误的结果。测试设备需要校准、标准漏孔检查，以及临界结果的处理程序。浸渗会增加清洗、固化、复测、追溯，有时还有遮蔽工作。它可以挽回一批受控的零件，但不应掩盖低良率。采购应当知道浸渗是否包含在报价中、何时进行，以及浸渗过的零件如何标识。
07我们的经验：从泄漏位置定位成因
把泄漏点标在零件图上，成因往往一目了然。这是我们处理客户投诉时的第一步——请对方提供泄漏位置的照片或标注，而不是只给一个「泄漏率 3%」的数字。位置带来的信息量远大于比例。下表是我们排查时常用的对应关系。 在控制手段上，从我们的经验看有三条路径：一是浇排系统，内浇口面积按充填需要反算，而不是按「好掰断」来定，溢流槽压在最后充填区和汇流位置；二是局部挤压，在热节位置加挤压销，在凝固后期对该区域二次加压补缩，专门对付缩松；三是浸渗，但这是补救手段而不是设计手段。 关于浸渗，我们的立场是：它必须是明示的，不能默默做掉——写进控制计划并在出货文件中注明。从我们的经验看，孔隙在微米级、分布分散、不影响力学性能、且客户在技术协议中认可时，浸渗是合适的；孔洞较大、集中在受力部位，或客户明确禁止时，就不应使用。
| 泄漏位置 | 最可能的成因 | 对策 |
|---|---|---|
| 厚大部位 / 筋位交叉处 / Heavy sections, rib junctions | 缩松（热节补缩不足）/ Shrinkage — hot spot not fed | 结构掏空 + 局部挤压 + 增压提前 / Core out, local squeeze, earlier intensification |
| 末端充填区 / Last-to-fill regions | 卷气（排气不足）/ Entrapped air, insufficient venting | 加溢流槽与排气道 / Overflows and vents |
| 内浇口附近 / Near the gate | 喷射与回流卷气、冲蚀 / Jetting, back-flow, erosion | 改浇口方向与截面积 / Re-aim and resize the gate |
| 分型面沿线 / Along the parting line | 飞边根部未熔合、夹渣 / Unfused flash root, inclusions | 检查锁模力与分型面磨损 / Check clamp force and parting-face wear |
| 螺纹孔 / 深孔周边 / Around threaded or deep holes | 型芯周边包气或冷隔 / Gas or cold shut around the core | 调整型芯冷却与进浇顺序 / Adjust core cooling and fill sequence |
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08常见误区
误区一：只说「不许泄漏」，却没有测试定义。没有压力、介质、保压时间、温度、工装和允许泄漏率，供应商就无法报出有意义的工艺。 误区二：因为听起来更安全，就规定很高的测试压力。NADCA 指出，更高的压力需要特殊考虑。测试应当代表使用要求和安全余量，而不是制造一个与之无关的生产门槛。 误区三：只在加工前测试。钻孔、攻丝、镗孔或铣面可能暴露被铸态表皮藏住的气孔。最终的测试状态必须与交付的零件一致。 误区四：把 X 射线当作直接的泄漏测试。射线检测可以显示内部不连续，但它不能直接测出一条连通通道在规定压力下是否泄漏。应把它作为压力测试的补充。 误区五：用浸渗掩盖设计问题。厚大截面、壁厚突变、不良的浇注、排气不足和不受控的热条件，应尽可能在考虑树脂密封之前就纠正。 误区六：分不清局部泄漏与结构缺陷。一个小的连通气孔也许可以密封；而裂纹、破损的壁或大缩孔，可能需要加工、焊补评估、更换镶件或拒收。
09我们的通常做法
有经验的供应商把气密性当作一条控制链：合理的设计、稳定的铸造、受控的加工、经过验证的测试，以及有文件记录的失效处理。测试和浸渗要与零件功能和使用压力一起选择。浸渗过的零件会被明确标识为挽回件，不与天然致密的铸件混淆。 第一，定义承压边界。我们识别每一个必须承受压力的腔体、通道、密封面、螺纹孔、加工面和接触流体的区域，并确认使用压力、测试压力、流体或气体、使用温度和预期寿命。 第二，报价前审查零件和模具。我们查找厚大截面、突变过渡、深加工、穿过密封面的分型面，以及应该用型芯铸出而不是钻出的特征；同时审查浇注、溢流、排气、冷却和关键气孔区域的位置。从我们的经验看，气密件的成败在图纸阶段就定了一半：密封面尽量放在同一半模内，密封面下方避免厚大部位和筋位交叉，螺纹孔尽量不要穿透密封腔。 第三，把加工和测试作为一个顺序来规划。我们确定测试是在铸态、切边后、加工后、清洗后还是涂装后进行。对承压零件，最终测试通常应在可能暴露泄漏通道的工序之后进行。 第四，按风险选择测试方法。气泡法适合找漏点；压降法或流量法更适合数值验收；氦检只用于极低泄漏率的要求。我们规定测试压力、稳压、测试时间、工装、校准和反应限值。 第五，在量产使用前确认浸渗工艺。如果方案包含浸渗，我们验证树脂相容性、真空与压力参数、滴干与固化条件、清洗、遮蔽和复测表现，并规定何时拒收零件，而不是反复浸渗。 第六，用数据改进工艺。我们按型腔、机台、班次、合金批次、加工工序和返修状态追踪泄漏率。出现突变时，通过气孔样件、剖切、X 射线以及模具或工艺检查来调查，而不是只靠加树脂解决。
10我们的案例：摩托车水泵壳体
我们做的摩托车铝合金水泵壳体，成品出厂前 100% 气密试压，按 0.25 MPa 保压 30 秒不允许泄漏。开发中试压泄漏率一度长期停在 6.2%，泄漏点集中在水道薄壁与安装法兰根部：卷气形成的浅表层气孔，与厚大部位的缩松通道连通，在压力下形成一条贯穿的渗漏路径——零件表面看不出来，上了试压台才暴露。 我们通过优化浇排与排气降低型腔内的卷气，在厚大部位配合局部挤压补缩；冷却水路按零件厚薄分区设计；内部致密度用 X 射线抽检，成品 100% 气密试压。进入稳定量产后，试压泄漏率由 6.2% 降至 0.5% 以内。
11采购应该问的 12 个问题
1. 要求的使用压力和测试压力是多少？为什么选这两个数值？ 2. 验收标准是压力损失、质量流量、气泡位置，还是氦检泄漏率？ 3. 使用什么测试介质、温度、稳压时间、保压时间和工装？ 4. 测试是否在客户规定的所有加工和清洗工序之后进行？ 5. 哪些面和通道是承压边界？加工最可能在哪里暴露气孔？ 6. 关键区域适用什么气孔标准？是否有约定的 X 射线或剖切参考样？ 7. 在浸渗之前采取了哪些设计和工艺措施：壁厚审查、浇注、排气、真空、热控制或加工限制？ 8. 报价是否包含浸渗？如果包含，树脂类型、工艺、固化、遮蔽和复测各是什么？ 9. 在拒收或工程评审之前，允许浸渗几次？ 10. 测试设备校准、标准漏孔、临界结果和复测如何控制？ 11. 将提供哪些关于泄漏率、型腔、模次、加工批次、浸渗状态和追溯的生产记录？ 12. 零件在加工前、加工后或浸渗后失效时，成本和决定由谁承担？
资料来源与说明
- [1]North American Die Casting Association (NADCA). NADCA Product Specification Standards for Die Castings: Aluminum, Aluminum-MMC, Copper, Magnesium, Zinc and ZA Alloys, 12th edition, revised for 2024. Section 6, Guideline G-6-1-24, Pressure Tightness in Cast Parts, pp. 6-2 to 6-3; Section 7, Porosity and Pressure-Tight Castings, pp. 7-12 to 7-16.
- [2]North American Die Casting Association (NADCA). NADCA Product Specification Standards for Die Castings: Aluminum, Aluminum-MMC, Copper, Magnesium, Zinc and ZA Alloys, 12th edition, revised for 2024. Section 3, Aluminum Alloy Data, p. 3-8: impregnation using anaerobic and methacrylate systems.
- [3]North American Die Casting Association (NADCA). Gating Manual, Publication #512, 2006. Step 1, Determine the Casting Quality Requirements: leak-test requirements, porosity planning, and joint customer-supplier specification.
- [4]North American Die Casting Association (NADCA). Introduction to Die Casting. Chapters 3 and 8: vacuum die casting, porosity, pressure-tight applications, and pressure testing.
- [5]E. A. Herman. Die Casting Process, Engineering and Control. Sections on thermal control, die spray, porosity sources, and process monitoring.
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