4S是一种先进的4气门四缸柴油机气缸盖，重量50kg，主要壁厚5mm，形状复杂，结构紧凑，材料为RuT400。采用全砂芯包围侧浇工艺。生产中经常出现缩孔缺陷，废品率高达14%。生产控制困难，质量极不稳定，有时废品率在2%以下，有时废品率高达45%，长期处于大幅度波动的状态。经过长时间的攻关，问题仍得不到解决。为了找出问题的根源，以便采取有效措施解决这一疑难缺陷问题，我们使用MAGMA5.3铸造仿真软件，对气缸盖的充型凝固进行分析。
缺陷调查
统计近两年的数据发现，96%的缩孔主要出现在气门导杆孔的部位。其中排气门导标孔占88%，如图1所示的红方框部位。进气门导杆孔占9%，如图1所示的红圈部位。
图1缩孔形貌与出现的部位
数值模拟分析
把4S气缸盖完整铸造工艺模型转换成STL文件格式，输入到MAGMA5.3铸造仿真软件，输入生产工艺参数，进行充型和凝固模拟。模拟结果如图2、图3、图4所示。
从缩孔仿真结果可以看出，缩孔出现在进气门导杆孔，排气门导杆孔没有缩孔缺陷。与铸件上88%的“缩孔”出现在排气门导杆孔不符。
从热节来看，热节中心在进气门导杆孔，排气门导杆孔则处在热节的边缘。缩孔一般只在热节的内部形成。
因此可以推定，排气门导杆孔缩孔的判定是误判，实际上是气孔。在水套砂芯发气量大、排气不畅的情况下，气孔先形成，由于气孔的占位，局部铁水补缩不够，最后产生缩孔。这种气孔缺陷外观上比较接近缩孔缩松，极易误判，从而误导往解决缩孔的方向攻关。
图2缩孔仿真结果，缩孔出现在进气门导杆孔
图3热节仿真结果，排气导杆孔处于热节的边缘
图4铸件凝固最后阶段的液体分数，气体侵入部位
通过现场调查，我们发现了3个主要问题，佐证了上述因砂芯排气不畅形成气孔缺陷的判断。
（1）铁水通道密封不严，砂芯组被漏出来的铁水包围，严重时被铁水全包死，砂芯气体无法排出。
（2）水套砂芯芯头与外型间隙大，排气针不能有效密封，铁水流入封死芯头，造成水套芯气体无法排出。
（3）铁水泼出砂箱面，进而灌入砂芯排气针，使其失去作用。
同时也通过大量的铸件解剖分析，找到了气孔缺陷的直接证据。针对这些问题，采取主要措施是：
（1）降低水套芯的树脂加入量，减少砂芯的发气量。
（2）完善砂芯排气通道，水套芯排气针加装石棉垫，防止铁水渗入排气针。
（3）加强浇注过程控制，防止浇注过程中铁水泼出箱面，灌入排气针。
图9水套砂芯排排气针加大棉垫
生产验证
采取上述3个主要措施后，验证生产6个批次，生产铸件2500多台，缩孔废品率从原来的14%降低到0.5%以上。加工解剖表明，缺陷位置与仿真结果完全一致。
图10缺陷位置与仿真结果完全一致
结论
（1）蠕铁气缸盖容易出现缩孔和气孔缺陷，某些部位经常同时出现在同一位置，气孔与缩孔伴生，不容易区分。对于这类缺陷，可以通过计算机数值模拟，预测缩孔形成的位置，结合实物解剖分析，使用排除法，甄别缺陷是气孔还是缩孔，从而采取正确的对策措施，解决问题。
（2）通过使用计算机对铸件缩孔进行数值模拟，预测缩孔形成的位置，排除不会出现缩孔的部位。仿真结果与实验验证、实物解剖相比对，确定缺陷是气孔。按解决气孔的方法采取措施后，问题得到根本的解决。
