针对铸造充型过程中因型腔内气压过大造成的铸件缺陷,以往因无有效的气压检测手段,相关研究无法开展。本文设计了一套具有自动储存和无线传输功能的气压测量装置,以WD615球墨铸铁曲轴铸件为研究对象,测量了铁水充型过程中型腔内气体的压力分布,并结合铸件质量和有限元数值模拟,研究了充型过程中型腔内气体压力对曲轴铸件质量的影响。此外,还研究了影响型腔内气体产生和逸出的型砂性能。测量充型过程中型腔内气体压力分布,发现：型腔上方各气眼的气压—时间曲线变化趋势相似,充型约5s时,气压开始急速上升,10s左右时气压到达第Ⅰ峰值,而后又急速下降,接近0Pa时气压快速反弹,在浇注结束前后到达第Ⅱ峰值,然后又逐步缓慢下降,150s后仍有一定气压值。型腔上方不同位置气眼的气压不同,越接近缺陷位置的气眼,其气压越大,同时排气量也越大。缺陷位置周围160mm范围内的气眼起主要排气作用,当其中的3#气眼气压大于90Pa时,铸件出现缺陷,根据模拟结果改进排气工艺后,排气改善,当3#气眼的气压下降至60Pa时,缺陷消除。用Procast模拟充型过程中型腔内气体分布,发现：在铁水成分范围内,合金元素含量变化对铁水黏度影响不大,黏度的浮动范围在9%左右,充型模拟时元素含量可以选用QT900-5铁水成分的中间值。测量的气压曲线状态与模拟的型腔内气体分布状态相吻合,(1)气压上升至第Ⅰ峰值阶段,铁水由内浇道进入型腔底部,大面积覆盖面砂,使其中的水分急速汽化膨胀,气体来不及排出,导致气压急速上升;(2)气压由第Ⅰ峰值回落阶段,铁水充填到型腔的最大截面处,后进来的铁水只能接触到型腔侧壁的面砂(面积很小),此时的汽化速度小于排气速度,气压急速下降；(3)气压上升至第Ⅱ峰值阶段,出气冒口和容纳气体的暗冒口均被铁水堵塞,缺陷位置及周围发生困气,随着铁水液面的上升,型腔内的气体被压缩,体积逐渐减小,同时受铁水挤压的气体也向位置高的缺陷位置聚集,使缺陷位置气压快速增大,此时气体从砂型逸出降低的气压有限,最终气压曲线呈上升状态；(4)浇注结束前后,气压开始下降,此时面砂发气已经结束,只有气体通过砂型不断逸出。用Spass分析129组型砂性能数据,发现：背砂的含水量、紧实率、砂温、透气性和湿压强度均在控制范围内,且透气性呈正态分布,控制较好。面砂的含水量、透气性和湿压强度也在控制范围内,但面砂的含水量比背砂高0.67wt.%,且面砂含水量的控制范围也比背砂宽0.1%,考虑到面砂中的水分是型腔内气体的主要来源,故需严格控制面砂的含水量,必要时可缩小控制范围。