?鋁重力鑄造(又稱重力澆鑄)是指將熔融的鋁合金液在地球重力作用下,通過澆注系統(tǒng)注入金屬模具型腔,經(jīng)冷卻凝固后獲得鑄件的工藝方法。其性能特點主要體現(xiàn)在鑄件質(zhì)量、工藝特性及適用場景等方面,具體如下:
?

一、鑄件性能特點
力學(xué)性能適中,組織較致密
鋁重力鑄造的鑄件結(jié)晶過程較平穩(wěn),冷卻速度慢于壓鑄(無高壓高速填充),晶粒較均勻,組織致密性優(yōu)于砂型鑄造(減少氣孔、疏松等缺陷),但略低于壓鑄(壓鑄因高壓補(bǔ)縮,致密度更高)。
常規(guī)鋁合金(如 Al-Si 系、Al-Cu 系)鑄件的抗拉強(qiáng)度可達(dá) 180-300MPa,延伸率 5%-15%,適合承受中等載荷的結(jié)構(gòu)件(如電機(jī)端蓋、閥體)。
尺寸精度與表面質(zhì)量較好
采用金屬模具(鋼模)成型,模具型腔表面光滑,鑄件尺寸精度可達(dá) CT7-CT9 級(公差范圍 ±0.1-0.3mm/100mm),表面粗糙度 Ra3.2-6.3μm,無需大量機(jī)加工即可滿足裝配要求(如汽車零部件的配合面)。
壁厚均勻性可控,適合復(fù)雜結(jié)構(gòu)
重力鑄造對鑄件壁厚的適應(yīng)性強(qiáng),可生產(chǎn)壁厚 3-50mm 的零件,且壁厚均勻性好(避免壓鑄因高速填充導(dǎo)致的 “壁厚不均” 問題)。
能成型帶有內(nèi)腔、凸臺、筋條等復(fù)雜結(jié)構(gòu)的鑄件(如發(fā)動機(jī)缸體、液壓閥塊),但型腔復(fù)雜度過高時(如深孔、窄縫),需優(yōu)化澆注系統(tǒng)設(shè)計以避免填充不足。
耐腐蝕性與可加工性優(yōu)異
鋁合金本身具有良好的耐腐蝕性,重力鑄造鑄件因組織較致密,無壓鑄常見的 “微氣孔”(易導(dǎo)致腐蝕介質(zhì)滲入),耐蝕性更穩(wěn)定(尤其適合戶外或潮濕環(huán)境件,如水泵殼體)。
鑄件硬度適中(HB60-100),切削加工時刀具磨損小,可進(jìn)行鉆孔、銑削、拋光等精密加工,表面處理(如陽極氧化、噴漆)附著力強(qiáng)。
二、工藝性能特點
模具壽命長,生產(chǎn)成本可控
金屬模具(多為 H13 熱作模具鋼)耐高溫、耐沖刷,單套模具壽命可達(dá) 10-50 萬次(遠(yuǎn)高于砂型鑄造的一次性模具),適合批量生產(chǎn)(年產(chǎn)量數(shù)千至數(shù)萬件),分?jǐn)偤竽>叱杀据^低。
無需高壓設(shè)備(僅需熔煉爐、澆注機(jī)),設(shè)備投資低于壓鑄機(jī),能耗也較低(無高壓泵驅(qū)動能耗)。
填充速度慢,工藝穩(wěn)定性高
鋁合金液在重力作用下緩慢填充型腔,流動平穩(wěn),不易產(chǎn)生湍流和卷氣,可通過控制澆注溫度(650-750℃)、澆注速度等參數(shù),減少氧化夾雜、氣孔等缺陷,工藝穩(wěn)定性優(yōu)于低壓鑄造。
可采用多種鋁合金材料
適用于多數(shù)鑄造鋁合金,包括:
鋁硅合金(如 ZL102、ZL104,流動性好、收縮小,適合復(fù)雜鑄件);
鋁銅合金(如 ZL201、ZL203,強(qiáng)度高,適合受力件);
鋁鎂合金(如 ZL301,耐蝕性好,適合戶外件),材料選擇靈活性高于壓鑄(壓鑄對合金流動性要求更苛刻)。
后續(xù)處理兼容性強(qiáng)
鑄件可通過熱處理(如 T6 時效處理)進(jìn)一步提升強(qiáng)度(抗拉強(qiáng)度可提高 20%-30%);
允許焊接、鉚接等二次加工(因無壓鑄的微氣孔,焊接時不易產(chǎn)生氣孔、裂紋)。
三、局限性(與其他工藝對比)
生產(chǎn)效率低于壓鑄
重力鑄造單模生產(chǎn)周期較長(每件需 3-10 分鐘,含澆注、冷卻、脫模),而壓鑄可實現(xiàn)每分鐘 1-2 件,因此不適合超大規(guī)模量產(chǎn)(如汽車輪轂的超百萬級產(chǎn)量)。
致密度略遜于壓鑄
因無高壓補(bǔ)縮,鑄件內(nèi)部可能存在少量分散性氣孔(尤其厚大部位),不適合要求高氣密性的零件(如壓力容器、高壓閥門)—— 此類場景需結(jié)合浸滲處理(填充氣孔)彌補(bǔ)。
模具設(shè)計要求高
需合理設(shè)計澆注系統(tǒng)(澆口、冒口)以保證金屬液平穩(wěn)填充和補(bǔ)縮,避免出現(xiàn)冷隔、縮孔等缺陷,復(fù)雜鑄件的模具開發(fā)周期較長(2-4 個月)。