铝合金重力铸造

一、定义与工艺原理

铝合金重力铸造，一种利用铝液自身重力完成充型并结晶凝固的工艺，其广泛包含砂型铸造、金属型铸造等多种形式。其核心原理在于利用金属液的自身重力，无需外部压力，特别适用于生产壁厚较大的结构件。

二、工艺特点

1. 优势

铝合金重力铸造以其出色的力学性能著称。金属型模具的激冷作用使晶粒细化，使得铸件具有更高的抗拉强度和屈服强度。其尺寸精度高达100±0.4mm，表面粗糙度Ra12.5-6.3，加工余量小，显示出极高的制造精度。由于工艺收得率的提升，材料利用率也相对较高。而耐热合金钢模具的可重复使用性，进一步降低了模具成本。

2. 局限性

铝合金重力铸造也存在一些局限性。其表面质量在抛丸后容易产生凹坑，不适合高外观要求场景。该工艺主要以手工浇注为主，自动化程度相对较低，生产效率受到一定影响。最重要的是，由于工艺特点，容易在厚壁处产生缩松、气孔等缺陷。

三、典型工艺流程

铝合金重力铸造的工艺流程包括铝液熔炼、手工浇注、自然充型、凝固冷却、开模取件、清理修整以及热处理（可选）和机加工等步骤。

四、关键工艺控制

在关键工艺控制方面，浇注温度的控制至关重要，应保持在180-250℃。模具设计也需要合理设置拔模斜度和冷却系统，以避免挫伤缺陷。补缩优化和缺陷预防也是关键工艺控制的重要环节。

五、应用领域

铝合金重力铸造广泛应用于汽车发动机部件、摩托车轮毂、电机壳体、五金工具以及航空航天中的厚壁复杂结构件的生产。特别是对于延伸率要求高且需要热处理的部件，铝合金重力铸造具有显著的优势。

六、工艺对比

与其他铸造工艺相比，铝合金重力铸造在成型压力、壁厚限制、生产效率、内部质量、模具成本以及适用场景等方面都有其独特之处。例如，与低压铸造相比，重力铸造更适合生产厚壁件，而低压铸造则更适合生产薄壁精密件。

七、技术改进方向

随着技术的不断发展，铝合金重力铸造也在不断新的技术改进方向。智能化升级、缺陷检测以及复合工艺等技术成为当前的研究热点。例如，引入真空熔铸技术减少氧化夹杂，开发基于AI的铸件缺陷智能识别系统，以及铸造与增材制造结合的复合成形技术等。这些技术改进有望进一步提升铝合金重力铸造的效率和质量。