?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,通過澆注系統注入金屬模具型腔,經冷卻凝固后獲得鑄件的工藝方法。其性能特點主要體現在鑄件質量、工藝特性及適用場景等方面,具體如下:
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一、鑄件性能特點
力學性能適中,組織較致密
鋁重力鑄造的鑄件結晶過程較平穩,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(壓鑄因高壓補縮,致密度更高)。
常規鋁合金(如 Al-Si 系、Al-Cu 系)鑄件的抗拉強度可達 180-300MPa,延伸率 5%-15%,適合承受中等載荷的結構件(如電機端蓋、閥體)。
尺寸精度與表面質量較好
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 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,適合復雜結構
重力鑄造對鑄件壁厚的適應性強,可生產壁厚 3-50mm 的零件,且壁厚均勻性好(避免壓鑄因高速填充導致的 “壁厚不均” 問題)。
能成型帶有內腔、凸臺、筋條等復雜結構的鑄件(如發動機缸體、液壓閥塊),但型腔復雜度過高時(如深孔、窄縫),需優化澆注系統設計以避免填充不足。
耐腐蝕性與可加工性優異
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”(易導致腐蝕介質滲入),耐蝕性更穩定(尤其適合戶外或潮濕環境件,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。
二、工藝性能特點
模具壽命長,生產成本可控
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 10-50 萬次(遠高于砂型鑄造的一次性模具),適合批量生產(年產量數千至數萬件),分攤后模具成本較低。
無需高壓設備(僅需熔煉爐、澆注機),設備投資低于壓鑄機,能耗也較低(無高壓泵驅動能耗)。
填充速度慢,工藝穩定性高
鋁合金液在重力作用下緩慢填充型腔,流動平穩,不易產生湍流和卷氣,可通過控制澆注溫度(650-750℃)、澆注速度等參數,減少氧化夾雜、氣孔等缺陷,工藝穩定性優于低壓鑄造。
可采用多種鋁合金材料
適用于多數鑄造鋁合金,包括:
鋁硅合金(如 ZL102、ZL104,流動性好、收縮小,適合復雜鑄件);
鋁銅合金(如 ZL201、ZL203,強度高,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)。
后續處理兼容性強
鑄件可通過熱處理(如 T6 時效處理)進一步提升強度(抗拉強度可提高 20%-30%);
允許焊接、鉚接等二次加工(因無壓鑄的微氣孔,焊接時不易產生氣孔、裂紋)。
三、局限性(與其他工藝對比)
生產效率低于壓鑄
重力鑄造單模生產周期較長(每件需 3-10 分鐘,含澆注、冷卻、脫模),而壓鑄可實現每分鐘 1-2 件,因此不適合超大規模量產(如汽車輪轂的超百萬級產量)。
致密度略遜于壓鑄
因無高壓補縮,鑄件內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)—— 此類場景需結合浸滲處理(填充氣孔)彌補。
模具設計要求高
需合理設計澆注系統(澆口、冒口)以保證金屬液平穩填充和補縮,避免出現冷隔、縮孔等缺陷,復雜鑄件的模具開發周期較長(2-4 個月)。