?減少鋁重力鑄造過程中冷卻不均勻的關(guān)鍵在于優(yōu)化模具設(shè)計(jì)、工藝參數(shù)及材料處理。以下是具體措施及原理分析：
一、模具設(shè)計(jì)優(yōu)化
合理設(shè)置冷鐵與散熱結(jié)構(gòu)
冷鐵應(yīng)用：在鑄件厚壁或熱節(jié)處設(shè)置銅或鑄鐵冷鐵，通過局部加速冷卻縮小溫差。
示例：某鋁合金缸體鑄造中，在凸臺處嵌入冷鐵使冷卻速度提升 40%，縮孔率降低 65%。
散熱筋與散熱片：在模具型腔表面設(shè)計(jì)肋狀結(jié)構(gòu)，增加散熱面積。
模具材料與涂層
高導(dǎo)熱材料：采用鈹銅（導(dǎo)熱系數(shù)約 195 W/(m?K)）或銅合金模具，比普通工具鋼（約 45 W/(m?K)）散熱效率提升 3 倍以上。
隔熱涂層：在薄壁區(qū)域噴涂氧化鋁或氧化鋯涂層（厚度 0.1-0.3 mm），減緩冷卻速度。
二、工藝參數(shù)控制
澆注溫度與速度
溫度優(yōu)化：
純鋁：700-750℃
鋁合金（如 A356）：680-720℃
原理：溫度過高會延長凝固時(shí)間，加劇收縮；過低則導(dǎo)致流動(dòng)性不足。
低速澆注：控制流速在 0.3-0.8 m/s，減少湍流引起的局部過熱。
冷卻介質(zhì)與循環(huán)系統(tǒng)
強(qiáng)制冷卻：在模具內(nèi)部設(shè)置螺旋水道或?qū)嵊脱h(huán)，使模具表面溫度均勻性控制在 ±10℃以內(nèi)。
階梯式冷卻：初期采用水冷（快速定型），后期切換為風(fēng)冷（減少應(yīng)力）。
三、材料處理與預(yù)熱
合金成分優(yōu)化
添加細(xì)化晶粒元素（如 0.15% Ti + 0.05% B），降低結(jié)晶溫度區(qū)間，減少縮孔傾向。
控制鐵含量（≤0.8%），避免形成脆性金屬間化合物。
模具預(yù)熱
預(yù)熱溫度：150-300℃（根據(jù)合金類型調(diào)整）。
作用：縮小模具與金屬液的初始溫差，減少熱沖擊。
四、操作與后處理
振動(dòng)消除應(yīng)力
采用低頻振動(dòng)（20-50 Hz）輔助凝固，促進(jìn)補(bǔ)縮并減少冷卻不均引起的變形。
熱處理均勻化
固溶處理（如 535℃×4 h）+ 時(shí)效處理（175℃×8 h），消除殘余應(yīng)力，改善組織均勻性。
五、模擬技術(shù)應(yīng)用
使用鑄造模擬軟件（如 ProCAST）預(yù)測冷卻過程，優(yōu)化冒口位置和冷鐵布局。
案例：某鋁合金支架通過模擬發(fā)現(xiàn)熱節(jié)位置，調(diào)整冷鐵后冷卻均勻性提高 30%，廢品率從 12% 降至 3%。