?減少鋁重力鑄造過程中冷卻不均勻的關鍵在于優化模具設計、工藝參數及材料處理。以下是具體措施及原理分析：
一、模具設計優化
合理設置冷鐵與散熱結構
冷鐵應用：在鑄件厚壁或熱節處設置銅或鑄鐵冷鐵，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：在模具型腔表面設計肋狀結構，增加散熱面積。
模具材料與涂層
高導熱材料：采用鈹銅（導熱系數約 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、工藝參數控制
澆注溫度與速度
溫度優化：
純鋁：700-750℃
鋁合金（如 A356）：680-720℃
原理：溫度過高會延長凝固時間，加劇收縮；過低則導致流動性不足。
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。
冷卻介質與循環系統
強制冷卻：在模具內部設置螺旋水道或導熱油循環，使模具表面溫度均勻性控制在 ±10℃以內。
階梯式冷卻：初期采用水冷（快速定型），后期切換為風冷（減少應力）。
三、材料處理與預熱
合金成分優化
添加細化晶粒元素（如 0.15% Ti + 0.05% B），降低結晶溫度區間，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。
模具預熱
預熱溫度：150-300℃（根據合金類型調整）。
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
振動消除應力
采用低頻振動（20-50 Hz）輔助凝固，促進補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）+ 時效處理（175℃×8 h），消除殘余應力，改善組織均勻性。
五、模擬技術應用
使用鑄造模擬軟件（如 ProCAST）預測冷卻過程，優化冒口位置和冷鐵布局。
案例：某鋁合金支架通過模擬發現熱節位置，調整冷鐵后冷卻均勻性提高 30%，廢品率從 12% 降至 3%。