重力浇铸铝件材料性能的控制

重力浇铸作为守旧铝合金成型工艺，具有模具成本还行、适用范围广的优点，但其材料性能受工艺参数影响明显。为实现铝件力学性能、致密性及不怕蚀性的综合控制，需从材料选择、工艺优化、缺陷防治及后处理等环节建立全流程管控体系。以下从关键控制维度展开分析。

一、材料选择与成分控制

合金体系选择

根据工件性能需求选择合金类型。ADC7铝合金因其低流动性特性，适用于壁厚≥8mm的厚壁件，其延伸率不错但强度稍低，适合非承力结构。对于需零件，可选用Al-Si-Cu系合金（如A380），通过添加Cu元素（3.0%-4.0%）提升抗拉强度至300MPa以上。需注意，Cu含量过高会降低不怕蚀性，需通过表面处理补偿。

杂质元素控制

严格限制Fe、Zn等杂质含量。Fe含量超过0.5%会形成针状β-Al5FeSi相，降低延伸率20%以上。某企业通过采用高度铝锭（Fe≤0.15%）及精炼剂（C2Cl6），将ADC12合金中Fe含量从0.8%降至0.3%，延伸率从3%提升至8%。

二、工艺参数优化

浇注温度与速度控制

浇注温度需根据合金特性调整。ADC12合金浇注温度建议控制在680±5℃，温度过高（＞700℃）会导致氧化夹杂增加，温度过低（＜660℃）易产生冷隔。浇注速度需与模具设计匹配，某汽车缸体通过优化浇道设计，将浇注时间从15s缩短至10s，气孔率降低40%。

模具温度梯度设计

通过模具分区加热实现温度梯度控制。某航空支架采用"上模320℃/下模280℃"的梯度设计，使铸件自下而上顺序凝固，缩孔缺陷减少65%。对于复杂结构件，可采用局部冷却水道（如φ8mm铜管）厚壁部位冷却，防止热节产生。

三、缺陷防治与性能提升

气孔与缩孔控制

气孔主要源于铝液含气量及浇注卷气。通过真空除气处理（真空度-0.095MPa）可将铝液含氢量从0.3ml/100g降至0.15ml/100g。缩孔防治需优化冒口设计，某发动机缸体通过采用"暗冒口+冷铁"组合，使缩孔体积从2.5cm³降至0.8cm³。

表面质量改进

采用水基涂料替代守旧石墨涂料，可减少表面夹渣缺陷。某通讯基站壳体通过喷涂0.3mm厚水基涂料，表面粗糙度从Ra6.3μm降至Ra3.2μm。对于需高表面质量的零件，可增加抛丸处理工序（丸粒直径0.5mm，压力0.6MPa），但需控制处理时间避免表面硬化。

四、后处理与性能不错化

热处理工艺优化

ADC7铝合金可通过T6热处理（520℃固溶+170℃时效）提升强度，抗拉强度可从180MPa提升至260MPa。需注意，热处理前需进行去应力退火（300℃×2h），防止变形开裂。某医疗器械零件通过优化热处理工艺，尺寸稳定性提升30%。

表面防护技术

对于不怕蚀性要求高的工件，可采用微弧氧化（MAO）处理。在300V电压下处理30分钟，可形成20μm厚陶瓷层，硬度达HV1300，不怕盐雾试验时间从96h提升至500h。对于薄壁件，可采用化学转化膜（如铬酸盐处理）替代，成本降低60%。

机械加工补偿

对精度要求高的部位（如轴承孔）预留0.5-1.0mm加工余量，通过数控加工确定形位公差。某变速箱壳体通过数控镗孔，孔距精度从±0.1mm提升至±0.03mm，装配间隙合格率从85%提升至%。

重力浇铸铝件材料性能控制需以合金特性为基础，通过工艺参数优化、缺陷防治及后处理技术集成，实现性能与成本的平衡。例如，某汽车零部件企业通过实施上述策略，将ADC12合金铸件抗拉强度从220MPa提升至280MPa，气孔率从3.2%降至0.8%，综合废品率从12%降至3.5%，年节约成本超500万元。未来，随着智能监控系统与数值模拟技术的应用，重力浇铸铝件性能控制将向愈精度不错、愈低成本方向发展。