​减少铝重力铸造过程中冷却不均匀的关键在于优化模具设计、工艺参数及材料处理。以下是具体措施及原理分析：
一、模具设计优化
合理设置冷铁与散热结构
冷铁应用：在铸件厚壁或热节处设置铜或铸铁冷铁，通过局部加速冷却缩小温差。
示例：某铝合金缸体铸造中，在凸台处嵌入冷铁使冷却速度提升 40%，缩孔率降低 65%。
散热筋与散热片：在模具型腔表面设计肋状结构，增加散热面积。
模具材料与涂层
高导热材料：采用铍铜（导热系数约 195 W/(m・K)）或铜合金模具，比普通工具钢（约 45 W/(m・K)）散热效率提升 3 倍以上。
隔热涂层：在薄壁区域喷涂氧化铝或氧化锆涂层（厚度 0.1-0.3 mm），减缓冷却速度。
二、工艺参数控制
浇注温度与速度
温度优化：
纯铝：700-750℃
铝合金（如 A356）：680-720℃
原理：温度过高会延长凝固时间，加剧收缩；过低则导致流动性不足。
低速浇注：控制流速在 0.3-0.8 m/s，减少湍流引起的局部过热。
冷却介质与循环系统
强制冷却：在模具内部设置螺旋水道或导热油循环，使模具表面温度均匀性控制在 ±10℃以内。
阶梯式冷却：初期采用水冷（快速定型），后期切换为风冷（减少应力）。
三、材料处理与预热
合金成分优化
添加细化晶粒元素（如 0.15% Ti + 0.05% B），降低结晶温度区间，减少缩孔倾向。
控制铁含量（≤0.8%），避免形成脆性金属间化合物。
模具预热
预热温度：150-300℃（根据合金类型调整）。
作用：缩小模具与金属液的初始温差，减少热冲击。
四、操作与后处理
振动消除应力
采用低频振动（20-50 Hz）辅助凝固，促进补缩并减少冷却不均引起的变形。
热处理均匀化
固溶处理（如 535℃×4 h）+ 时效处理（175℃×8 h），消除残余应力，改善组织均匀性。
五、模拟技术应用
使用铸造模拟软件（如 ProCAST）预测冷却过程，优化冒口位置和冷铁布局。
案例：某铝合金支架通过模拟发现热节位置，调整冷铁后冷却均匀性提高 30%，废品率从 12% 降至 3%。