重力鑄造機的核心工作原理是利用熔融金屬自身的重力,實現平穩填充模具型腔→冷卻凝固→成型脫模,無需額外施加壓力(如壓力鑄造的高壓、低壓鑄造的氣體壓力),本質是 “手工砂型鑄造的自動化、標準化升級”,核心邏輯可概括為 “模具準備→金屬熔煉→重力澆注→冷卻凝固→脫模取件” 的閉環流程,具體拆解如下:
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重力鑄造機的核心是“讓金屬液靠自重沿預設路徑填充模具”,關鍵在于控制 “填充速度、模具溫度、冷卻順序”,避免金屬液飛濺、卷氣(產生氣孔)或冷卻不均(產生縮孔、裂紋),最終獲得組織致密、尺寸精準的鑄件。
現在來看一下重力鑄造機的完整工作流程(6 個核心步驟)是什么?
一:模具準備(保障成型基礎)
模具類型:主流為金屬模具(鋼模 / 鋁合金模,可重復使用數萬次),少量復雜件用砂型模具;
預熱處理:將模具加熱至 150-300℃(根據鑄件材質調整:鋁合金 150-250℃,銅合金 250-300℃),避免金屬液注入后驟冷,導致鑄件產生裂紋、氣孔;
涂脫模劑:在模具型腔內壁均勻涂抹脫模劑(耐高溫、易脫落的專用涂料),作用是:① 減少鑄件與模具的粘連,便于后續脫模;② 保護模具型腔,延長模具壽命;③ 輔助散熱,調節冷卻速度;
合模鎖緊:通過液壓或機械機構將模具的動模、定模緊密閉合,施加足夠的鎖模力(100-10000kN,根據模具尺寸和鑄件重量調整),防止澆注時金屬液壓力導致模具脹開,產生飛邊。
二:金屬熔煉與凈化(保障鑄件材質純凈)
原料熔化:將金屬原料(如鋁合金錠 A356、銅合金坯料)投入熔爐,加熱至熔融狀態(鋁合金融點約 660℃,銅合金約 1083℃,鑄鐵約 1200℃);
凈化處理:通過 “除氣(通入惰性氣體如氬氣,去除金屬液中的氫氣)、除渣(加入除渣劑,過濾雜質)” 處理,確保金屬液純凈(氣體含量≤0.1%,雜質含量≤0.5%),否則會導致鑄件內部氣孔、夾雜缺陷;
溫度控制:將熔融金屬液保溫在略高于熔點的溫度(如鋁合金 700-750℃),保證良好的流動性,避免填充時因流動性不足產生缺料。
三:重力澆注(核心成型環節)
澆注方式:
固定式重力鑄造機:模具垂直 / 水平固定,通過人工或簡易澆注機構,將金屬液沿直澆道緩慢注入模具型腔(速度控制在 0.5-2kg/s);
傾轉式重力鑄造機(主流):模具安裝在可傾轉機架上,從水平狀態緩慢傾轉至 90° 垂直狀態,金屬液沿模具內壁 “流態填充”,避免飛濺和卷氣(這是傾轉式鑄件致密度更高的關鍵);
澆道引導:金屬液通過預設的澆道系統(直澆道→橫澆道→內澆道)進入型腔,澆道設計需保證金屬液平穩流動、均勻填充,同時起到擋渣、補縮作用;
填充控制:澆注速度需匹配鑄件形狀(復雜件慢、簡單件快),避免 “過快卷氣、過慢缺料”,傾轉式機型可通過調節傾轉速度(0.5-5°/s)精準控制填充節奏。
四:冷卻凝固(決定鑄件組織與精度)
冷卻原理:金屬液在模具內按 “從外到內、從薄到厚” 的順序凝固(模具壁導熱快,鑄件表層先凝固,內部后凝固),形成與模具型腔一致的形狀;
冷卻方式:
自然冷卻:小型簡單鑄件,依靠模具自身散熱(冷卻時間 10s-2min);
強制冷卻:中大型或復雜鑄件,通過模具內的水冷通道通入冷卻水(流量 10-50m3/h),加速厚壁部位散熱,避免因冷卻不均產生縮孔、縮松;
補縮作用:澆注系統中的 “冒口”(預留的金屬液儲存區)會在鑄件凝固時,向收縮部位補充金屬液,減少縮孔缺陷。
五:脫模取件(分離鑄件與模具)
凝固判斷:通過時間控制(根據鑄件大小預設冷卻時間,30s-10min)或溫度傳感器檢測,確認鑄件完全凝固(表層溫度降至 200℃以下);
開模動作:液壓 / 機械機構驅動動模后退,打開模具;
頂出鑄件:模具內的頂桿(均勻分布在型腔底部 / 側面)伸出,將鑄件從型腔中頂出,避免鑄件粘連模具;
取件方式:簡易機型人工取件,自動化機型通過機器人 / 機械臂抓取鑄件,放入冷卻線。
六:后處理(獲得成品)
去除澆冒口:通過切割、打磨,去除鑄件上的澆道、冒口殘留部分;
修邊清理:打磨鑄件飛邊、毛刺,清理型腔殘留的脫模劑或雜質;
后續加工:根據需求進行熱處理(如鋁合金時效處理,提升強度)、機加工(鉆孔、銑平面)、無損檢測(X 光 / 超聲波檢測內部缺陷),最終獲得合格成品。