本文以ZL101铝合金为研究对象,对其充型凝固过程施加振动力场,研究不同的振动频率和振幅对ZL101铝合金金属型铸造充填性能的影响,以及振动对ZL101铝合金铸件减小冒口、浇道的影响。采用振动装置和自行设计的模具进行充型凝固实验,测试了ZL101合金的流动性、晶粒大小及合金硬度随振动频率和振幅的变化规律。研究结果表明:在振动频率为30Hz~35Hz、振幅为0.16mm时,ZL101铝合金的充填性能达到最佳,且施加振动的充填试样比未振动时各流道分别提高了151.4%(2mm厚流道)和132.7%(3mm厚流道)。取振幅0.16mm、不同频率试样进行组织晶粒和硬度检测,在振动频率为30Hz时,合金的晶粒组织细化效果最佳、硬度最强。采用振动装置和工厂实际生产铸型进行减小浇冒口实验,测试了ZL101合金试样在振动条件下减小浇冒口的规律。研究结果表明:运用AnyCasting软件模拟对实验样品模具的充型凝固过程和实际浇铸出的铸件在无振动情况下冒口下部都产生少量缩孔缺陷,然而施加振动频率30Hz、振幅0.16mm后试样内部缩孔消失;随后逐渐减小试样冒口尺寸,当试样冒口减小26.3%时,冒口下部又产生缩孔缺陷。同样的方法对浇道试样在振动和不振动下进行减小浇道截面积的测试,试样在无振动情况下充填不太完整,然而施加振动频率30Hz、振幅为0.16mm时,铸件充填完整,随着浇道的截面积逐渐减小,当试样浇道减小约22.2%时,试样又会出现浇不足的现象。对振动影响金属液的流动性、气体的析出、晶粒细化以及试样硬度的机理进行了分析,研究表明:对ZL101铝合金中施加垂直方向振动,在合适的频率和振幅下合金液充填性能增强,有助于气泡及杂质物的聚集上浮及溢出;振动有助于破碎枝晶,使晶粒变细,试样硬度增加。在铝合金金属液充型凝固过程中施加垂直方向的机械振动,振动频率为30Hz,振幅为0.16mm时,有助于提高ZL101铝合金的充型能力,在此振动情况下能减少铸件的设计壁厚、冒口、浇道并且铸件满足原始相应的力学性能,降低铸件的材料消耗,从而达到“绿色制造”效果。