第1章液态金属成形过程及控制

1、第一第二第三第四第五第一章 液态金属成形（铸造）过程及控制铸造熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形方法。熟悉液态金属充型流动过程的水力学特性；了解液态金属在浇注系统中的流动情况；掌握浇注系统的组成及浇注系统中各个部件的作用、浇注系统的类型；了解浇注系统的设计；掌握冒口、冷铁的作用、种类；了解冒口、冷铁的设计；掌握浇注系统最小断面积计算方法了解液态金属凝固过程的工艺特点。第一节 液态金属充型过程的水力学特性及流动情况液态金属成形（铸造）的基本过程充型和凝固。一、液态金属充型流动过程的水力学特性以砂型铸造为例：1 粘性流体流动粘度；初始结晶

2、等2 不稳定流动热交换；粘度与流动阻力；流速和流态等3 多孔管中流动气孔和夹渣4 湍流流动测量管内流体流量时往往必须了解其流动状态、流速分布等。雷诺数就是表征流体流动特性的一个重要参数。流体流动时的惯性力Fg和粘性力(内摩擦力)Fm之比称为雷诺数。用符号Re表示。Re是一个无因次量。实验研究和生产实践表明：二、液态金属在浇注系统中的流动情况浇注系统液态金属流入型腔的通道。浇注系统由浇口杯、直浇道、直浇道窝（浇口窝）横浇道、内浇道等单元组成。1 液态金属在浇口杯中的流动情况浇口杯作用：承接来自浇包的金属液，防止金属液飞溅和溢出，便于浇注；减轻液流对型腔的冲击；分离熔渣和气泡，并阻止其进入型腔；增

3、加充型压力头。结构形状漏斗形、池形（盆型）问题：水平漩涡。影响因素杯内液面深度、浇注高度、浇注方向、浇口杯结构等。液面深度和浇注高度的影响如下图： 如何消除？浇口塞；堤坝；圆角。2 液态金属在直浇道中的流动情况直浇道是将来自浇口杯的液流引入横浇道、内浇道或直接进入型腔。直浇道高度压头流动状态：充满式流动；非充满式流动结构形式：等截面圆柱形、上小下大倒锥形；上大下小锥形浇口窝（凹井）的作用：缓冲；缩短拐弯处的高速紊流区；改善流量分布；减小浇道拐弯处的局部阻力系数和水头损失；浮出金属液中的气泡等。3 液态金属在横浇道中的流动情况横浇道：是连接直浇道和内浇道的中间通道。功用：稳流、分配液流和挡渣（1

4、）稳流（2）分配液流内浇道流量不均匀性U内浇道流量不均匀现象对铸件质量有显著影响。（3）挡渣重力分离；过滤影响因素：根据以上对横浇道挡渣作用原理的分析，为强化挡渣作用，在设计横浇道时常常采用以下措施：4 液态金属在内浇道中的流动情况内浇道：是浇注系统中把液体金属引入型腔的一个单元。功用：控制充型速度和方向，分配液态金属，调节铸件各部分的温度分布和凝固次序，并对铸件有一定的补缩作用。（1）直浇道、横浇道和内浇道截面积之比（A直：A横：A内）称为浇口比。（2）（3）（4）此外，三 金属熔体过滤器及浇注系统优点：大大减少了金属中的非金属夹杂物，防止铸件产生夹渣缺陷；改善了金属的力学性能，特别是疲劳强

5、度；改进了切削性能，延长了刀具的使用寿命；提高了铸件的表面品质，减小了加工余量；简化了浇注系统结构，提高了铸件的工艺出品率。此外，还可改善某些合金铸件的耐蚀性等。1 金属熔体过滤器分类2 过滤器在浇注系统中的放置位置3 过滤器对浇注系统中金属液的阻力上次课程回顾：第一节 液态金属充型过程的水力学特性及流动情况一、液态金属充型流动过程的水力学特性二、液态金属在浇注系统中的流动情况三 金属熔体过滤器及浇注系统问题：1 概念铸造：2 液态金属充型过程呈现哪些水力学特性？3 浇注系统由哪些组元组成？4 说明液态金属在浇注系统各组元中的情况1 铸造熔炼金属，制造铸型，并将熔融金属浇入铸型，凝固后获得具有

6、一定形状、尺寸和性能金属零件毛坯的成形方法。铸铁、铸钢、铸造有色合金2 液态金属充型过程呈现哪些水力学特性？（1）粘性流体流动（2）不稳定流动（3）多孔管中流动（4）湍流流动3 浇注系统由哪些组元组成？浇注系统由浇口杯、直浇道、直浇道窝（浇口窝）横浇道、内浇道等单元组成。4 说明液态金属在浇注系统各组元中的情况 第二节 浇注系统设计一、浇注系统的类型及应用浇注系统类型的选择是正确设计浇注系统的重要问题之一。1 按浇注系统各单元断面积比例分类（1）收缩式浇注系统：浇注系统按直浇道、横浇道和内浇道的断面积依次缩小（即）的浇注系统称为收缩式浇注系统。优缺点：（2）扩张式浇注系统：优点及不足之处：（3

7、）半扩张式浇注系统：，而且优缺点：在浇注系统设计中，其浇道比对铸件质量有较大的影响，所以正确选择浇道比也是浇注系统设计中的一个重要内容。参考专著文献、设计手册。2 按液态金属导入铸件型腔的位置分类（1）顶注式（上注式）：以浇注位置为基准，金属液从铸件型腔顶部引入的浇注系统称为顶注式浇注系统。优点：1）铸件上部温度高于下部温度，有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有小地发挥顶部冒口的补缩作用；2）液流流量大，充型时间短；3）造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。缺点： 适用条件：常见的顶注式浇注系统：（2）底注式（下注式）：内浇道设在铸件底部的称为底注式浇注系统

8、。优点：1）合金液从下部充填型腔，流动平稳；2）无论浇口比多大，横浇道基本处于充满状态，有利于挡渣，型腔内的气体能顺利排出。缺点：底注式浇注系统的这些缺点，通过有关工艺措施可以加以解决，例如采用快浇和分散的多内浇道、底部使用冷铁、用高温金属补浇冒口等措施，常可收到满意的结果。适用条件：常见的底注式浇注系统：（3）中注式浇注系统：这种浇注系统的液态金属引入位置介于顶注式与底注式之间。优缺点：适用条件：机器造型生产铸件时，广泛使用中注式浇注系统。此时，多采用两厢造型，内浇道开在分型面上，工艺简单，操作容易。（4）阶梯式浇注系统：在铸件不同高度上开设多层内浇道的称为阶梯式浇注系统。优点：1）金属液自

9、下而上充型；2）充型平稳；3）型腔内气体排出顺利；4）充型后上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口补缩；5）充型能力强，易避免冷隔和浇不足等铸造缺陷；6）利用多内浇道，可减轻内浇道附近的局部过热现象。缺点：造型复杂，有时要求几个分型面；要求正确的计算和结构设计，否则容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象，或底层进入金属液过多，形成下部温度高的不理想的温度分布。适用条件：（5）缝隙式浇注系统：总之，选择浇注系统类型时要综合考虑多种因素，包括铸件的浇注位置，分型面，铸件的结构、尺寸，合金的铸造性能，是否应用冒口、冷铁及如何发挥它们的作用，以及是否满足铸件的技术要求等。二、浇注系统

10、尺寸设计在浇注系统的类型和引入位置确定以后，就可以进一步确定浇注系统各基本单元的尺寸和结构。按水力学近似公式或经验公式计算浇注系统的最小截面积，再根据铸件的结构特点、几何形状等确定浇道比，最后确定各单元的尺寸和结构。伯努利方程-奥赞公式扩张式浇注系统最小截面积为直浇道底部的横断面积；收缩式浇注系统，其最小截面积为内浇道的断面积。在计算获得的阻流截面积的基础上，根据浇注系统各组元的截面比的经验数据，可进一步计算出浇注系统各组元的截面积。经验不足时可以先按类比的方法选用，在通过实际浇注验证后确定。文献推荐的浇口比的比例关系值灰铸铁：1:4:4；1.1:1.3:1；1:0.75:0.5球墨铸铁：铸钢

11、：铜合金：铝合金：镁合金：三、几种合金浇注系统设计的特点1 铸铁件浇注系统（1）选择浇注系统类型（2）确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属液引入方向（3）确定直浇道的位置和高度（4）计算浇注时间并核算金属液上升速度（5）计算阻流截面积（6）确定浇口比并计算各组元截面积（7）绘出浇注系统图形2 铸钢件浇注系统3 轻合金铸件的浇注系统4 铜合金铸件浇注系统第三节 液态金属凝固收缩过程的工艺分析液态金属成形过程是高温液态金属在铸型中冷却、凝固至常温固态的过程，在这个过程中，会出现收缩。合金收缩会在铸件中产生缩孔、缩松、热裂、应力、变形和冷裂等缺陷，在液态金属成形过程中，通常通过合理地设置冒口和冷铁等

12、予以控制和预防。铸件的凝固方式：逐层凝固：糊状凝固（体积凝固）；中间凝固凝固方式取决于凝固区的宽度，凝固区宽度主要受合金结晶温度间隔和铸件断面上温度梯度两个因素的影响。合金结晶温度间隔的影响；温度梯度的影响一、液态金属凝固过程的收缩以铸钢件为例铸件收缩：铸钢件在液态、液固态和固态的冷却过程中均产生体积缩小到现象。液态收缩 金属在液态时由于温度降低而发生的体积收缩。凝固收缩 熔融金属在凝固阶段的体积收缩。液态收缩和凝固收缩是铸件产生缩孔和缩松的基本原因。固态收缩 金属在固态时由于温度降低而发生的体积收缩。固态收缩对铸件的形状和尺寸精度影响很大，是铸造应力、变形和裂纹等缺陷产生的基本原因。体收缩：

13、金属从浇注温度到常温的体积收缩。线收缩：金属在固态时的线尺寸收缩。铸钢从液态到凝固完毕，体积的缩小分为两个阶段，即液态收缩和凝固收缩。两者的收缩是直接引起铸件产生缩孔、缩松、气孔、偏析和热裂的根本原因。液态收缩率二、铸钢件中的缩孔和缩松缩孔：铸钢件在凝固过程中，由于液态体收缩和凝固体收缩，在铸件最后凝固的部位如得不到外加钢液的补缩，则会出现孔洞。微观缩孔显微缩孔宏观缩孔（缩孔、缩松）存在于铸件中任何形态的缩孔，都会减少受力的有效面积和在缩孔处产生应力集中，而使铸件的力学性能显著降低。由于缩孔的存在，还会降低铸件的气密性和物理化学性能。因此，缩孔是铸件的主要缺陷之一，应设法防止。1 缩孔形成机理

14、圆形铸件为例假定所浇注的合金的结晶温度范围很窄，铸件时由表及里的逐层凝固铸件中缩孔形成过程示意图2 缩松形成的机理轴线缩松或中心缩松。凝固方向的研究是以铸件纵断面，及铸件长度方向的断面为研究对象，在凝固方向上，根据凝固次序的不同可分为顺序凝固和同时凝固。轴线缩松的形成条件，是在缩松区域内的金属几乎同时凝固。例：具有均匀厚度的平浇铸件。（1）冒口区顺序凝固：相邻部位按一定先后顺序和方向的凝固过程。顺序凝固扩张角（补缩通道扩张角）：两侧等固（液）相线间的夹角。（2）末端区（3）轴线缩松区为零，凝固前沿是平行的，凝固方式为同时凝固。同时凝固：铸件相邻各部位或铸件各处凝固开始及结束的时间相同或相近，甚

15、至是同时完成凝固过程，无先后的差异及明显的方向性。冒口虽然存在补缩通道扩张角，但冒口中的钢液已克服不了中间段已经搭接的晶体间的阻力来对中心处进行补缩。形成铸件缩松的原因是：在凝固期，铸件纵截面上各点没有或没有足够的温度差，以致在凝固末期补缩通道消失。补缩困难区：液相线和固相线与铸件壁轴线相交的区间。液固两相并存区越宽，扩张角越小，补缩困难区就越长。上次课程回顾：第二节 浇注系统设计一、浇注系统的类型及应用浇注系统类型的选择是正确设计浇注系统的重要问题之一。1 按浇注系统各单元断面积比例分类2 按液态金属导入铸件型腔的位置分类二、浇注系统尺寸设计在浇注系统的类型和引入位置确定以后，就可以进一步确

16、定浇注系统各基本单元的尺寸和结构。按水力学近似公式或经验公式计算浇注系统的最小截面积，再根据铸件的结构特点、几何形状等确定浇道比，最后确定各单元的尺寸和结构。伯努利方程-奥赞公式三、几种合金浇注系统设计的特点第三节 液态金属凝固收缩过程的工艺分析一、液态金属凝固过程的收缩二、铸钢件中的缩孔和缩松1 缩孔形成机理2 缩松形成的机理问题：1 浇注系统的基本类型有哪几种？2 顶注式（上注式）浇注系统、底注式（下注式）浇注系统、阶梯式浇注系统各有何优缺点？3 说明缩孔和缩松的形成机理4 什么叫补缩困难区？影响补缩困难区主要因素是什么？1 浇注系统的基本类型有哪几种？（1）按浇注系统各单元断面积分有收缩

17、式浇注系统、扩张式浇注系统、半扩张式浇注系统；（2）按液态金属导入铸件型腔的位置分有顶注式（上注式）浇注系统、底注式（下注式）浇注系统、中注式浇注系统、阶梯式浇注系统、缝隙式浇注系统。2 顶注式（上注式）浇注系统、底注式（下注式）浇注系统、阶梯式浇注系统各有何优缺点？（1）顶注式（上注式）浇注系统优点：1）铸件上部温度高于下部温度，有利于铸件自下而上顺序凝固，能够有小地发挥顶部冒口的补缩作用；2）液流流量大，充型时间短；3）造型工艺简单，模具制造方便，浇注系统和冒口消耗金属少，浇注系统切割清理容易。缺点：冶金金属进入型腔后，从高处落下，对铸型冲击大，容易导致液态金属的飞溅、氧化和卷入气体，形成

18、氧化夹渣和气孔缺陷。（2）底注式（下注式）浇注系统优点：1）合金液从下部充填型腔，流动平稳；2）无论浇口比多大，横浇道基本处于充满状态，有利于挡渣，型腔内的气体能顺利排出。缺点：1）充型后铸件的温度分布不利于自下而上的顺序凝固，削弱了顶部冒口的补缩作用；2）铸件底部尤其是内浇道附近容易过热，使铸件产生缩松、缩孔、晶粒粗大等缺陷；3）充型能力较差，对大型薄壁铸件容易产生冷隔和浇不足的缺陷；4）造型工艺复杂，金属消耗量大。（3）阶梯式浇注系统优点：1）金属液自下而上充型；2）充型平稳；3）型腔内气体排出顺利；4）充型后上部金属液温度高于下部，有利于顺序凝固和冒口补缩；5）充型能力强，易避免冷隔和浇

19、不足等铸造缺陷；6）利用多内浇道，可减轻内浇道附近的局部过热现象。缺点：造型复杂，有时要求几个分型面；要求正确的计算和结构设计，否则容易出现上下各层内浇道同时进入金属液的“乱浇”现象，或底层进入金属液过多，形成下部温度高的不理想的温度分布。3 说明缩孔和缩松的形成机理4 什么叫补缩困难区？影响补缩困难区主要因素是什么？补缩困难区：液相线和固相线与铸件壁轴线相交的区间。液固两相并存区越宽，扩张角越小，补缩困难区就越长。第四节 冒口设计一、冒口的作用和种类冒口是铸型内用以储存金属液的空腔。1 冒口的作用（1）补偿铸件凝固时的收缩；（2）调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序；（3）排气、集渣

20、；（4）利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况 2 对冒口的要求基本原则：（1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间；（2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩；（3）在铸件整个凝固过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即扩张角始终向着冒口；（4）对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩孔的合金铸件，还需要将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固。3 冒口的种类和形状冒口的种类：（依覆盖情况分）明冒口、暗冒口；（依所在位置分）顶冒口、侧冒口、贴边冒口冒口的

21、形状：圆柱形、球顶圆柱形、长方柱体形、腰圆柱体形、球形、扇形等。对于具体铸件，冒口形状的选择主要应考虑以下几个方面：冒口模数冒口的补缩效果铸件被补缩部位的结构情况二、冒口的补缩原理铸钢齿轮冒口补缩应遵循顺序凝固的基本条件。1 冒口的有效补缩距离 冒口作用区长度和末端区长度之和称为冒口有效补缩距离。有效补缩范围：冒口有效补缩距离长度与铸件厚度之比。影响因素：合金种类的影响；铸件结构形状的影响；凝固方向上的温度梯度；冷铁的影响；工艺补贴的影响；凝固时析出气体的反压力；冒口的补缩压力以圆柱形冒口为例：2 工艺补贴的应用在实际生产中往往有些铸件需补缩的高度超过冒口的有效补缩距离。工艺出品率：铸件的净重

22、量与铸件的净重+浇道+冒口+加工余量等之和的比例。工艺补贴：水平补贴和垂直补贴3 冒口位置的确定冒口位置的选择对获得优质铸件有着重要的意义。先确定铸件的热节位置，冒口应设在铸件热节上方或侧旁，并尽量设在铸件最高、最厚部位。对低处的热节增设补贴或使用冷铁。当铸件结构复杂时，通常把铸件划分成几个区域，在每个区域内设置一个合适的冒口。对于壁厚均匀的铸件，应根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和个数。铸造热节，是指铁水在凝固过程中，铸件内比周围金属凝固缓慢的节点或局部区域。也可以说是最后冷却凝固的地方。GB/T5611-1998-铸造术语。 在确定冒口位置时，应注意下述问题： 三、通用冒口的设计合理

23、地确定冒口尺寸，在铸造生产中时一个很重要的工艺问题。通用冒口的设计与计算原理适用于实行顺序凝固的一切合金铸件，通常多用于铸件冒口及有色合金铸件冒口的尺寸计算。1 比例法（1）铝镁合金铸件（2）铸钢件2 公式计算法冒口方程式3 模数法方便可行模数：铸件或铸件被补缩部分的体积与其表面积之比。（1）模数法的基本原理（2）冒口设计的基本步骤实收率工艺出品率（3）模数法计算冒口举例（自学）铸造手册，第五卷四、实用冒口的设计实用冒口设计法是让冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，实现自补缩，更有利于克服缩松缺陷。出品率高，铸件品质好，成本低。1 铸铁的体收缩自补缩灰铸铁、

24、蠕墨铸铁和球墨铸铁在凝固过程中，由于析出石墨而发生体积膨胀，且膨胀量的大小、出现的早晚，均受冶金质量和冷却速度的影响，由此而有别于其他合金。以球墨铸铁为代表，其凝固过程可分为：一次收缩、体积膨胀和二次收缩等三个阶段。2 直接实用冒口压力冒口：安放冒口是为了补给铸件的液态（一次）收缩，当液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈及时冻结。在刚性好的高强度铸型内，铸铁的共晶膨胀形成内压，迫使液体流向缩孔、缩松形成之处，这样就可预防铸件于凝固期内部出现真空度，从而避免了缩孔、缩松缺陷。这种冒口称为压力冒口（直接实用冒口）。浇注系统作冒口3 控制压力冒口释压冒口：安放冒口是为了补给铸件的液态收缩，在共晶膨

25、胀初期冒口颈畅通，可使铸件内部铁液回填冒口以释放“压力”。控制回填程度使铸件内建立适中的内压来克服二次收缩缺陷缩松，从而达到既无缩孔、缩松，又能避免铸件胀大变形的目的。这种冒口称为释压冒口（控制压力冒口）。4 基于均衡理论的冒口设计（1）铸铁件的均衡凝固理论均衡凝固就是利用收缩和膨胀的动态叠加，采取工艺措施，使单位时间的收缩与补缩、收缩与膨胀按比例进行的一种凝固原则。（2）均衡凝固的工艺原则五、提高通用冒口补缩效率的措施和特种冒口通用冒口的质量约为铸件质量的50%-100%，耗费金属多，去除冒口的劳动量大。(实际上，铸件需要补缩的金属量仅相当其重量的百分之几)应努力提高冒口的补缩效率：提高冒口

26、中金属液的补缩压力，如采用大气压力冒口等。 延长冒口中会属液的保持时间，如采用保温冒口、发热冒口和点补冒口金属液等。1 大气压力冒口为了克服自重压力冒口的缺点，在暗冒口顶部插一个细的砂芯，并伸入到冒口的最高温度区域内。一般砂芯都扎有出气孔。当冒口结壳与大气隔绝后，外面空气可以通过芯中的细小出气孔及砂粒间的孔隙进入冒口中。这时冒口内金属液除靠自重压力外，还受到大气压力的作用，基本平衡了真空力而称为“大气压力”冒口。2 保温、发热冒口保温、发热冒口：采用保温材料或发热材料作冒口套，顶部使用保温剂、发热剂进行覆盖的冒口。（1）冒口套的组成 一般由耐火材料、保温材料、发热材料和粘结剂组成。 1耐火材料

27、 常用硅砂、镁砂、铬铁矿砂等。 2保温材料 常用膨胀珍珠岩、蛭石、大孔陶粒、发电厂粉煤灰、漂珠，以及陶瓷棉、矿渣棉等纤维材料等。这些材料的主要化学成分是SiO2和Al2O3，且呈多孔状(纤维除外)，具有较高的耐火度和保温性能。此外，烟道灰、木炭粒、锯木屑等也可用作保温材料。 3发热剂和点火剂 发热剂常用铝粉、硅铁粉和氧化铁等的混合物，称为铝硅热剂。单是铝粉和氧化铁的混合物叫铝热剂。在金属液的热作用下，温度超过1250时，铝、硅和氧化铁发生强烈化学反应而放热，因而延长了冒口凝固时间。这类发热剂，用于铸钢大型冒口效果较好。但用于小型冒口或非铁合金冒口时，难于达到反应温度。这时应加入点火剂镁和氧化剂

28、，如硝酸钠、硝酸钾等。 4延缓、填充剂 起延缓放热反应进行的作用，常用硅砂、耐火砖粉、刚玉砂等。 5粘结剂 常用膨润土、矾土水泥、水玻璃和酚醛树脂等。（2）保温、发热冒口的计算上次课程回顾：第四节 冒口设计一、冒口的作用和种类1 冒口的作用2 对冒口的要求3 冒口的种类和形状二、冒口的补缩原理1 冒口的有效补缩距离2 工艺补贴的应用3 冒口位置的确定三、通用冒口的设计四、实用冒口的设计五、提高通用冒口补缩效率的措施和特种冒口问题：1 冒口有什么作用？2 设计冒口时应遵循哪些基本条件？3 如何确定冒口位置？4 如何确定冒口的有效补缩作用？如何提高冒口的补缩效率？5 冒口的补缩原理是怎样的？1 冒

29、口有什么作用？（1）补偿铸件凝固时的收缩；（2）调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序；（3）排气、集渣；（4）利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况2 设计冒口时应遵循哪些基本条件？（1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间；（2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩；（3）在铸件整个凝固过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即扩张角始终向着冒口；（4）对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩孔的合金铸件，还需要将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序

30、凝固。3 如何确定冒口位置？先确定铸件的热节位置，冒口应设在铸件热节上方或侧旁，并尽量设在铸件最高、最厚部位。对低处的热节增设补贴或使用冷铁。当铸件结构复杂时，通常把铸件划分成几个区域，在每个区域内设置一个合适的冒口。对于壁厚均匀的铸件，应根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和个数。4 如何确定冒口的有效补缩作用？如何提高通用冒口的补缩效率？冒口作用区长度和末端区长度之和称为冒口有效补缩距离，而冒口有效补缩距离长度与铸件厚度之比称为冒口的有效补缩范围。确定冒口的有效补缩作用可以通过确定有效补缩距离或者有效补缩范围来确定。提高通用冒口的补缩效率可以提高冒口中金属的补压力，如采用大气压力冒口；延

31、长冒口中金属液的保持时间，如采用保温、发热冒口。5 冒口的补缩原理是怎样的？顺序凝固使铸件先凝固部位的收缩由后凝固部位的金属液来补缩，后凝固部位的收缩由冒口中的金属液补缩，从而将缩孔转移到冒口之中。第五节 冷铁设计冷铁：为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工件表面安放的激冷物。内冷铁：放置在型腔内，能与铸件熔合为一体的起激冷作用的金属物。外冷铁：造型时放置在模样表面上的冷铁。冷铁设计的主要内容包括确定冷铁放置的位置、冷铁的形状和尺寸大小。一、冷铁的作用1 控制铸件的凝固次序与浇注系统和冒口配合控制铸件凝固次序（1）形成顺序凝固的凝固次序；（2）改变铸件的凝固次序，使之形成顺序凝固；（3）增大凝

32、固过程的温度梯度，使凝固次序更加明显；（4）加速铸件局部厚大部位的凝固速度。2 加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能金属型铸造出来的力学性能比砂型铸造出来的高，如AlSi7Mg合金，抗拉强度提高50%，伸长率提高70%。资料介绍，铝镁合金铸件，金属夹杂物和杂质弥散分布；铝合金铸件，降低针孔度。冷铁还可用来划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩范围，提高冒口的补缩效率。二、冷铁材料的选择钢、铸铁、铝合金、石墨、镁砂和铜合金等。三、外冷铁1 外冷铁的分类直接外冷铁、间接外冷铁（隔砂外冷铁或暗冷铁）直接外冷铁(明冷铁)与铸件表面直接接触，激冷作用强，它又可分为有气隙和无气隙两种；间接外冷铁同被激冷铸件之间有10-15mm厚的砂层相隔，故又名隔砂冷铁或暗冷铁，其激冷作用弱，可避免灰铸铁件表面产生白口层或过冷石墨层，还可避免因明冷铁激冷作用过强所造成的裂纹。铸件外观平整，不