铸造工艺第五章

1、第第 三三 篇篇南南昌昌大大学学机机电电工工程程学学院院铸铸造造工工艺艺学学C CA AI I课课件件EXIT第五章 冒口、冷铁和铸肋冒口的种类及补缩原理冒口的种类及补缩原理铸钢件冒口的设计与计算铸钢件冒口的设计与计算铸铁件实用冒口的设计铸铁件实用冒口的设计提高补缩效率措施及特种冒口提高补缩效率措施及特种冒口 冷冷 铁铁 铸铸 肋肋5-1 冒口的种类及补缩原理冒口的种类及补缩原理冒口冒口是在铸型内专门设置的储存金属液的空腔。是在铸型内专门设置的储存金属液的空腔。一、冒口的作用一、冒口的作用补偿铸件凝固时的收缩补偿铸件凝固时的收缩调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序调整铸件凝固时的温度分

2、布，控制铸件的凝固顺序排气、集渣排气、集渣利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况二、冒口的种类二、冒口的种类1、冒口种类、冒口种类常用冒口种类常用冒口种类: l顶冒口位于铸件的最高部位，不顶冒口位于铸件的最高部位，不仅有利于排气，浮渣，也有利于仅有利于排气，浮渣，也有利于重力补缩，厚大的铸钢件多用用重力补缩，厚大的铸钢件多用用这种冒口补缩这种冒口补缩l侧冒口是由铸件侧面热节处引出侧冒口是由铸件侧面热节处引出的冒口，一般采用暗冒口形式，的冒口，一般采用暗冒口形式，它有利于机械化造型它有利于机械化造型l顶冒口和侧冒口又有明冒口和暗顶冒口和侧冒口又有明冒口和暗冒口之

3、分冒口之分 常用冒口种类常用冒口种类明顶冒口明顶冒口大大气气压压力力顶顶冒冒口口 铸件铸件铸件铸件明顶冒口明顶冒口侧侧冒冒口口压边冒口压边冒口铸件铸件a）铸钢件冒口）铸钢件冒口b）铸铁件冒口）铸铁件冒口常用冒口的特点：常用冒口的特点： 明冒口造型方便，并能通过它观察到型腔内金属液面上升明冒口造型方便，并能通过它观察到型腔内金属液面上升情况，便于在冒口顶面撒发热剂和保温剂，对于厚大铸件情况，便于在冒口顶面撒发热剂和保温剂，对于厚大铸件还能进行捣动冒口液面和补浇等操作，加强补缩作用还能进行捣动冒口液面和补浇等操作，加强补缩作用 明冒口不受砂箱高度限制，必要时可利用冒口圈来保证所明冒口不受砂箱高度限

4、制，必要时可利用冒口圈来保证所要求的高度，其缺点是补缩效率比暗冒口低要求的高度，其缺点是补缩效率比暗冒口低 暗冒口要求砂箱高于冒口，使砂箱体积增大，但它比较灵暗冒口要求砂箱高于冒口，使砂箱体积增大，但它比较灵活，可以靠近铸件热节点开设活，可以靠近铸件热节点开设 大型铸件尤其是铸钢件多采用明冒口，而中小型可锻铸铁、大型铸件尤其是铸钢件多采用明冒口，而中小型可锻铸铁、球墨铸铁件的冒口以暗冒口为主球墨铸铁件的冒口以暗冒口为主 暗冒口尤其适用于机器造型暗冒口尤其适用于机器造型 冒口的形状应使其容量足够大而其相对的散热面积最小（即冒口的形状应使其容量足够大而其相对的散热面积最小（即有足够大的模数），有一

5、定的金属液压头，以达到延长其凝固时有足够大的模数），有一定的金属液压头，以达到延长其凝固时间，提高补缩效果的目的间，提高补缩效果的目的 2、冒口形状、冒口形状b） 球顶圆球顶圆柱形柱形a） 球形球形c） 圆柱形圆柱形（带斜度）（带斜度） d） 腰圆柱形腰圆柱形（明）（明）e） 腰圆柱形腰圆柱形（暗）（暗）3、冒口的应用、冒口的应用u生产中常用圆柱形、球顶圆柱形、腰圆柱形及整圈冒口生产中常用圆柱形、球顶圆柱形、腰圆柱形及整圈冒口u齿圈、轮形类铸件，常采用腰圆柱形冒口齿圈、轮形类铸件，常采用腰圆柱形冒口 u筒、套类件及轮毂部位多采用整圈接长冒口筒、套类件及轮毂部位多采用整圈接长冒口 钢锭纵剖面形状

6、对缩孔深度的影响示意图钢锭纵剖面形状对缩孔深度的影响示意图h1、h2、h3分别表示缩孔的深度分别表示缩孔的深度三、常用冒口补缩原理三、常用冒口补缩原理（一）基本条件（一）基本条件冒口凝固时间须大于或等于被补缩部分凝固时间冒口凝固时间须大于或等于被补缩部分凝固时间有足够的金属液补充铸件收缩所需金属液有足够的金属液补充铸件收缩所需金属液冒口和铸件被补缩部位间须存在补缩通道冒口和铸件被补缩部位间须存在补缩通道（二）冒口的位置（二）冒口的位置冒口安放的位置是否合理，直接影响铸件的质量以及冒口冒口安放的位置是否合理，直接影响铸件的质量以及冒口的补缩效率冒口位置不合理，不但不能消除缩孔和缩松，还可的补缩效

7、率冒口位置不合理，不但不能消除缩孔和缩松，还可能引起其它缺陷能引起其它缺陷 确定冒口位置的基本原则：确定冒口位置的基本原则： 冒口应就近放在铸件热节的上方和侧面冒口应就近放在铸件热节的上方和侧面 冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位 不同高度冒口的隔离不同高度冒口的隔离顶明冒口顶明冒口顶明冒口顶明冒口顶明冒口顶明冒口铸件铸件铸件铸件侧暗冒口侧暗冒口侧侧暗暗冒冒口口外冷铁外冷铁外冷铁外冷铁外外冷冷铁铁a）阶梯型热节）阶梯型热节b）上下有热节）上下有热节冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位冒口应尽可能放在铸件加工面上，以减少精整工

8、时冒口应尽可能放在铸件加工面上，以减少精整工时 尽量用一个冒口补缩多个热节，以提高冒口补缩效率尽量用一个冒口补缩多个热节，以提高冒口补缩效率避开应力集中点避开应力集中点 一个冒口补缩几个热节一个冒口补缩几个热节冒口冒口冒口冒口铸件铸件浇浇道道a）补缩同一铸件上的三个热节）补缩同一铸件上的三个热节b）补缩多个铸件上的热节）补缩多个铸件上的热节（三）冒口的有效补缩距离（三）冒口的有效补缩距离1、冒口有效补缩距离、冒口有效补缩距离 板状铸件凝固过程示意图板状铸件凝固过程示意图a）、）、b）等液相线和等固相线移动情况）等液相线和等固相线移动情况 c）中间区凝固区域放大）中间区凝固区域放大 d）凝固结束

9、后的三个区域）凝固结束后的三个区域 冒口有效补缩距离冒口有效补缩距离为冒口作用为冒口作用区与末端区长度之和，它是确定冒区与末端区长度之和，它是确定冒口数目的依据。口数目的依据。影影响响因因素素 铸件结构铸件结构合金成分合金成分凝固特性凝固特性冷却条件冷却条件对铸件质量要求对铸件质量要求 2、铸件冒口补缩范围的确定、铸件冒口补缩范围的确定 1）碳钢件的补缩距离）碳钢件的补缩距离 铸钢件冒口区长度铸钢件冒口区长度与铸件尺寸的关系与铸件尺寸的关系 铸钢冒口的补缩距离铸钢冒口的补缩距离冒口冒口铸件铸件铸件铸件冒口冒口冒口冒口铸件铸件冒口冒口铸件铸件a )板形件板形件b) 杆形件杆形件铸钢件末端区长度与

10、铸铸钢件末端区长度与铸件尺寸的关系件尺寸的关系 阶梯形铸钢件冒口补缩距离阶梯形铸钢件冒口补缩距离冒口冒口铸件铸件2）灰铸铁件冒口的补缩距离）灰铸铁件冒口的补缩距离 灰铸铁冒口补缩距离和共晶度的关系灰铸铁冒口补缩距离和共晶度的关系 3、外冷铁对冒口补缩距离的影响、外冷铁对冒口补缩距离的影响 外冷铁对冒口补缩距离的影响外冷铁对冒口补缩距离的影响冒口冒口冷铁冷铁冷铁冷铁冒口冒口铸件铸件铸件铸件a) 板件板件b) 杆件杆件4、补贴的应用、补贴的应用 水平壁补贴颈模数计算水平壁补贴颈模数计算: M补补= ab/2(abc) M冒冒(最小最小) 为实现顺序凝固和增强补缩效果，铸造工艺人员在靠近冒口为实现顺

11、序凝固和增强补缩效果，铸造工艺人员在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为补贴补贴。水平补贴水平补贴a) 发热（绝热）材料补贴发热（绝热）材料补贴b) 金属材料补贴金属材料补贴 垂直壁的补贴垂直壁的补贴垂直壁的补贴垂直壁的补贴 补贴厚度与铸件高度及厚度关系补贴厚度与铸件高度及厚度关系 碳钢钢套类铸件补贴碳钢钢套类铸件补贴钢套铸件的补缩方案钢套铸件的补缩方案杆状铸件补贴值的补偿系数杆状铸件补贴值的补偿系数用滚圆法确定轮缘和轮毂的补贴用滚圆法确定轮缘和轮毂的补贴 高合金及低合金钢的补偿系数为：高合金及低合金钢的补偿系数为： 1）底注式碳钢及低合金钢板件为）底注

12、式碳钢及低合金钢板件为1.25 2）顶注式高合金钢板件为）顶注式高合金钢板件为1.25 3）底注式高合金钢板件为）底注式高合金钢板件为1.251.25=1.5轮缘补贴值的确定：轮缘补贴值的确定： d1=1.05dyd2=1.05d1式中式中dy热节圆直径热节圆直径 齿轮铸件补贴示例齿轮铸件补贴示例 采用发热（保温）补贴注意事项：采用发热（保温）补贴注意事项：1）设计冒口时，把发热补贴材料作为金属断面对待）设计冒口时，把发热补贴材料作为金属断面对待 2）金属断面须占金属和发热材料总断面的）金属断面须占金属和发热材料总断面的60齿轮铸件采用的补贴举例齿轮铸件采用的补贴举例 5-2 铸钢件冒口的设计

13、与计算铸钢件冒口的设计与计算冒口设计与计算的一般步骤是：冒口设计与计算的一般步骤是： 确定冒口的安放位置确定冒口的安放位置 初步确定冒口的数量初步确定冒口的数量 划分每个冒口的补缩区域，选择冒口的类型划分每个冒口的补缩区域，选择冒口的类型 计算冒口的具体尺寸计算冒口的具体尺寸 冒口尺寸冒口尺寸主要指冒口的根部直径（或宽度）和高度主要指冒口的根部直径（或宽度）和高度 一、模数法一、模数法1、模数法计算冒口的原理、模数法计算冒口的原理 铸钢件冒口、冒口颈、铸件模数应满足的关系铸钢件冒口、冒口颈、铸件模数应满足的关系 明顶冒口：明顶冒口：M冒冒=（1.11.2）M件件 暗侧冒口：暗侧冒口：M件件:M

14、颈颈:M冒冒=1:1.1:1.2 钢液通过冒口浇注：钢液通过冒口浇注： M件件:M颈颈:M冒冒=1:(11.03):1.2 冒口的凝固时间应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间冒口的凝固时间应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间M冒冒M件件 冒口必须能提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完冒口必须能提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完毕前的体收缩和因型壁移动而扩大的容积，使缩孔不致伸入毕前的体收缩和因型壁移动而扩大的容积，使缩孔不致伸入铸件内铸件内 rercVVVV 冒口的补缩效率，具体值见冒口的补缩效率，具体值见表表=（补缩体积（补缩体积/冒口体积）冒口体积）100%铸件体积、冒口体积和因

15、型壁移动而扩大的体积铸件体积、冒口体积和因型壁移动而扩大的体积金属从浇完到凝固完毕的体收缩率，见表金属从浇完到凝固完毕的体收缩率，见表冒口的补缩效率冒口的补缩效率2、模数法计算冒口的步骤、模数法计算冒口的步骤1）计算铸件的模数）计算铸件的模数 )(2baabM 2TM 6aM )(2hrrhM 4DM cbaabM )(2)(2baabM 2aM )(2hrrhM )(2cbaabM )(2baabM cbaabM )(2cbaabM )(2)(2cbaabM cbaabM2)(2 2）计算冒口及冒口颈模数）计算冒口及冒口颈模数 3）确定铸钢的体收缩率）确定铸钢的体收缩率V 4）确定冒口的形状

16、和尺寸）确定冒口的形状和尺寸 5）冒口数目的确定）冒口数目的确定 6）校核冒口最大补缩能力）校核冒口最大补缩能力：V件件= V冒冒（V）/V 二、比例法二、比例法比例法比例法是在分析、统计大量工艺资料的基础上，总结出的是在分析、统计大量工艺资料的基础上，总结出的冒口尺寸经验确定法。冒口尺寸经验确定法。这种方法就是使冒口的根部直径大于铸件被补缩处热节圆这种方法就是使冒口的根部直径大于铸件被补缩处热节圆直径或壁厚，再以冒口根部直径来确定其它尺寸直径或壁厚，再以冒口根部直径来确定其它尺寸 。D = cd 热节圆直径热节圆直径a) 壁厚均匀壁厚均匀b) 壁面相交壁面相交普通顶冒口尺寸关系普通顶冒口尺寸

17、关系三、铸钢件工艺出品率的校核三、铸钢件工艺出品率的校核碳钢和低合金钢铸件的工艺成品率碳钢和低合金钢铸件的工艺成品率 冒冒口口重重量量浇浇注注系系统统重重量量铸铸件件重重量量铸铸件件重重量量工工艺艺出出品品率率 5-3 铸铁件冒口的设计与计算铸铁件冒口的设计与计算一、球墨铸铁件的冒口设计一、球墨铸铁件的冒口设计设设计计法法通用（传统）冒口设计：通用（传统）冒口设计：遵循定向凝固原则，依靠冒口的金属遵循定向凝固原则，依靠冒口的金属液柱重力补偿凝固收缩，冒口和冒口液柱重力补偿凝固收缩，冒口和冒口颈迟于铸件凝固，铸件进入共晶膨胀颈迟于铸件凝固，铸件进入共晶膨胀期会把多余的铁水挤回冒口期会把多余的铁水

18、挤回冒口实用冒口设计法：实用冒口设计法：遵循的原则是让冒口和冒口颈先于铸件凝固，遵循的原则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利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，实现压力，实现“自补缩自补缩”，使铸件不出现缩孔、，使铸件不出现缩孔、缩松缺陷。实用冒口的工艺出品率高，铸件质缩松缺陷。实用冒口的工艺出品率高，铸件质量好，更实用量好，更实用实用冒口可分为直接实用冒口和控制压力冒口。实用冒口可分为直接实用冒口和控制压力冒口。 1、直接实用冒口（又称压力冒口）、直接实用冒口（又称压力冒口） 原理：原理：利用冒口来补缩铸件的液态收缩，而当液态收缩终止或利用冒口来

19、补缩铸件的液态收缩，而当液态收缩终止或共晶膨胀开始时，冒口颈即行凝固共晶膨胀开始时，冒口颈即行凝固用途：用途：适用于高强度铸型（如干型、自硬型等）生产的模数为适用于高强度铸型（如干型、自硬型等）生产的模数为0.482.5cm的铸件的铸件（1）冒口和冒口颈）冒口和冒口颈 冒口有效体积：冒口有效体积：是指高于铸件最高点的那一部分的冒口体是指高于铸件最高点的那一部分的冒口体积，只有这部分金属液才能对铸件起补缩作用积，只有这部分金属液才能对铸件起补缩作用 冒口有效体积依铸件液态收缩体积而定，一般比铸件所冒口有效体积依铸件液态收缩体积而定，一般比铸件所需补缩的铁液量大需补缩的铁液量大 铸铁的铸铁的t浇曲

20、线浇曲线 液态体收缩率液态体收缩率 t浇浇浇注温度浇注温度 1CE=4.3% 2CE=3.6% u共晶成分的铸铁，冒口有共晶成分的铸铁，冒口有效体积取铸件体积的效体积取铸件体积的5% u碳当量低的铸件，冒口有碳当量低的铸件，冒口有效体积取铸件体积的效体积取铸件体积的6% 冒口颈模数冒口颈模数M的确定：的确定： 式中式中 M颈颈 冒口颈模数（冒口颈模数（cm） M件件设置冒口部位的铸件模数（设置冒口部位的铸件模数（cm） t浇浇 浇注温度（浇注温度（） c 铁液比热容，铁液比热容，c与铁液温度有关，在与铁液温度有关，在11501350范围内，范围内，c为为835963J/(kg) L 铸铁结晶潜

21、热，为（铸铁结晶潜热，为（193247）103J/kg件件浇浇浇浇颈颈McLttM 11501150 设置冒口部位应满足的条件：当冒口颈凝固时，该部分设置冒口部位应满足的条件：当冒口颈凝固时，该部分的石墨化膨胀量能抵偿所有更厚部分液态体收缩量，直到比它的石墨化膨胀量能抵偿所有更厚部分液态体收缩量，直到比它厚部分开始体积膨胀为止厚部分开始体积膨胀为止 近似地确定冒口颈的模数近似地确定冒口颈的模数M颈颈 ：M件件和和M颈颈的关系图的关系图 （2）用浇注系统代替直接实用冒口）用浇注系统代替直接实用冒口 对于湿型铸造，铸件模数对于湿型铸造，铸件模数 M件件0.48的薄壁小型球铁的薄壁小型球铁件，可用浇

22、注系统代替冒口件，可用浇注系统代替冒口 u 图中，超过铸件最高点水图中，超过铸件最高点水平面的浇口盆和直浇道部平面的浇口盆和直浇道部分实质上就是冒口分实质上就是冒口 浇注系统当冒口（阴影部分）浇注系统当冒口（阴影部分）浇浇口口盆盆直直浇浇道道内浇道内浇道（冒口颈）（冒口颈）横浇道横浇道铸件铸件（3）直接实用冒口）直接实用冒口特点特点 主要优点：主要优点：铸件工艺出品率高铸件工艺出品率高冒口位置便于选择，冒口颈可很长冒口位置便于选择，冒口颈可很长冒口便于去除，花费少冒口便于去除，花费少主要缺点：主要缺点：要求铸型强度高要求铸型强度高要求严格控制浇注温度范围，保证冒口颈冻结时间要求严格控制浇注温度

23、范围，保证冒口颈冻结时间准确准确对于形状复杂的多模数铸件，关键模数不易确定。对于形状复杂的多模数铸件，关键模数不易确定。为了验证冒口颈是否正确，需要进行试验为了验证冒口颈是否正确，需要进行试验2、控制压力冒口（又称释压冒口）、控制压力冒口（又称释压冒口） 利用部分共晶膨胀量来补偿铸件的凝固收缩利用部分共晶膨胀量来补偿铸件的凝固收缩 浇注结束，冒口补给铸件的液态收缩浇注结束，冒口补给铸件的液态收缩 在共晶膨胀初期，冒口颈畅通，使铸件内部的铁液回填在共晶膨胀初期，冒口颈畅通，使铸件内部的铁液回填冒口以释放冒口以释放“压力压力” 应用合理的冒口颈尺寸或一定的暗冒口容积控制回填程应用合理的冒口颈尺寸或

24、一定的暗冒口容积控制回填程度使铸件内建立适中的内压来克服凝固收缩，从而获得度使铸件内建立适中的内压来克服凝固收缩，从而获得既无缩孔、缩松又能避免胀大变形的铸件既无缩孔、缩松又能避免胀大变形的铸件用途：用途：适用于砂型铸造，模数为适用于砂型铸造，模数为0.482.5cm的球铁件的球铁件 特点：特点：（1）冒口和冒口颈）冒口和冒口颈 l冒口以暗侧冒口为宜，安放在铸件厚大部位附近冒口以暗侧冒口为宜，安放在铸件厚大部位附近 l冒口模数冒口模数M冒与铸件厚大部分的模数冒与铸件厚大部分的模数M件及冶金质量有关件及冶金质量有关 l冒口的有效补缩容积位于铸件最高点以上冒口的有效补缩容积位于铸件最高点以上 控制

25、压力冒口示意图控制压力冒口示意图b）液态收缩）液态收缩a）浇注结束）浇注结束c）膨胀回填）膨胀回填冒口颈的模数按下式确定：冒口颈的模数按下式确定：M颈颈=0.67M冒冒 （cm） 冒口模数冒口模数M冒冒选定选定 ：M冒冒和和M件件的关系图的关系图 1冶金质量差冶金质量差 2冶金质量好冶金质量好 需要补缩金属液量和铸件模数的关系需要补缩金属液量和铸件模数的关系 VT设置冒口部位铸件或热节体积设置冒口部位铸件或热节体积 VC铸件需补缩体积铸件需补缩体积 （2）冒口的补缩距离）冒口的补缩距离 补缩距离补缩距离：由凝固部由凝固部位向冒口输送回填铁液的位向冒口输送回填铁液的距离距离 。 铁液输送距离和冶

26、金质量及铸件模数的关系铁液输送距离和冶金质量及铸件模数的关系 1冶金质量好冶金质量好 2冶金质量中等冶金质量中等 3冶金质量很差冶金质量很差 与铁水的冶金质量与铁水的冶金质量和铸件的模数密切相关和铸件的模数密切相关 3、无冒口铸造的应用条件无冒口铸造的应用条件 用途：用途：适用于刚性大的砂型，模数大于适用于刚性大的砂型，模数大于2.5cm的球铁件的球铁件 实现无冒口铸造须满足的工艺条件：实现无冒口铸造须满足的工艺条件： 冶金质量好冶金质量好 铸件平均模数铸件平均模数M件件2.5cm 砂型强度、刚度高，且型紧固牢靠，无变形和抬型砂型强度、刚度高，且型紧固牢靠，无变形和抬型 低温浇注低温浇注 采用

27、扁薄内浇道分散引入金属液采用扁薄内浇道分散引入金属液 设置出气孔，且均布设置出气孔，且均布 二、灰铸铁件的冒口设计二、灰铸铁件的冒口设计 灰铸铁凝固特点：灰铸铁凝固特点： 以层状糊状方式凝固，共晶膨胀压力小以层状糊状方式凝固，共晶膨胀压力小 石墨片尖端伸向铁液生长，石墨片尖端伸向铁液生长， “自补自补”能力好能力好 铸件形成缩孔、缩松的倾向小铸件形成缩孔、缩松的倾向小 一般低牌号灰铸铁因碳硅含量高，石墨化比较充分一般低牌号灰铸铁因碳硅含量高，石墨化比较充分时，不需设置冒口，只需安放排气冒口即可时，不需设置冒口，只需安放排气冒口即可 高牌号灰铸铁，当其产生石墨化体积膨胀量不足以高牌号灰铸铁，当其

28、产生石墨化体积膨胀量不足以补偿凝固收缩时，则应设置冒口，但所需冒口体积较小补偿凝固收缩时，则应设置冒口，但所需冒口体积较小 常用冒口的形式和参数常用冒口的形式和参数注：注：1、T为铸件的厚度或热节圆直径为铸件的厚度或热节圆直径 2、明冒口高度明冒口高度HR可根据砂箱高度适当调整可根据砂箱高度适当调整 3、随明顶冒口直径随明顶冒口直径DR增大，冒口颈处的角度取小值增大，冒口颈处的角度取小值三、可锻铸铁件的冒口设计三、可锻铸铁件的冒口设计 可锻铸铁无石墨化膨胀，凝可锻铸铁无石墨化膨胀，凝固收缩大，须用冒口补缩固收缩大，须用冒口补缩 为增强冒口的补缩作用，常为增强冒口的补缩作用，常用带暗冒口的浇注系

29、统用带暗冒口的浇注系统可锻铸铁件带暗冒口的浇注系统可锻铸铁件带暗冒口的浇注系统直浇道直浇道暗冒口暗冒口冒口冒口颈颈铸件铸件横浇道横浇道内浇道内浇道确定可锻铸铁件补缩冒口尺寸图确定可锻铸铁件补缩冒口尺寸图 V冒口体积冒口体积 D冒口直径冒口直径 f冒口颈截面积冒口颈截面积 m铸件质量铸件质量 M铸件模数铸件模数 2、比例法比例法 可锻铸铁件暗冒口尺寸可锻铸铁件暗冒口尺寸 注：注：1. 对于壁厚较薄，但重要较大或形状较高的铸件，对于壁厚较薄，但重要较大或形状较高的铸件，D/T的数值应适当扩的数值应适当扩 大，一般可取大，一般可取 D=(34)T。 2. 当一个只暗冒口补缩两个热节区时，该暗冒口的直

30、径要相应增大到当一个只暗冒口补缩两个热节区时，该暗冒口的直径要相应增大到 表中数据的表中数据的1.11.2倍；当一只暗冒口补缩两个以上的热节区时，该倍；当一只暗冒口补缩两个以上的热节区时，该 暗冒口的直径要相应增大到表中数据的暗冒口的直径要相应增大到表中数据的1.21.3倍。倍。四、铸铁件的均衡凝固原理四、铸铁件的均衡凝固原理均衡凝固理论要点：均衡凝固理论要点： 铸件在凝固的某一时刻，铸件在凝固的某一时刻，有些部分正在收缩，有有些部分正在收缩，有些部分则已进入石墨化些部分则已进入石墨化膨胀，时间同时，铁液膨胀，时间同时，铁液相通，则收缩和膨胀可相通，则收缩和膨胀可以叠加相抵以叠加相抵 当某时间

31、收缩值与膨胀当某时间收缩值与膨胀值相等时，就达到均衡值相等时，就达到均衡状态状态铸铁件凝固时收缩和膨胀的叠加铸铁件凝固时收缩和膨胀的叠加曲边三角形曲边三角形ABC铸件的总收缩铸件的总收缩曲边三角形曲边三角形ADC铸件总膨胀铸件总膨胀曲边三角形曲边三角形AB P铸件的表观收缩铸件的表观收缩P均衡点，为收缩量等于膨胀量的时间均衡点，为收缩量等于膨胀量的时间均衡凝固原则下的冒口设计要点：均衡凝固原则下的冒口设计要点：u 冒口尺寸或模数可小于铸件壁厚或模数冒口尺寸或模数可小于铸件壁厚或模数 u 采用采用“短、薄、宽短、薄、宽”的冒口颈的冒口颈 u 冒口不应该放在铸件的热节上，但要靠近热节冒口不应该放在

32、铸件的热节上，但要靠近热节 u 冒口根部可放冷铁，缩短凝固收缩时间，防止缩松冒口根部可放冷铁，缩短凝固收缩时间，防止缩松 u 利用刚性大的铸型，最大限度地利用石墨化膨胀利用刚性大的铸型，最大限度地利用石墨化膨胀 铸铁件推荐冒口类型及结构示意图铸铁件推荐冒口类型及结构示意图5-4 提高通用冒口补缩效率措施和特种冒口提高通用冒口补缩效率措施和特种冒口提高冒口补缩效率的途径：提高冒口补缩效率的途径： u提高冒口中金属液的补缩压力，如用大气压力冒口等提高冒口中金属液的补缩压力，如用大气压力冒口等 u延长冒口金属保持液态时间，如用发热和保温冒口等延长冒口金属保持液态时间，如用发热和保温冒口等 一、大气压

33、力冒口一、大气压力冒口 大气压力冒口大气压力冒口是在暗冒口顶部插入一个透气性好的砂芯，是在暗冒口顶部插入一个透气性好的砂芯，或做出倒锥形吊砂，并延伸进冒口热区或做出倒锥形吊砂，并延伸进冒口热区。由于砂芯底部或吊砂由于砂芯底部或吊砂尖端部分剧烈受热，使其晚于冒口其它部分凝固，而大气压力尖端部分剧烈受热，使其晚于冒口其它部分凝固，而大气压力却可通过砂的孔隙作用在冒口内的金属液面上，从而提高了冒却可通过砂的孔隙作用在冒口内的金属液面上，从而提高了冒口的补缩压力。口的补缩压力。 普通暗侧冒口和大气压力侧冒口普通暗侧冒口和大气压力侧冒口a）普通侧暗冒口普通侧暗冒口b）大气压力大气压力侧暗冒口侧暗冒口c）

34、带吊砂的带吊砂的侧暗冒口侧暗冒口d） 铸钢件用铸钢件用大气压力冒口大气压力冒口砂芯砂芯冒口冒口吊吊砂砂砂芯砂芯冒口冒口内浇道内浇道铸件铸件冒冒口口 侧冒口直径侧冒口直径D冒冒、冒口颈最小尺寸冒口颈最小尺寸l1 1与与铸件热节圆直径铸件热节圆直径D之间关系：之间关系：l1（1.31.7）D节节D冒冒（2.02.5）D节节 机器造型的中、小铸件多采用吊砂大气压力冒口机器造型的中、小铸件多采用吊砂大气压力冒口 铸钢件多采用带砂芯的大气压力冒口铸钢件多采用带砂芯的大气压力冒口 椭圆形冒口颈，则短椭圆形冒口颈，则短长轴长轴= = 1：L(1.21.5) 二、发热冒口及保温冒口二、发热冒口及保温冒口 1、

35、发热冒口发热冒口 发热冒口发热冒口是用发热材料做成发热套，造型时放入型中，是用发热材料做成发热套，造型时放入型中，形成冒口的型腔形成冒口的型腔 发热冒口发热冒口明冒口发热套明冒口发热套排排气气孔孔型型砂砂层层出气孔出气孔 暗冒口暗冒口明冒口顶明冒口顶上保温剂上保温剂明冒口明冒口a）发热套发热套b）发热套暗冒口发热套暗冒口c）发热套明冒口发热套明冒口发热套材料配方比例（质量分数）（单位：发热套材料配方比例（质量分数）（单位：%）2、保温冒口保温冒口 保温冒口用材料保温冒口用材料普通冒口和保温冒口对比普通冒口和保温冒口对比 保温冒口补缩效率为保温冒口补缩效率为2530 冒口体积可减少冒口体积可减少

36、50左右左右 延长冒口中金属液态作用时间的方法还有加氧冒口和电延长冒口中金属液态作用时间的方法还有加氧冒口和电弧加热冒口弧加热冒口 三三、易割易割冒口冒口 易割冒口易割冒口即在冒口根部放即在冒口根部放一片由耐火材料制成的隔片，一片由耐火材料制成的隔片，隔片上有一个小于冒口直径的隔片上有一个小于冒口直径的圆孔，形成冒口根部的圆孔，形成冒口根部的“缩缩颈颈”，使冒口中的金属液通过，使冒口中的金属液通过“缩颈缩颈”对铸件进行补缩对铸件进行补缩 易割冒口结构示意图易割冒口结构示意图铸件铸件隔片隔片暗暗冒冒口口浇道浇道易割冒口尺寸的确定：易割冒口尺寸的确定：u冒口直径：冒口直径：D（22.5）T （铸件

37、被补缩长度大于（铸件被补缩长度大于8T时）时） D（1.51.8）T （铸件被补缩长度小于（铸件被补缩长度小于8T时）时）u冒口高度：冒口高度：H（1.51.7）D （明冒口时）（明冒口时） H（2.02.2）D （暗侧冒口时）（暗侧冒口时）易割冒口缩颈、隔片厚度与冒口直径的关系易割冒口缩颈、隔片厚度与冒口直径的关系 5-5 冷冷 铁铁一、一、概述概述 冷铁冷铁是是指为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表指为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的金属块。面安放的金属块。分分类类内冷铁内冷铁：放置在型腔内能与铸件熔合为一体的金：放置在型腔内能与铸件熔合为一体的金属激冷块。它是属激冷

38、块。它是 铸件铸件 的一部分的一部分外冷铁外冷铁：造型（芯）时放在模样（芯盒）表面上：造型（芯）时放在模样（芯盒）表面上的金属激冷块。它是的金属激冷块。它是 铸型铸型 的一部分的一部分冷铁的作用：冷铁的作用： 在冒口难于补缩的部位防止缩孔、缩松在冒口难于补缩的部位防止缩孔、缩松 防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹防止壁厚交叉部位及急剧变化部位产生裂纹 与冒口配合使用，能增加铸件的顺序凝固条件，扩大冒与冒口配合使用，能增加铸件的顺序凝固条件，扩大冒口补缩距离或范围，减少冒口数目或体积口补缩距离或范围，减少冒口数目或体积 用冷铁加速个别热节的冷却，使整个铸件接近于同时凝用冷铁加速个别热节的冷却

39、，使整个铸件接近于同时凝固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率固，既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品率 改善铸件局部的金属组织和力学性能，如细化基体组织，改善铸件局部的金属组织和力学性能，如细化基体组织，提高铸件表面硬度和耐磨性等提高铸件表面硬度和耐磨性等 减轻或防止厚壁铸件中的偏析减轻或防止厚壁铸件中的偏析二二、外冷铁外冷铁 常用的材料有轧制钢材和铸铁、铸钢的成型冷铁常用的材料有轧制钢材和铸铁、铸钢的成型冷铁外冷铁可分为直接外冷铁和间接外冷铁两类外冷铁可分为直接外冷铁和间接外冷铁两类 直接外冷铁直接外冷铁a）平面直线形的平面直线形的b）平面直平面直 线形的线形的c）带切口带切口

40、 平面的平面的d d）平面棱形的）平面棱形的e）圆柱形的圆柱形的f）异形的）异形的间接外冷铁间接外冷铁 直接外冷铁的特点：直接外冷铁的特点：它与铸件表面直接接触，激冷作用强它与铸件表面直接接触，激冷作用强 间接外冷铁的特点：间接外冷铁的特点：激冷作用弱，可避免铸件表面裂纹，避激冷作用弱，可避免铸件表面裂纹，避免灰铁件表面出现白口，外观平整，不会出现冷铁与铸件熔免灰铁件表面出现白口，外观平整，不会出现冷铁与铸件熔接缺陷接缺陷外冷铁的位置和尺寸外冷铁的位置和尺寸安放外冷铁时应注意以下几点：安放外冷铁时应注意以下几点： 冷铁表面不得有孔洞、裂纹、氧化皮等，表面需刷涂冷铁表面不得有孔洞、裂纹、氧化皮等

41、，表面需刷涂料，且保持干燥料，且保持干燥 铸件厚大处，尽量不用外冷铁，以免与铸件熔接铸件厚大处，尽量不用外冷铁，以免与铸件熔接 板状冷铁厚度不超过板状冷铁厚度不超过80mm，圆钢冷铁直径不宜超过，圆钢冷铁直径不宜超过4050mm，厚壁铸件最放内冷铁，厚壁铸件最放内冷铁 厚板状冷铁四周应作厚板状冷铁四周应作45斜面平缓过渡，防止裂纹斜面平缓过渡，防止裂纹 外冷铁不宜太长，可采用多块小外冷铁交错间隙布置外冷铁不宜太长，可采用多块小外冷铁交错间隙布置 安放位置要得当，保证补缩道畅通，避免形成缩孔安放位置要得当，保证补缩道畅通，避免形成缩孔 冷铁边界处的裂纹冷铁边界处的裂纹机床床身导轨使用冷铁工艺机床

42、床身导轨使用冷铁工艺冷铁位置对补缩通道的影响冷铁位置对补缩通道的影响a) 补缩通道变小补缩通道变小b) 补缩通道正常补缩通道正常铸件铸件铸件铸件冷铁冷铁冷铁位置对冒口补缩力的影响冷铁位置对冒口补缩力的影响冷铁冷铁铸件铸件冒口冒口冒口冒口铸件铸件冷铁冷铁a) 冒口补缩力减弱冒口补缩力减弱b) 冒口补缩力正常冒口补缩力正常三三、内冷铁内冷铁 u内冷铁通常是在外冷铁激冷效果不够时才采用，而且多内冷铁通常是在外冷铁激冷效果不够时才采用，而且多用于厚大的质量要求不高的铸件用于厚大的质量要求不高的铸件 u由于要求内冷铁与铸件金属相熔合，所以用作内冷铁由于要求内冷铁与铸件金属相熔合，所以用作内冷铁的材料应与铸件材质基本相同或相适应的材料应与铸件材质基本相同或相适应 u铸钢件和铸铁件宜用低碳钢作内冷铁，铜合金铸件应用铸钢件和铸铁件宜用低碳钢作内冷铁，铜合金铸件应用铜质内冷铁铜质内冷铁 内冷铁