铸钢件补缩工艺参数与冒口诺谟图解
液态成形中铸件补缩原理及冒口设计
(4)采用回转铸型法的浇注工艺。在某些情况下(如铸件形状复杂， 合金液易氧化等)必须采用底注式，但底注式又无法造成冒口补缩 所需的凝固顺序。
宽结晶温度范围的合金倾向于糊状凝固，结晶始点波 较快到达铸件断面中心，结晶骨架迅速布满整个断面， 使冒口的补缩通道受到阻碍，顺序凝固的原则就较难实 现。
顺序凝固原则容易使铸件不同部位存在较大的温差,使 铸件出现裂纹、残留应力和变形等缺陷倾向增大。
2）同时凝固(contemporaneous solidification)的原则
合理地确定浇注系统和浇注工艺，不仅影响铸型内的温度场 分布和冒口的补缩效果，而且对防止其他各种缺陷(如气孔、夹 砂、冷隔、氧化夹渣、应力裂纹等)均有很大影响。因此，究竟 采用怎样的浇注系统和浇注工艺，必须根据铸件的结构特点， 合金的凝固特性以及铸件的技术要求综合地考虑，并且在生产 实践中不断地总结和改进，才能不断提高产品质量。
对某一具体铸件而言，到底应该采取顺序凝固原则 还是同时凝固原则,还应当根据该铸件的合金特点，具 体铸件结构及其技术要求，以及可能出现的其它缺陷 (如残留应力、变形、裂纹)等综合考虑，找出矛盾的 主要方面，才能最后合理地加以确定。
5.2确定合理浇注系统及浇注工艺
要获得良好的补缩条件，得到健全的铸件，首先必须合 理地确定浇注系统，主要包括如何选择浇口在铸件上的引 入位置，确定浇口和冒口的相对位置，确定浇注系统的类 型等，这些对铸件凝固时的温度场分布有着显著的影响。 (1)浇口从铸件厚实处引入以加强铸件的顺序凝固。
第14讲 冒口种类及补缩原理
补浇冒口 浇口通过冒口 发热保温冒口 大气压力冒口
15～20 30～35 30～50 15～20
③ε 、η 对冒口体 积的影响见图3-5-15。
④铸件形状系数对冒口补缩效率的影响 铸件形状系数q，又称周界商，定义为铸件体积V铸件与其模 数的立方M3铸件的比值，即： q= V铸件/ M3铸件 q使铸件形状数量化，q值的大小表明了铸件的形状特征： 形状越接近简单的实心球体，q越小；反之，铸件形状越接 近展开的大平面，q越大。 实心球体的q=113，最小，大平板件的q很大；铸件的q 多在113～5000范围内。 铸件形状系数与冒口补缩效率的关系见表3—5-7。
h2=0.3M冒
末端区 冒口区
②垂直补贴 按图3-5-15确定。
末端区 缩松区 冒口区
末端区 冒口区 补贴厚度a / mm
H T T T 壁的高度h / mm 壁厚T / mm
如果生产条件与上述试验条件有差别时，需要把图 3-5-13查出的补贴厚度乘一个补偿系数。铸钢件的垂直 补贴的补偿系数见表3-5-3。 表3-5 垂直补贴的补偿系数
2. 选择冒口位置的原则 1） 冒口应就近设在 铸件热节的上方或侧旁。 2） 尽量设在铸件最 高、最厚的部位。对低处 的热节增设补贴和使用冷 铁（图3-5-2），造成补 缩的有利条件。 3）冒口不应设在铸 件重要的、受力大的部位， 以防组织粗大降低强度。 4）冒口位置不要选 在铸造应力集中处，应注 意减轻对铸件的收缩阻碍， 以免引起裂纹。
2）把冷铁置 于板或杆件末端 时，铸铁末端区 长度略有增加。
3）多边布置多块 冷铁，可大大延长冷铁 末端区的长度。 外冷铁之间距离为 0.5～1倍于冷铁长度。
（5）补贴的应用 1）什么是补贴？ 为实现顺序凝固和增强补 缩效果，在靠近冒口的铸件壁 厚上补加的倾斜的金属块称为 补贴，也称衬补、增肉。 2）补贴的作用 冒口附近有热节或铸件尺 寸超出冒口补缩距离，利用补 贴可造成向冒口的补缩通道， 实现补缩，消除铸件热节下的 缩孔，延长补缩距离，减少冒 口的数量。
铸造工艺参数及在工艺图中的表示方法
一般中小铸件壁厚差别不大且结构上刚度 较大时，不必留反变形。大的床身类、平台 类等多使用反变形量。
8、分芯负数
对于分段制造的长砂芯或分开制作的大砂 芯，在接缝处应留出分芯间隙量，即在砂芯 的分开处，将砂芯尺寸减去间隙尺寸，被减 去的尺寸称为分芯负数。分芯负数是为了砂 芯拼合及下芯方便而采用的。分芯负数可以 留在相邻的两个砂芯上，每个砂芯各留一半； 也可留在指定的一侧的砂芯上。分芯负数根 据砂芯接合面的大小一般留1-3mm。分芯负 数多用于手工制芯的大砂芯。
在工艺图中，加工量的表示方法
2、铸件线收缩率
铸件从线收缩起始温度冷却至室温时，线尺 寸的相对收缩量称为铸件线收缩率。以模样与铸 件的长度差占模样长度的百分率表示：铸造收缩 率 K=（L模-L件）/L件X100% 式中 ：L模 为模样的尺寸； L件 为铸件的尺寸。 铸件线收缩率受许多因素的影响，例如，合 金的种类及成分、铸件冷却、收缩时受到阻力的 大小、冷却条件的差异等，因些，要十分准确的 给出 铸件的线收缩率是非常困难的。当铸件处于 自由收缩状态时线收缩率较大，当铸件不能自由 收缩时线收缩率较小。
二、工艺图中的铸造工艺符号表示 方法及含义
1、分型、分模线
2、吊胎
3、拉筋、收缩筋
为防止铸件产生裂纹或变形，常在铸件易 产生裂纹的地方设置拉筋或收缩筋。为防止 铸件产生裂纹的叫收缩筋；为防止铸件产生 变形的叫拉筋。
4、模型上活块
5、砂芯编号及其芯头边界
砂芯编号：一律用蓝色线表示，在阿拉伯数字 右上角标有“#”符号，在其完整编号下面划一横线 （不可见芯子下面画虚线），即表示一个芯的编号， 如 1#、2#…… 编号顺序：芯子编号顺序通常为下芯顺序，如 在其大芯上组装有另外小芯，其小芯的编号是在其 大芯基础上，在阿拉伯数字右下角标小写的汉语拼 音，即表示芯子的编号，如1a#芯、2a#……，如其 芯为覆膜砂芯、钢管芯、耐火管芯、铁芯，则需在 工艺章中注明 芯头边界：砂芯全部用蓝色线表示，其外型芯头 部分用红色线表示；如果是两个互相装配的砂芯边 界应全部用蓝色线表示。
铸钢件冒口的设计与计算-推荐下载
§4 铸钢件冒口设计设计步骤：1）确定冒口的安放位置2）初步确定冒口数量3）划分每个冒口的补缩区域，选择冒口类型4）计算冒口的具体尺寸冒口计算方法：模数法＋比例法+补缩液量法（参考资料）一模数法1 计算原理要保证冒口晚于铸件凝固，需冒口的模数大于铸件被补缩部位的模数。
总结：M冒=1.2M件P127式4-5，左边为总收缩量，右边为由冒口补充量。
2 计算步骤1）计算铸件模数根据铸件需补缩部位，划分补缩区，分别计算铸件的模数。
计算方法：公式计算＋图表计算－表4-5（p128-130）。
计算M件用L形体计算公式，为什么不用法兰体公式去套呢？（法兰体高度b无法确定）图4-33B-B剖面图中200应改为220，因计算M B时用的数值是220；另外，冒口直径为φ220，其冒口颈宽也应为220。
（A-A剖面图中200改否.）采用右边的A-A剖面冒口颈满足了要求，A-A剖面冒口颈尺寸怎么得来的呢？不要瞎懵，可列式M颈=3.74=20X/[2（20+X）]，求出X=12.生产中可根据M冒数值查出标准侧冒口，得冒口尺寸（直径、高等），冒口颈尺寸，冒口体积、重量，能补缩的铸件体积及重量（M冒结合εV查）。
3）确定铸钢件体收缩率由表4-3求出。
例如，已知ZG270-500的平均W C=0.35%，若浇注温度为1560°C，可从表4-3查出εV=4.7%（碳钢εV=εC）。
如何查出的呢？浇注温度为1560°C；W C=0.40%，εV=5%；W C=0.20%，εV=3.8%；据此列式（5-3.8）/（0.4-0.2）=（5-X）/（0.4-0.35），解出X=4.7（插入法，比例法）4）确定冒口形状和尺寸查相关表格。
5）确定冒口数目6）校核冒口的最大补缩能力。
二比例法（热节圆法）见p133例题。
1 模数法轮缘与轮辐的交接处为热节，其直径d按作图法得50（大于轮缘厚40）；按作图法且考虑热节增大，见P126图4-31,dy=d+(10~30),取d=60（见P134比例法）。
铸造工艺学冒口设计方案
保温作用：冒口可 以减缓铸件凝固速 度，提高铸件质量
冒口的设计原则
保证补缩量：根据铸件的结 构、尺寸、壁厚等确定冒口 的补缩量
便于操作：冒口的位置应便 于操作，以便于浇注和清理
减少金属消耗：在保证补缩 量的前提下，尽量减少冒口 的金属消耗
避免形成热节：冒口的设计 应避免形成热节，以防止铸 件产生缩孔和缩松等缺陷
计算法
冒口体积计算 冒口直径计算 冒口高度计算 冒口材料选择
实验法
实验目的：确定最 佳冒口尺寸和位置
实验步骤：设计多 种方案，进行实际 铸造实验
实验结果：观察铸 件质量，分析实验 数据
结论：根据实验结 果，确定最佳冒口 设计方案
05 冒口的设计优化
减小冒口体积
优化冒口结构： 采用合理的冒 口结构，如分 片式、组合式 等，以减
冒口的设计原则： 根据铸件的结构、 尺寸、材质等因 素进行设计
冒口的设计方法： 根据铸造工艺学 原理，采用合适 的冒口尺寸、形 状和位置
冒口设计的实际 应用：在铸铁件 生产中，根据实 际情况选择合适 的冒口设计方案， 提高铸件质量和 生产效率
铝合金铸件的冒口设计
口体积
降低冒口高度： 通过减小冒口 高度，减少冒 口体积，同时 保证补缩效果
减小冒口直径： 采用较小的冒 口直径，以减 小冒口体积， 同时保证补缩
效果
改进冒口材料： 采用轻质、高 强度、低热膨 胀系数的材料 制作冒口，以 减小冒口体积
提高冒口补缩效率
确定冒口的位置和数量 选择合适的冒口类型 优化冒口尺寸和形状 控制冒口补缩时间
铸造工艺学冒口设计 方案
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汇报人：
铸造补缩(冒口)系统设计
• heating effect riser 4M 热效冒口4M by conduction and metal transport • endeffect 5M • effect of cooling blocks 6M
to prevent heat cracking:为防止热裂: length of a cool block = 3 a 4 x it's thickness
冷铁的长度 = 3, 4X 其厚度
distance between cool blocks = max. it's length
冷铁间的距离 = 最大为其长度
• 球形冒口 20% 体积补缩
Assumptions: - metal solidifies exogeneously (in layers) - same mould material of riser and part
Thermal busses: 热套冒口 • isolation bus deliveres
(NB: M is usually given in cm!)
基本原理
Solidification time t as function of modulus:凝固时间是模数的函数 • t = A2V2/S2 sphere 球形 • t = B2V2/S2 plate 板型 with B = 1.15 A A and B depend on: • thermal properties of metal • thermal properties of sand • difference in pouring and solidification temperature Assumptions: 1. sand mould is infinity 2. contacttemperature between sand and metal is identical 3. during solidification the contact temperature is constant
铸造中铸件需要使用多大直径的冒口补缩怎么计算？
铸造中铸件需要使用多大直径的冒口补缩怎么计算？铸造生产当中，冒口的设计直接关系着铸件的成品率与质量。
因此，许多铸造厂都非常重视铸件冒口的设计。
所谓冒口，顾名思义就是铁水浇注时冒上来的口，有两个主要作用，一是浇注完成后热液补缩，二是注汤时，型腔内快速排出气体。
排气作用就不说了，就说补缩，铁水在液态向固态凝固时，铸铁的铁水有个特性，先共晶，再共析，共晶过程也是膨胀的过程，共析是收缩的过程，铁水的缩性又与化学成分，冷却速度，型核分布，熔炉速度，熔炼温度，镇静时间，浇注温度有关，难以一言蔽之，铁水熔炼不控制好，就算有最好的计算结论，都是白搭。
老实说，想简单的述说清楚冒口设计的问题，很难，这个问题不是我不回答，而是我每次想回答时，都发现自己要罗列一大堆数据公式，才能把这个问题讲清楚。
这个问题看似简单，基本上等同于简述铸造工艺学。
这太费时间和精力，读者也未几能有耐心看完那样叙述。
然而，如读者真想把冒口设计的基础理论弄明白，系统的学习《铸造工艺学》是必须做的事情。
咱们今天，就只能简要的讲述一下冒口设计的基本要素。
冒口设计要根据不同的材料，不同尺寸，不同形状，不同材质的特性进行设计。
首先，铸造工艺不一样，由此引申出的各类冒口的类型也是不一样的，因而冒口尺寸计算的方法也是不一样的。
简单以材料分类，铸钢件采用的冒口计算方法有模数法，三次方程法，补缩液量法，比例法。
铸铁件因凝固方式特殊（受冶金质量和冷却速度影响），大多靠经验辅以模数法和比例法。
今天，只简单说说铸钢，公式就先都不写了。
第一，模数法模数指的是铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值称为模数。
模数基本等同于铸件的凝固时间，也就是说不同形状大小的铸件，只要模数相同，我们就认为他们的凝固时间几乎相等。
当我们使用模数法时，基本遵循两条原则。
1.冒口的模数需大于铸件被补缩区域的模数。
2.冒口必须有足够的金属溶液补充铸件收缩部分的体积收缩。
第二，三次方程法三次方程法是模数法的延伸，主要用于计算机辅助设计中。
铸造工艺学-冒口设计
顶冒口， M r (1.2 1)MC
2 检验冒口提供足够的金属液够不够
(V V ) V V
c
r
e
r
式中 ε 金属从浇注完到凝固完毕的体收缩率，η 冒口的 补缩效率。η=（补缩体积/冒口体积）。
通常用上式来校核冒口的尺寸够不够。
ε、η对冒口体积的影响
模数的计算
模数：又称为铸 件折算厚度.
M=V/A =体积/散热面积
1 简单几何体 模数的计算
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2 相交节点的模数计算
a）测量法
测量出热节中心处的凝 固时间和平壁中心处的凝 固时间 ，用下式计算
T M
பைடு நூலகம்
j
2
式中，T－－平板壁厚；
j－－热节中心处凝固时间；
－－平壁中心处凝固时间。
b）一倍厚度法
以相交的地方为基 准，分别向外移动一倍 的板宽的长度，得图中 阴影部分；然后用阴影 部分的模数，作为热节
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(2)轮毂冒口计算 把轮毂看作长方形断面的杆,用类似的方法计算.该
补缩节点的热节圆直径为50mm.于是50mmˣ1.1=55mm,计算得, Mc=5.5ˣ12.7/2ˣ(5.5+12.7)=1.92cm
Mr=1.2Mc=2.30cm 查标准圆柱形冒口表,当Mr=2.38cm收缩率5%每个冒口能补缩最大 铸件体积为4.2L(质量32kg)时,冒口尺寸Φ120mmˣ180mm （h=1.5d）。可见设置一个冒口已足够。
的材料（如铸铁、石墨或铸钢等）作为冷铁。 12
2 冒口位置的选择原则
① 在热节的上方或侧旁；
② 尽量在铸件最高、最厚部位， 低处热结设补贴或冷铁；