铸造冒口、冷铁与铸肋
铸造工程基础习题及答案
一、砂型铸造部分一填空及名词解释1设置冒口、冷铁和铸肋的主要目的是防止缩孔、缩松、裂纹和变形等铸造缺陷。
2脱模时间stripping time指从混砂结束开始在芯盒内制的砂芯或未脱模的砂型硬化到能满意地将砂芯从芯盒中取出或脱模而不致发生砂芯或砂型变形所需的时间间隔。
3。
补贴为实现顺序凝固或加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。
4 水玻璃是各种硅酸盐的统称。
在铸造上常用的有钠水玻璃、钾水玻璃、锂水玻璃分别为硅酸钠、硅酸钾、硅酸锂的水溶液其化学式分别为Na2O。
mSiO2 。
nH2O、K2O。
mSiO2。
nH2O、Li2OmSiO2。
nH2O。
5流动性型砂在外力或自重作用下沿模样与砂粒之间相对移动的能力称为流动性。
6气硬冷芯盒法vapor cold box process将混好的双组份树脂砂填入芯盒然后在室温下通过吹气硬化制成砂芯的方法。
7.型、芯砂将原砂或再生砂粘结剂其它附加物等所混制成的混合物为型砂或芯砂其中将其用于铸型者被称为型砂用于制砂芯者称为芯砂。
8可使用时间bench lifeworking time指自硬树脂砂其它化学粘结剂也相同混砂后能够制出合格砂芯的那一段时间。
9。
冷铁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。
10热芯盒法hot-box process用液态热固性树脂粘结剂和催化剂配制成的芯砂吹射入加热到一定温度的芯盒内180-250C贴近芯盒表面的砂芯受热其粘结剂在很短时间即可缩聚而硬化而制成砂芯的方法。
二问答题1. 铸铁件、铸钢件和铸造非铁合金件用的湿型砂各具有什么特点答题要点①由于铸铁件、铸钢件和铸造非铁合金件的合金特性和浇注温度不同因此它们用的湿型砂不宜一样。
铸铁件的合金熔点较高略低于铸钢浇注温度一般在1200℃一1400℃左右因此对湿型砂耐火度的要求可比铸钢件低。
铸铁件湿型砂的显著特点是其中普遍加入了煤粉煤粉的作用主要在于防止粘砂。
②铸钢件的合金熔点很高浇注温度高达1500-1650℃因此要求混型砂有较高的耐火度和透气性。
热加工
一、名词解释1. 铸造：是液态金属在重力或外力作用下充填到型腔中，等待冷却凝固后，获得所需形状和尺寸的毛坯或零件的热加工工艺，又称作金属一成液态型。
2. 冷铁：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。
3. 补贴：为增加冒口补缩效果，沿冒口补缩距离，向着冒口方向铸件断面逐渐增厚的多余金属。
4. 铸肋：是保证铸件质量的一种工艺措施，根据其作用不同，铸肋可分为两类：一类为割肋（也称之为收缩肋），用于防止铸件热裂；另一类为拉肋（又称为加强肋），主要防止铸件产生变形。
5. 离心铸造：是将金属液浇入旋转的铸型中，在离心力的作用下充填铸型而凝固成型的一种铸造方法。
6. 分型面：是指两半型或多个铸型相互接触配合的表面。
浇铸位置：是指浇铸时铸件在铸型内所处的状态和位置。
7. 拉伸变形：具有残留内应力的铸件，厚的部位受拉应力、薄的部位受压应力。
处于这种状态的铸件是不稳定的，将自发地变形以减小其内应力，以趋于稳定状态。
变形的结果是受拉应力的部位趋于缩短变形、受压应力的部位趋于伸长变形，以使铸件中的残余应力减小或消除。
1、热应力铸造热应力是由于铸件壁厚有厚薄，冷却有先后，造成铸件的厚壁或心部受拉伸，薄壁或表层受压缩。
铸件的壁厚差别愈大，合金的线收缩率就愈高，弹性模量愈大，热应力也就愈大。
8. 开放式浇注系统：指直浇道出口、横浇道截面积总和及内浇道出口面积总和依次扩大的浇注系统，也称为扩张式浇注系统。
焊接部分1.焊接：通过加热或加压，或两者同时并用，使两个分离的物体产生原子或分子间结合力而连接成一体的成型方法。
2.焊接热影响区：收焊接热循环的影响，焊缝附近的母材因焊接热作用发生组织或性能变化的区域。
3.焊接缺陷：指焊接过程中，由于设计、工艺、操作不当所引起的不符合标准要求的弊端。
4.焊接裂缝：在焊接应力及其他致脆因素共同作用下，焊接接头中局部区域金属原子结合力遭到破坏而形成的新界面所产生的缝隙。
5.埋弧自动焊：电弧埋在焊剂层析燃烧进行焊接的方法称为埋弧焊，其引弧、移动电弧、收弧等动作一般由机械自动完成，故通常又称为埋弧自动焊。
冒口及冷铁、补贴
以圆柱冒口为例： 以冒口中心为圆心，用冒口半径 加上有效补缩距离为半径做圆， 圆内就是冒口的有效补缩范围。
3.冒口的有效补缩距离的确定
冒口的有效补缩距离与合金种类、铸 件结构、几何形状以及铸件凝固方向上的温 度梯度有关，也和凝固时析出气体的反压力 及冒口的补缩压力有关。
3. 冒口的有效补缩距离的确定
3.冒口的有效补缩距离的确定
冒口有效补缩距离的概念：为了防止铸件产生缩孔和缩松，冒 口必须保证铸件实现顺序凝固，在铸件凝固的过程中始终保持 畅通的补缩通道，这样的冒口中的金属液才能源源不断的补给 铸件，否则冒口再大，也达不到补缩的目的。 • 补缩通道扩张角φ：液相线的等温面之间形成的夹角
冒口的有效补缩距离：致密的冒口作用区与致密的末端区之和 b=冒口区+末端区= c+e 如果被补缩部分的长度大于这个距离，就会产生缩孔和缩 松；小于b时铸件才是健全的。 冒口有效补缩距离是指长度方向 的，实际上冒口的补缩作用是一个 范围。
阀体的冒口补缩
什么是冒口？ 冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件形成时补给 金属，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。习惯上把冒 口所铸成的金属实体也称为冒口。 冒口的作用 (1) 补偿铸件凝固时的收缩。即将 冒口设臵在铸件最后凝固的部位，由 冒口中的合金液补偿其体收缩，使收 缩形成的孔洞移入冒口，防止铸件产 生缩孔、缩松缺陷。 (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。
例题：用冒口有效补缩距离的概念，掌握影响冒口有效补缩
距离的规律，有助于合理确定冒口的数目。 例：一环形件，如图所示，环形中心线为920mm，宽240mm，厚 80mm，为宽厚比为3：1的杆件。采用冒口直径为190mm。 方案一：问应设臵几个冒口？ 对于厚80mm 3：1的杆件， 查表得冒口区长度为140mm， 两个冒口区长度加上冒口本 身直径为470mm，环形件需要 补缩的距离为: 3.14 ×920=2889mm， 需设臵的冒口数为： 2889/470=6.1个 即用6个冒口可得到致密的铸件。
冒口及冷铁、补贴
根据形状和用途的不同，冷铁可分为外冷铁和内冷铁两种。外冷铁主要用于控制 铸件表面的温度和凝固顺序，而内冷铁则用于控制铸件内部的温度和凝固顺序。
选择依据
在选择冷铁时，需要考虑铸件的形状、尺寸、材质、浇注温度、冷却速度等因素 。同时，还需要根据铸造工艺的要求和实际情况，选择合适的冷铁形状、尺寸和 材质。
应用实例二
在铸造铝合金铸件时，由于铝合金的凝固收缩率较大，可 在铸件的浇注系统或冒口处设置补贴，以提供足够的补缩 量，防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷。
应用实例三
在铸造复杂形状的铸件时，可在铸件的难以补缩的部位设 置补贴，以改善铸件的凝固条件，提高铸件的致密性和力 学性能。
04 冒口、冷铁和补贴组合使 用策略
个性化定制需求的增 加
随着消费者个性化需求的不断增 加，未来冒口及冷铁、补贴技术 将更加注重个性化定制服务的发 展，以满足不同客户的需求。同 时，这也将促进冒口及冷铁、补 贴技术的不断创新和发展。
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冒口分类
根据不同的作用和要求，冒口可分为明冒口、暗冒口、发热冒口、保温冒口和 浇注系统等。
冒口在铸造过程中作用
补给铸件凝固收缩所需的金属 溶液，防止产生缩孔和缩松等 缺陷。
通过冒口调节铸件各部分的冷 却速度，使铸件顺序凝固，有 利于铸件内部组织的致密性。
冒口还有排气、集渣的作用， 可防止铸件产生气孔、夹渣等 缺陷。
本次项目成果总结
冒口及冷铁、补贴技术的成功应用
通过本次项目，我们成功地将冒口及冷铁、补贴技术应用于实际生产中，提高了铸件的质量和效 率。
团队协作能力的提升
项目过程中，团队成员积极协作，共同解决问题，提高了团队协作能力和整体实力。
铸件浇冒口和铸件本体成分
铸件浇冒口和铸件本体成分
摘要：
1.铸件浇冒口和铸件本体成分的定义与作用
2.铸件浇冒口和铸件本体成分的种类与选择
3.铸件浇冒口和铸件本体成分对铸件质量的影响
4.铸件浇冒口和铸件本体成分的控制方法
5.结论
正文：
一、铸件浇冒口和铸件本体成分的定义与作用
铸件浇冒口是指在铸造过程中，连接模具和浇注系统的短管道，它的作用是引导熔融金属从浇注系统进入模具，并在填充模具的过程中，为铸件提供足够的压力和速度。
铸件本体成分是指铸件的主要化学成分，它决定了铸件的性能和质量。
二、铸件浇冒口和铸件本体成分的种类与选择
铸件浇冒口的种类主要有直浇冒口、弯浇冒口和横浇冒口等，选择浇冒口的种类需要根据铸件的结构、尺寸和生产工艺来确定。
铸件本体成分的种类主要有铁素体、珠光体、马氏体和奥氏体等，选择铸件本体成分需要根据铸件的使用环境和性能要求来确定。
三、铸件浇冒口和铸件本体成分对铸件质量的影响
铸件浇冒口的设计不合理或质量不好，可能会导致铸件出现浇注不足、气孔、夹杂等缺陷，影响铸件的质量。
铸件本体成分的不合理，可能会导致铸件的强度、硬度、耐磨性等性能不佳，影响铸件的使用寿命。
四、铸件浇冒口和铸件本体成分的控制方法
对于铸件浇冒口，可以通过优化设计、严格控制浇注温度和压力、选择优质的材料和合理的制造工艺等方式来控制其质量。
对于铸件本体成分，可以通过合理的配料、精确的熔炼温度控制、严格的化学成分分析和质量检测等方式来控制其成分。
五、结论
铸件浇冒口和铸件本体成分是影响铸件质量的重要因素，需要对其进行科学的设计和严格的控制。
浅谈球墨铸铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项
的冒口和冷铁的的设计优劣也深深影响着其品质的好坏。
设计的好既可以减少冒口，提高球墨铸铁件优良率，也可以直接降低生产成本，促进经济效益的提升。
因此为实现以上效果,我们必须要了解冒口和冷铁的作用以及设计过程中需注意的问题!球墨铸铁件冒口的作用：在铸件成形过程中提供由于体积变化而需要补缩的金属液体，以防止在铸件中出现收缩类型的缺陷.冷铁的作用：1）加快铸件热节部分的冷却速度，使铸件趋于同时凝固，有利于防止铸件的变形或出现裂纹，并有可能减少偏析.2)与冒口配合使用,使铸件局部区域冷却加速,强化了铸件方向性(顺序）凝固的条件，有利于冒口补缩和扩大冒口补缩范围,这样,不仅有利于防止铸件产生缩松，缩块缺陷，还有可能减少冒口的数量或体积及补缩的斜度，提高球墨铸铁件工艺出品率.3)加快铸件某些特殊部位的冷却速度,以期达到提高铸件表面硬度和耐磨性、细化基体组织的目的。
4)在难于设置冒口或冒口不易于补缩到的部位防止冷铁以减少或防止出现缩松、缩孔.5）对球墨铸铁，用冷铁进行激冷可以增大铸件表面或中心的温度梯度,有利于提高石墨化膨胀的利用程度和提高冒口补缩效果.球墨铸铁的凝固方式为糊状凝固，我们在设计时考虑按此凝固方式进行设计，并且还需要做凝固模拟以验证我们所设计的工艺是否正确。
当然在考虑整个工艺时尽量考虑冒口和冷铁，将他们结合起来考虑。
因此在冷铁和冒口的设计中我们必须注意以下问题：冒口必需能传运足够的铁水以补偿收缩.液态收缩:高于TL温度：1，5%/100°C.固态收缩：0–2—5%,取决于铁水的冶金质量。
冒口必须能起作用:暗冒口必须有Williams芯子和气眼，明冒口必须有发热套。
冒口有一定的补缩距离，它取决于壁厚和铁水的冶金质量。
它可以是:水平补缩距离:10到2倍断面厚度,垂直补缩距离：15到4倍的断面厚度。
认识到球铁在与造型接触时会产生一个固体层是很重要的。
该层（2—3mm）对薄壁件比对厚壁件更为重要.冷铁决不能弥补铁水的缩松，它只会把这个缩松转移到其它区域。
第三节 冒口、冷铁设计.
2.实用冒口设计 1)实用冒口设计法 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，从而克服补 缩缺陷。
①直接实用冒口
原理：直接实用冒口是利用冒口来补偿 铸件的液态收缩，而当共晶膨胀开始时，让 冒口颈及时凝固，只要铸型的刚性足够，就 可利用共晶膨胀弥补可能出现的缩孔、缩松 缺陷。
(Vc Vr ) Ve Vr
金属的体收缩率
冒口的补缩效率
型壁移动而扩大的体积
②冒口设计的基本步骤 a)计算铸件的模数 b)求出冒口及冒口颈的模数 c)确定冒口的形状和尺寸 d)确定冒口的个数 e)校核冒口的最大补缩能力 ③计算举例 见教材121页。
几种常见几何体的模数计算公式
4提高通用冒口补缩效率的措施 提高冒口中金属液的补缩压力（采用 大气压力冒口）和延长冒口中金属凝固时 间（采用保温、发热冒口）
（二）冷铁材料的选择 钢冷铁和铸铁冷铁 铝冷铁 冷铁 铜冷铁 石墨镁砂等激冷物 （三）外冷铁的设计 1.确定外冷铁形状 形状一致原则。 成型冷铁 平面冷铁
2.确定冷铁尺寸
1)冷铁厚度
序号 1 2 3 4 5 6 使用条件 灰铸铁件 球墨铸铁件 铸钢件 铜合金件 轻合金件 外冷铁的厚度 =（0.25~0.5）T =（0.3~0.8）T =（0.3~0.8）T =（1.0~2.0）T =（0.6~1.0）T =（0.25~0.5）T
2)冒口的尺寸 模数法、比例法、三次方程法、 补缩液量法
①模数法的基本原理 顺序凝固
cnr
冒口的凝固时间
铸件受补缩部分的凝固时间
冒口颈的凝固时间
铸件的凝固时间取决于它的模数。 凝固模数：铸件的体积和传热面积的比值， 简称模数。 M＝V／A（cm）
铸造工艺第五章
IV 特别重要的重型 铸件 齿轮 齿圈 >5000 100 100~500 >500 1000 >1000 >1000
V
VI VII
外形或内表面加 工的圆筒活塞
§5-3 铸铁件冒口的设计与计算
一、球墨铸铁件的冒口设计
通用（传统）冒口设计：遵循定向凝固原则，依靠冒口的金属
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 期会把多余的铁水挤回冒口
(1.5~1.6)D
(1.8~2.0)D (2.0~2.5) D (2.0~2.5)D
(1.3~1.5)D (1.4~1.8)D
35~40 30~35 30~35
100 100 100 100
瓦盖
(1.3~1.5)D (1.1~1.3)D (1.3~1.5)D
1.1D
0.3H 0.3H 15~20 15~20
<20 20~50 >50
工艺出品率（%）
明冒口 54~62 53~60 52~58
52~58 51~57 50~56
半球型暗冒口 59~67 58~65 57~63
57~63 56~62 55~61
特别重要的小 铸件
<100
组别
名 称 一般重要的中 等铸件
铸件重量 /kg 100~150
大部分铸件壁 厚 / mm
冒口 铸件 冒口
浇 道 a）补缩同一铸件上的三个热节 b）补缩多个铸件上的热节
一个冒口补缩几个热节
（三）冒口的有效补缩距离
1、冒口有效补缩距离 冒口有效补缩距离为冒口作用 区与末端区长度之和，它是确定冒 口数目的依据。
铸件结构
影 响 因 素 合金成分 凝固特性 冷却条件 对铸件质量要求
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第三节 铸肋
铸肋又称工艺肋，分两类。 一类是 用于 ； 另一类是 用于 。 ，只有在不影响铸件使用并 得到用货单位同意的条件下才允许保留在铸件上 。而
一、割肋
.显然， ，而 。常用的割肋形式有 等，
铸件在凝固收缩时， 。
称
，
。依实践经验，当 a/b>（1～2），l/b<2或a/b>（2～3），l/b<1 时，可以不设割肋。超出上述范围就应设割肋 以防热裂
五、冒口有效补缩距离的确定
• 冒口的有效补缩距离为冒
口作用区与末端区长度之 和，它是确定冒口数目的
依据，与铸件结构、合金
成分及凝固特性、冷却条 件、对铸件质量要求的高
低等多种因素有关，简称
为冒口补缩距离。
板形铸钢件冒口补缩距离
外冷铁的影响
工艺补贴的应用
六、铸钢件冒口的设计
• 铸钢件冒口属于通用冒口，其计算原理适用于实行顺序凝固的一切合金铸件。通用冒 口的计算方法很多，现仅介绍几种常用的冒口计算方法。
• 3、在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张
角向着冒口。
三、冒口形状
• 冒口的形状有圆柱形、球顶圆柱形、长(腰)圆柱形、球形 及扁球形等多种。
四、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. 冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位； • 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； • 5. 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件； • 6. 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外 观好； • 7. 不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围 隔开。
二、内冷铁
内冷铁的激冷作用比外冷铁强，
等。 但应用时必须 ，以免引起 缺陷。通常是在外冷铁激冷作用不足时 才用内冷铁， ，特别是铸钢件。
一般应用的是“熔接内冷铁”，要求内冷铁和 铸件牢固地熔合为一体。只在个别条件下才允 许应用“非熔接内冷铁”例如，在铸件加工孔 中心放置的内冷铁，在以后加工时被钻去。
第五章 冒口、冷铁和铸肋
第一节 冒口的设计
• 冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在 铸件形成时补给金属，有补缩、排气和集
渣的作用。
一、冒口的种类
二、冒口补缩基本条件
• 1、冒口凝固时间大于或等于铸件被补缩部位的凝固时间； • 2、有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补偿浇 注后型腔扩大的体积；
冷铁的作用有：
1） 。 2） 。 3）与冒口配合使用，能加强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。 4） 。既可防止或减轻铸件变形，又可提高工艺出品 率。 5） 。如细化基体 组织，提高铸件表面硬度和耐磨性等。 6） 。
一、外冷铁
直 接 置和激冷能力的选择， 。 2）每块冷铁勿过大、过长，冷铁之间应留间隙。避免 铸件产生裂纹和因冷铁受热膨胀而毁坏铸型。 3）外冷铁厚度可参照表4-14选取。 4） 。顶部外冷铁不 易固定，且常影响型腔排气。 5）外冷铁工作表面应平整光洁，去除油污和锈蚀，涂 以涂料。 6） 。用于 要求高的铸件应限制使用次数。使用中氧及其他气体会 沿石墨缝隙进入冷铁内部，造成其氧化、生长。当再次 应用时，遇热就会析出气体，导致铸件气孔。
（一）、模数法
• 1、遵守顺序凝固的基本条件。
a. 冒口的凝固时间应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间。 b. 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，使缩孔不致伸入铸件内。
第二节 冷铁的设计
为增加铸件 ，在型腔内 部及工作表面安放的金属块称为冷铁。 冷铁分为内冷铁和外冷铁两大类。
1、模数法： • 2、补缩液量法
基本原理是建立在两点假定基础上： ①假定铸件凝固层增长 速度与冒口的相等； ②假定冒口内用的金属液体积（缩孔 体积）为直径d0的球。 这样，当冒口高度和直径相等时， 铸件中最大凝固层厚度为壁厚的一半。 • 3、比例法
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。
二、拉肋
断面呈U、V字形的铸件， 铸出后经常发现变形， 。为防止这 类铸件变形，可设置拉肋。 。拉 肋厚度为铸件的0.4～0.6倍。 个别情况下，可利用浇注系 统当拉肋，以节约金属。