铸钢件冒口的设计与计算-推荐下载
铸铁件冒口设计手册
铸铁件冒口设计手册诸葛胜福士科铸造材料（中国）有限公司铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。
其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图1和图2所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图2 缩孔生产图a)和冒口的补缩图b)1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。
此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。
铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。
由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。
由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。
FOSECO公司的发热保温冒口具有高达35%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。
在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。
另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。
二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。
其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。
因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。
灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。
对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。
铸铁件冒口定量设计课件
（4）横浇道模数 Mh
Mh=f横.f2.Mc
f横=0.75~0.85 f2 ——收缩模数系数 Mc ——铸件模数 根据横浇道模数Mh，求出横浇道尺寸
10 浇注系统充填与补缩一体化设计
（1）充填设计（保证浇注时间，大流量，平稳 洁净，有合理的流态，可控的流动路径）
（2）补缩设计（足够的补缩时间和补缩量） （3）取二者较大者,再核算 （4）给出二者都满足的尺寸
（5）内浇道模数Mn
Mn=f内f2.f4Mc f内=0.35~0.40 f2 ——收缩模数系数 f4 ——冒口颈长度系数 f4=0.8~1.0 Mc ——铸件模数 根据内浇道模数Mn，求出内浇道尺寸
11 铸铁件冒口系列
12 结论
（1）冒口位置不要放在铸件的几何热节上； （2）冒口颈 短、 厚、 宽。 （3）铸铁件收缩时间分数，流通效应系数对
提高中国铸件在国际市场上 的竞争力
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Qm= G Mc3
3 铸铁件均衡凝固冒口设计方法
（1）收缩模数计算法（3f法） （2）查表法 （3）分段比例查表法
4 收缩模数计算法（3 f法）
（1）冒口体模数MR MR=f1f2f3Mc
f1 ——冒口平衡系数 f2 ——收缩模数系数 f3 ——冒口压力系数 Mc ——铸件模数
取f1=1.2 f2=√P f3=1.1~1.3
冒口，冒口颈大小的影响显著。 （4）无冒口铸造的本质是浇注系统当冒口。
均衡凝固技术1988年获 国家科技进步二等奖
1989年国家科委成都均衡凝固推广班
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提高铸造企业工艺水平和 铸件品质
模数法计算铸件冒口尺寸
模数法计算铸件冒口尺寸哎呀，说到模数法计算铸件冒口尺寸，这可真是个技术活儿，得有点耐心和细心才行。
咱们先得搞清楚，冒口是干啥用的。
简单来说，冒口就是铸造过程中，用来补充铸件凝固时收缩的那部分金属的。
要是冒口尺寸没算好，铸件可能就会有缺陷，比如缩孔啊、缩松啊，那可就麻烦大了。
好了，咱们开始吧。
首先得有个铸件的图，得知道它的体积、形状和材料。
这些信息都很重要，因为它们决定了冒口需要补充多少金属。
比如说，铸件体积大，冒口就得大点；材料收缩率大，冒口也得大点。
接下来，咱们得确定模数。
模数就是冒口体积和铸件体积的比值。
这个比值可不是随便定的，得根据铸件的材料和结构来。
比如说，对于一般的铸铁件，模数可能在0.03到0.05之间；对于铸钢件，可能在0.02到0.04之间。
这个范围得根据实际经验来调整。
然后，咱们就可以开始计算了。
比如说，你有个铸件，体积是100立方厘米，材料是铸铁，模数咱们就取0.04吧。
那么冒口的体积就是100乘以0.04，等于4立方厘米。
这就是冒口需要的金属量。
但是，这还没完呢。
冒口的形状也得考虑进去。
冒口不能太大，也不能太小，得保证金属能顺利流入铸件。
一般来说，冒口的形状可以是圆柱形、圆锥形或者半球形。
每种形状的计算方法都不一样，得根据具体情况来。
比如说，你选择了圆柱形冒口，那么还得计算冒口的高度和直径。
这得根据冒口的体积和形状来。
比如说，你想让冒口的高度是直径的两倍，那么就可以设直径为x，高度为2x。
然后根据体积公式，πx²2x=4，解这个方程，就可以得到x 的值。
最后，别忘了检查一下。
你得确保冒口的位置不会影响铸件的结构，也不会造成铸造过程中的麻烦。
比如说，冒口不能放在铸件的受力部位，也不能放在铸件的表面，以免影响铸件的外观和性能。
哎呀，说了这么多，感觉有点复杂。
不过，只要你耐心点，一步步来，肯定能搞定的。
毕竟，这可是关系到铸件质量的大事儿，马虎不得。
铸铁件冒口设计手册
铸铁件冒口设计手册诸葛胜福士科铸造材料（中国）有限公司铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。
其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图1和图2所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图2 缩孔生产图a)和冒口的补缩图b)1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。
此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。
铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。
由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。
由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。
FOSECO公司的发热保温冒口具有高达35%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。
在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。
另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。
二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。
其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。
因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。
灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。
对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。
铸件冒口的尺寸计算
铸件冒口的尺寸计算1．冒口设计的基本原理铸件冒口主要是在铸钢件上使用。
铸铁件只用于个别的厚大件的灰铸铁件和球铁件上。
金属液在液态降温和凝固过程中，体积要收缩。
铸件的体收缩大约为线收缩的3倍。
因此，铸钢的体收缩通常按3---6%考虑，灰铸铁按2---3%，不过由于灰铸铁和球墨铸铁凝固时的石墨化膨胀，可以抵消部分体积收缩，所以如果壁厚均匀，铸型紧实度高，通常不需要设计冒口。
铸件的体收缩如果得不到补充，就会在铸件上或者内部形成缩孔、缩陷或者缩松。
严重时常常造成铸件报废。
冒口尺寸计算原则是，首先计算需要补缩的金属液需要多少。
通常把这一部分金属液假设成球体，并求出直径（设为d0）用于冒口计算。
冒口补缩铸件是有一定的范围------叫有效补缩距离，设为L，对厚度为h的板状零件通常L=3~5h 。
对棒状零件L=（25~30）√h式子中，h------铸件厚度2．冒口尺寸的基本计算方法冒口计算的公式、图线、表格等有很多。
介绍如下。
最常用的方法是，冒口直径D=d0+h理由是假定冒口和铸件以相同的速度凝固，凝固过程是从铸件的两个表面向内层进行，当铸件完全凝固终了，正好冒口凝固了同样的厚度，这时还剩下中间的空心的缩孔，体积正好等于补缩球的体积，这部分金属液在凝固过程中正好补缩进了铸件。
当铸件存在热节时，可以把h换成热节的直径T即可。
即D=do+T 。
另外设计冒口，还有个重要的部位，就是冒口颈，所谓冒口颈就是冒口和铸件的连接通道，冒口里的金属液都是经由冒口颈补缩到铸件里的。
所以对冒口颈的截面是有要求的，通常取冒口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。
冒口高度H=（1.5~2.5）D 。
H的高度还应该考虑要高于需要补缩部位的高度，否则就成了反补缩了，铸件补缩了冒口，这是要避免的。
3．其它计算方法常用的经验计算方法还有不计算需要估算补缩的金属液，直接将热节园的直径乘个系数得出冒口直径。
例如简单铸件D=（1.05~1.15）T 外形简单，热节比较集中。
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。
板类铸铁件的冒口设计
我们首 先求系统的第 二段，即状 态 B 到状态 4 / X 的情 况。其时间为：
采用边冒口的工艺是按控制压力冒口原理设计冒口颈尺
型砂加热，铁水温度越高，补缩效果越好。压边冒口是一个缝 隙， 不增加铸件热节。在石墨化膨胀时， 缝隙已凝固， 可以充分 利用石墨化膨胀进行自补缩。 由于压边冒口小， 工艺出品率高。 采用以上工艺方法铸出的平板类铸铁件， 经加工后， 表面光 滑， 无任何铸造缺陷。提高了铸件质量， 降低生产成本， 提高生 产效率。
! 板类铸铁件的缺陷分析
某厂生产的板类铸铁件的种类较多、规格尺寸不一，传统 的生产工艺是， 水平造型， 倾斜浇注， 中心设置较大的冒口对其 重量为 补缩。以生产的铸铁衬板为例， 其材质为 6G!"" I %"" ， 板厚为 H#"KK 以上， 在生产过程中， 虽然在平板的两端 #""J4 ， 分别设置了一个圆形冒口，但由于板类铸铁件的散热面积较 大，不能按照预定的设计原则实现由四周向中心的凝固顺序， 最终使冒口部位的组织不致密。同时，较大冒口的设计加大了 铸件的热节， 又根据 6G!"" I %"" 的合金特性 （ 含碳量高， 接近 共晶成分 ） ， 其凝固过程基本是同时凝固， 即： 在完全凝固前， 各 枝状晶之间形成的小熔池，将液态金属分割开来，在进一步的 凝固过程中， 形成严重的疏松， 导致产品报废。 在传统的冒口设计中，为了让冒口直径晚于铸件凝固，达 到向冒口方向的顺序凝固目的，冒口直径通常选取 HL ! I HL # 倍的热节圆直径，这样冒口根部就成为最后凝固区，这就是使 冒口根部最后形成缩孔和疏松。
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铸件冒口计算
铸件冒口计算
Л.Ф.Вигоднер;阳光（译）
【期刊名称】《大型铸锻件》
【年(卷),期】1987(000)002
【摘要】砂型铸造时,冒口中形成的缩孔的容积为：V缩=β（V冒＋V件）（1）式中 V冒、V件分别为冒口和铸阵的容积;β为凝固时容积的收缩系数。
我们用 m 来表示冒口和缩孔高度相等时的 V冒/V缩值。
考虑到20%的冒口容积储备量,将式（1）变换后得：
【总页数】3页(P67-68,13)
【作者】Л.Ф.Вигоднер;阳光（译）
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG244.4
【相关文献】
1.合金白口铁铸件浇冒口系统的计算机辅助设计 [J], 郭宁;秦紫瑞
2.铸件浇冒口液压分离楔的设计计算 [J], 吴振卿
3.铸件浇冒口砂轮自适应切割 [J], 王维信;孟广耀;王哲;孙英暖
4.梯度冒口在高碳钢轧辊铸件生产中的应用 [J], 武瑞石;刘建宁
5.压边浇冒口与耳冒口在ZQAI 9-4铸件上的应用 [J], 王培清
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§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）。
轮缘热节处按表4-5应为
板与杆的相交体，由图4-
35可得a=d=60mm，
b=180mm，c=24mm.
2 比例法（热节圆法）
作业：如图所示铸钢齿圈
坯件ZG25，为一圆环，中径φ920，厚80，高240，
有三种补缩方案：①3个φ190冒口，②3个φ190冒口和3个冷铁，尺寸
为：宽100×厚50×高240，③6个φ190冒口。
按有效补缩距离检验，冒
口数目是否足够？。