冒口套基础知识
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。
冒口、冷铁与铸肋
混合物叫
。在金属液热作用下，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，但用于小型冒口或有色合金冒口
时，难于达到反应温度，这时应加入
，如硝酸钠、硝酸钾等。
4、延缓、填充剂
，常用
硅砂、耐火砖粉、刚玉砂等。
5、粘结剂 常用膨润土、矶土水泥、水玻璃和酚醛树
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
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。
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。 因此应努力提高通用冒口的补缩效率，主要 措施为
1）提高冒口中金属液的补缩压力，如采用大 气压力 冒口等。
2）延长冒口中金属液的保持时间，如采用保 温冒 口、发热冒口等。
一、大气压力冒口
在
1）外冷铁的位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
发热保温冒口套的原理
发热保温冒口套的原理发热保温冒口套是一种用于保护设备和管道冒口的保温材料，其原理是通过发热导电材料产生的热量来维持冒口的温度，以防止冒口结冻或受到严寒天气的影响。
发热保温冒口套通常由发热导电材料、保温材料和外层包覆材料组成。
发热导电材料是发热保温冒口套的关键部分，其通过导电原理将电能转化为热能。
当通电时，发热导电材料中的电阻会产生一定的电流，从而产生能量，进而转化为热能。
这种发热导电材料通常采用碳纤维、金属丝、导电碳黑等高导热材料制成。
保温材料是用来包裹发热导电材料的，以减少热量的散失。
常见的保温材料有发泡聚氨酯、聚苯乙烯泡沫、玻璃纤维布等，其具有良好的保温性能和隔热性能，能够有效地防止冒口的温度散失。
外层包覆材料主要起到保护作用，可以用于防护冒口套受到外界环境的磨损和损坏。
一般来说，外层包覆材料通常采用耐磨、耐腐蚀、防水、防火的材料，如聚脂薄膜、聚乙烯膜等。
发热保温冒口套的工作原理可以简单概括为以下几个步骤：1. 电源通电：当把电源与发热保温冒口套连接时，电能会通过发热导电材料，使其产生一定的电流。
2. 电能转化为热能：发热导电材料中的电阻会使电流通过，由于电阻的存在，电能会转化为热能，从而产生一定的热量。
3. 保温材料隔热：保温材料的存在可以减少热量的散失，有效地保持热量在冒口区域内。
4. 外层包覆材料保护：外层包覆材料可以起到保护作用，防止冒口套受到外界环境的损坏。
发热保温冒口套的主要作用是保持冒口的温度，防止其受到严寒天气的影响。
在寒冷的气候条件下，冒口容易结冰，导致管道或设备受损，影响生产效率。
通过发热保温冒口套，可以提供稳定的热量，防止冒口结冰，确保设备和管道运行的正常。
发热保温冒口套的应用范围广泛，常见于石化、化工、冶金、电力、锅炉等行业。
它不仅可以用于冒口的保温，还可以用于设备的保温、管道的保温等。
通过发热保温冒口套，不仅可以提高设备的运行效率，降低能源消耗，还能延长设备的使用寿命，减少故障率。
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
,a click to unlimited possibilities
汇报人：
浅谈保温发热冒口套
浅谈保温发热冒口套
保温发热冒口套，是在制作冒口时加入一定量的铝热剂，助熔剂，氧化剂与上述绝热保温材料而成。
发热同时兼具保温功能。
浇铸时，冒口在680度左右被迅速点燃燃烧，此时放出的热量使其冒口内铁液温度升高，使冒口内金属液凝固时间变长，延长补缩时间，提高冒口对铸件的补缩效率。
在大致了解了保温发热冒口套以后，毅航小编接下来给大家分享一下它的特点及原理。
保温发热冒口套特点：用户同等重量的金属液可以产生更多、更重的铸件，或减少金属液的熔化量。
用户生产同等重量的铸件可以缩小铸件体积或增加铸件数
量，节约铸件材料费用。
用户生产同等重量的铸件可以缩小冒口尺寸，减少去除冒口的费用。
保温发热冒口套是通过使用保温材料来减少冒口内金属液的热损失，较长时间保持冒口内金属液体状态，实现有效补缩铸件的作用。
保温发热冒口套原理是通过发热材料的化学反应产生热量，藉以提高冒口内金属液温度，延长冒口内金属液的凝固时间。
保温发热冒口集上述两种功效与一体，能够实现发热、绝热的最佳组合，大大延长冒口内金属液的凝固时间，使冒口对铸件的补缩能力大大提高。
铸钢件冒口的设计规范
铸钢件冒口的设计规范钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。
在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。
冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。
另外，冒口还具有出气和集渣的作用。
1、冒口设计的原则和位置1.1冒口设计的原则1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。
1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。
1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。
1.1.4、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。
1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。
1.2、冒口位置的设置1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。
1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。
1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。
1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。
1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。
1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。
2、设置冒口的步骤与方法冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。
对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。
以模数法为例，冒口设计的步骤如下：2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。
2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。
2.3、计算铸件的体收缩ε。
2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。
济南圣泉发热保温冒口参数
FT100T40/60/60
0.94 1.41 42
FT100T50/80/80
1.1 1.65 52
FT100T60/90/90
1.32 1.98 62
FT100T70/100/100
1.54 2.31
72
FT100T70/140/75
1.55 2.42
70
FT100T80/120/120
1.76 2.63
FT300T180/360/200
FT300T200/300/200
几何 模数 (cm)
2 2.6 2.23 2.72 2.98 3.02 3.07 3.28 3.31 3.45 4.02 4.08 4.25 4.48 3.82
有效 模数 (cm) 3.1 3.9 3.33 4.12 4.37 4.52 4.61 4.82 5.01 5.17 6.03 5.92 6.16 6.49 5.51
144 19 145
154 22.5 155
164 23.5 165
184 25 185
205 25 205
冒口
容积
(cc) 100 170 260 390 580 760
1030
1300
1680
2060
2520
3060
4360
5940
FT100-M225× 225
3.78
5.67
220
FT100-M250× 250
205 24 205 5942.3
230 26 230 8437.2
255 27.5 255 11549
281 30 280 15344
306 33 305 19891
图3.FT100椭圆形冒口套示意图
冒口作用——精选推荐
冒口的作用为避免铸件出现缺陷而附加在铸件上方或侧面的补充部分。
在铸型中，冒口的型腔是存贮液态金属的容器，其功能是多方面的。
功能不同的冒口，其形式、大小和开设位置均不相同，所以，冒口的设计要考虑铸造合金的性质和铸件的特点。
①对于凝固过程中体积收缩不大的合金(如灰铸铁)，或不产生集中缩孔的合金（如锡青铜），冒口的作用主要是排放型腔中的气体和收集液流前沿混有夹杂物或氧化膜的金属液，以减少铸件上的缺陷。
这种冒口多置于内浇口的对面,其尺寸也不必太大，如图1。
②对于要求控制显微组织的铸件，冒口可以收集液流前沿已冷却的金属液,避免铸件上出现过冷组织。
图2是单体铸造的活塞环，在内浇口的对面设置一个小冒口来收集冷金属，该处就不会因金属过冷而出现白口组织，导致铸件报废。
这类冒口的大小和设置部位，应根据铸件的显微组织要求确定。
③对于凝固期间体积收缩量大而且趋向于形成集中缩孔的合金（如铸钢、锰黄铜及铝青铜等），冒口的主要作用是补偿金属液在型腔中的液态收缩和铸件凝固过程中的收缩，以获得没有缩孔的致密铸件。
铸件在铸型中冷却时，最薄的部位先凝固，其收缩可由附近较厚的部分补偿；较厚部分凝固时，又可由最厚部分得到补偿；最厚部分凝固时，如得不到外来的补偿，该处就会形成大缩孔。
在这种情况下，冒口的作用就是要补偿铸件最后凝固的部分，所以要置于铸件最厚部位的上方或侧面，并且它的凝固要求晚于铸件的最厚部分。
图3是一个套筒形铸钢件，最厚部位上方设有3个冒口，为表示致密的铸件和冒口中的缩孔，将铸件及其一个冒口切去了一半。
图中的补正量是为改善冒口对铸件的补给而在铸件上增设的局部加厚。
由于冒口冷却最慢，因补缩和自身收缩而引起的缩孔就会只产生在冒口中。
这类冒口及相关工艺补正量的设计是铸造工艺设计中的重要环节，冒口的尺寸一般都用计算方法确定，重要的大型铸件可用计算机辅助设计。
可通过多种技术措施来提高冒口的补缩效率,例如,中、小型铸件可在冒口周围加一个保温套或发热套，以减缓冒口的凝固达到缩小冒口尺寸的目的；大型铸件除可用保温套或发热套外，还可在冒口顶部用电弧或火焰加热以减缓其凝固。
材料液态成型技术-第八章-冒口技术
四 补贴的应用
下图表示了补贴厚度、铸件壁厚及铸件高度间的关系。 1）板件补贴的确定
当铸件的厚度一定时，随着 铸件高度的增加，补贴的厚度 增加。
当铸件的高度一定时，随着 铸件壁厚的减少，补贴值增大。
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， 需设置的冒口数为：
2889/470=6.1个 即用6个冒口可得到致密的铸件。
例题
例题
方案二：用同样三个冒口均布在圆周上，冒口之间放外冷铁， 问是否可得到致密的铸件？
4）画一条曲线与各圆 相切，就是补贴所需的外形曲线。
轮缘补贴
3、轮缘与轮毂补贴的作法
4、轮毂补贴的作法： 对于轮毂，要求不如轮缘高。不需改变内切圆的直径，
加补贴的方法与轮缘相同，只是滚圆的直径不变。
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：问应设置几个冒口？
碳钢铸件冒口的有效补缩距离
2、碳钢铸件冒口的有效补缩距离
杆形与板形的区别：宽厚比大于4：1为板件， 小于4：1的为杆件。对两端都用冒口补缩的板 形或杆形铸钢件，在靠近末端方向冒口的有效 补缩距离不变，而板形b=4.5a，而冒口之间因 少一个散热端面，有效补缩距离稍小一些，对 板形b=4a。同样地，对杆形靠近末端方向和冒 口之间的有效补缩距离分别为：
发热保温冒口套在真空感应熔炼炉浇注中的应用研究
发热保温冒口套在真空感应熔炼炉浇注中的应用研究热保温冒口套是一种用于保持熔融金属在浇注过程中的温度的保温材料。
在真空感应熔炼炉浇注过程中，使用热保温冒口套可以有效地减少熔融金属的温度损失，保证浇注过程的质量和稳定性。
本文将探讨热保温冒口套在真空感应熔炼炉浇注中的应用研究。
首先，热保温冒口套的选择非常重要。
热保温冒口套应具有良好的耐温性能和热传导性能，以确保其在高温环境下保持稳定的温度。
同时，热保温冒口套应具有较好的耐磨性和耐火性，以抵抗熔融金属对其表面的侵蚀。
其次，热保温冒口套的设计也需要考虑到浇注过程中的一些特殊要求。
例如，在浇注过程中，金属液体流动的速度和压力对热保温冒口套的热传导性能有较大影响。
因此，在设计热保温冒口套时，需要考虑流动速度和压力的变化，并合理选择热保温冒口套的材料和结构，以保持其稳定的热传导性能。
此外，热保温冒口套的形状和尺寸也需要根据具体的浇注要求进行调整。
例如，在浇注较大尺寸的金属件时，热保温冒口套的尺寸应选择较大，以确保整个浇注过程中金属液体的温度保持稳定。
同时，热保温冒口套的形状也需要根据金属件的形状进行调整，以确保整个浇注过程中金属液体的温度分布均匀。
最后，热保温冒口套的安装和使用也需要注意一些操作要点。
例如，在安装热保温冒口套时，需要确保其与金属熔体之间的接触面积尽可能大，以保持较好的热传导性能。
此外，在使用过程中，需要定期检查热保温冒口套的磨损和损坏情况，并及时更换和修复，以保证其正常使用。
总的来说，热保温冒口套在真空感应熔炼炉浇注中的应用研究非常重要。
通过合理选择热保温冒口套的材料和结构，并根据具体的浇注要求进行调整，可以有效地减少金属液体的温度损失，提高浇注过程的质量和稳定性。
同时，注意热保温冒口套的安装和使用要点，可以延长其使用寿命，并提高工作效率。
因此，进一步加强热保温冒口套的研究和应用具有重要的意义。
冒口套基础知识
A+E+X
E 在边,角和末端冷却速度快 A 靠近冒口处铸件冷却缓慢 X1 添加冷铁在冒口之间的效果 X 添加冷铁在末端的效果
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冒口套计算
Hüttenes-Albertus Group
将铸件分为几个部分,分别计算铸件模数MC • 计算冒口模数MF =1.2 x MC • 选择大于冒口模数的冒口套型号 计算每个部分所需补缩量 • 注意：铸件材质决定了体收缩率: 白口铁5%, 碳钢6%, 合金钢9%,高合金钢10% • 检查冒口的补给量是否足够 • 可利用的补缩率％＝f(冒口位置)
HA CHINA
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冒口数量和补缩距离的估算
Hüttenes-Albertus Group
• 补缩距离：板(宽:厚>5) ，杆(宽:厚<5) • 每个冒口的补缩距离是有限的,它受制于3个因素: E 在边,角和末端冷却速度快 A 靠近冒口处铸件冷却缓慢 添加冷铁在冒口之间或者在末端,补缩距离相应增加X1和X
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HA CHINA
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砂冒口和加套冒口
Hüttenes-Albertus Group
砂冒口只有6-14%的 体积补充,
发热/保温冒口套可达 到75%的体积补充。
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HA CHINA
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冒口套的优点
Hüttenes-Albertus Group
• • • • • • •
顶冒口 侧冒口 砂冒口 8-14% 120mm以内 40% 64% 大于120mm 33% 64%
侧冒口颈的补缩比率:MC:MN:MF=1.0:1.1:1.2
冒口及冷铁、补贴
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。
铜合金冒口的补缩距离①
合金种类
铸件形状 末端区长
冒口区长 0
补缩距离
锡锌青铜 (wSn=8%,wZn=4%)
锰铁黄铜 (wCu=55%,wMn=3%,wFe=1%) 铝铁青铜 (wAl=9%,wFe=4%)
板件 杆件
板件
4T ②
4T
10 T
10 T
5T
5.5T
2.5T
3T
7.5T 8.5T
板件
①在干型，水平浇注条件下测出。 ②——板厚或杆的边长
三、通用冒口补缩原理
1.基本原则
设计通用冒口应遵守顺序凝固的基本条件： (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 件的液态收缩和疑固收缩，补偿浇注后型腔扩大的体积。
(3)在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩 通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。 （4）还需要注意将冒口与浇注系统、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。 （5）在满足上述条件下，应尽量减小冒口体积、节约金属、 提高铸件成品率。
第5章冒口、冷铁和铸肋
冒口→高于铸件最高
水平面的只浇道和浇口杯
部分。
例：下图球铁件
56
直接实用冒口的优缺点 优点： 铸件工艺出品率高。 冒口位置便于选择，冒口颈可很长。 冒口便于去除，花费少。 缺点 要求高强度铸型。
要求严格控制浇注温度范围 ±25℃，以保证冒口颈冻结
时间准确。 复杂铸件关键模数不易确定。为验证冒口颈是否正确需
率最小。
44
3.2 实用冒口设计法 设计原则 冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用部分或全部的共晶膨胀
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。 实用冒口的优势 出品率高 对缩松防止效果好，成本低。
45
实用冒口的种类及适用范围
46
(1)直接实用冒口（包括浇注系统当冒口）
5
（2）选择冒口位置的原则
a 在热节的上方或侧旁 b 尽量在铸件最高、最厚部位。低处热节设补贴或冷铁。
图3-5-2.ppt c 不应设在铸件最重要、受力大的部位。 d 不要选在铸造应力集中处，应减轻对铸件的收缩阻碍，
避免裂纹。 e 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。图3-5-3.ppt f 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，外观好。 g 不同高度的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。
58
控制压力的机理：
如图，以D曲线为例。 二次收缩：体积膨胀： 铸型所能容纳的膨胀：
T1以上。
不足以补偿二次收缩的 膨胀：T0以上。
膨胀量控制范围： （Cs+Z/2） Z/2
铁液回填冒口的终止目 标：T2。
59
三种控制方法：
a 冒口颈适时冻结。 用冒口颈尺寸控制。浇注温度、冶金质量的变动可能导
28
（3）通用冒口设计步骤 把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数。 按比例计算冒口及冒口颈的模数。 确定冒口的形状及尺寸。 检查顺序凝固条件（补缩距离是否足够、补缩通道是否
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。
第五章 冒口工艺及出气孔
3）保温冒口 采用保温材料作冒口套，顶部采用保温剂
的冒口
（1）保温材料选择；（2）保温冒口套厚度；（3）模数
法确定冒口尺寸
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5.6 灰铸铁件的冒口设计
1 灰铸铁铸造工艺性能 结晶范围窄，接近于逐层凝固，石墨化膨胀，
凝固收缩小，不易产生缩松，Mc≦1cm的铸件可不设置
冒口 2 通用（传统）冒口设计 1）比例法 （1）侧冒口 （2）顶冒口和暗侧冒口 2）压边浇冒口 3）冒口有效补缩距离 （1）根据冒口有效补缩距离L与冒口直径DR的比值，确定
也可采用蓄热系数比石英砂大的石墨等非金属材料
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5.8 出气孔
1 出气孔作用 排除铸型型腔内气体，改善液态合金的 充型能力，监视液态合金充满程度。
2 出气孔位置和结构类型
1）空间位置 出气孔一般设在铸件的顶部及难于排气的 “死角”处等部位，避免设在铸件厚壁处。出气孔包括 明出气孔和暗出气孔
灰铸铁件、球墨铸铁件，且铸型强度足够高 3）灰铸铁件实用冒口（内压控制冒口）
灰铸铁件内压控制冒口的种类分为加压冒口， 减压冒口和无冒口工艺；其种类及设计方法同于球墨铸 铁件，差别在于所适用的铸件模数范围不同
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5.6 球墨铸铁件冒口设计
1 球墨铸铁铸造工艺性能
凝固收缩小，呈糊（粥）状凝固，流动性差，
径的模数③确定冒口的类型和形状尺寸; ④确定冒口的 数量；⑤校核冒口的最大补缩能力 3 比例法 1）比例法的概念
比例法是在大量工艺实践的基础上总结出的 冒口尺寸经验确定方法。 2）比例法设计冒口基本步骤
选择冒口的类型和形状，查取相关图、表， 确定冒口尺寸和铸件壁厚或热节圆半径的比例关系，计 算冒口尺寸
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• 不释放有毒有害气体
• 质量稳定可靠
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冒口套
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• 模数 tc=k(Vc/Ac)2=k(Mc)2 tc： 铸件凝固时间 Vc：铸件体积 Ac：铸件冷却表面积 k： 模具和铸件的热性能 Mc：铸件的几何模数 • 冒口必须比铸件晚凝固，所以冒口模数Mf=1.2 x Mc
A+E+X
E 在边,角和末端冷却速度快 A 靠近冒口处铸件冷却缓慢 X1 添加冷铁在冒口之间的效果 X 添加冷铁在末端的效果
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冒口套计算
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将铸件分为几个部分,分别计算铸件模数MC • 计算冒口模数MF =1.2 x MC • 选择大于冒口模数的冒口套型号 计算每个部分所需补缩量 • 注意：铸件材质决定了体收缩率: 白口铁5%, 碳钢6%, 合金钢9%,高合金钢10% • 检查冒口的补给量是否足够 • 可利用的补缩率％＝f(冒口位置)
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砂冒口和加套冒口
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砂冒口只有6-14%的 体积补充,
发热/保温冒口套可达 到75%的体积补充。
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冒口套的优点
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• • • • • • •
顶冒口 侧冒口 砂冒口 8-14% 120mm以内 40% 64% 大于120mm 33% 64%
侧冒口颈的补缩比率:MC:MN:MF=1.0:1.1:1.2
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冒口套的选择
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影响选择的因素:
• 铸件材质, • 冒口直径, • 适用性及成本考虑
• 所以补缩距离可以是: A+E, A+E+X, A, A+X1
• 铸件材质同样影响补缩距离
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冒口数量和补缩距离的估算
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补缩距离 (FD) 为f ( 铸件形状和材质 )
2.5 t 2t 2t 2t 2t 2.5 t
>5t E A A X1+A A+E+X
t
a. Plate ( W:T > 5 )
6√ t 1.5 t 1.5 t 6√ t
With Chill (W:T > 5)
6√ t + t 6√ t + t
<5t A+E A
t
b. Bar ( W:T < 5 )
With Chill (W:T< 5)
X1+A
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发热/保温冒口套的讨论题目
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1. 收缩机理 2. 补缩 3. 砂冒口和加套冒口 4. 加套冒口的优点 5. 冒口套的特点
6. 冒口套 7. 估算冒口数量及补缩距离 8. 冒口套计算 9. 冒口套选择
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收 缩
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上式是不同的冒口套得到最大模数扩展系数的量化公式 设定砂冒口的模数扩展系数为1,通过将各种不同材料的 冒口套与相同大小的砂冒口对比得出模数扩展系数
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冒口套
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举例:
• 半径16x高32cm的砂冒口模数 MF(砂) =V/A=πr2h/(2πrh+πr2) = 2r / 5 = 6.4cm • 当砂冒口和加套冒口模数相等时,一个模数扩展系数为 1.6的加套冒口能保持同样的液态,即相同的凝固时间。 • 因为MF(砂) = f MF (套), 即: MF (套) = MF(砂) / f=6.4 / 1.6 = 4.0cm 因此,加套的圆柱体冒口的h = 2r, 即20cm直径x 20cm高 即2r / 5 = 4, 2r = d = 20cm
• 在凝固期间, 由冒口向铸件补充液态金属 • 恰当的补缩取决于凝固时间、补缩量和补缩位置或距离 • 凝固时间Tc按照Chvorinov公式, Tc = k(Mc)2 其中Mc为铸件的几何模数, Mc=Vc铸件体积/A冷却表面积 • 收缩量和必要的补缩量应根据合金的体收缩率、浇注温度 和铸件的尺寸以及形状确定 • 补缩位置决定了冒口的最大补缩范围
• 对灰铁和球铁而言，考虑石墨膨胀，安全系数1.2 降为0.6-0.8
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冒口套
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冒口套的模数扩展系数（MEF） f tF = k (MF)2 , k 由铸件材质和模具确定 k= c f2 , c由铸件材质确定, f2由模具确定 tF = c (f MF)2, f MF 是表观模数,f是模数扩展系数
• 在冷凝过程中,大多数铸造合金都要减少体积 • 自由收缩会产生缩孔和缩松,使铸件无法使用
• 在球铁和灰铁中的石墨尽管最终会膨胀,但在相变过程,经 历收缩和膨胀,仍然会出现缩孔、缩松
• 至于有色金属如铝合金,其凝固区间的大小由成份确定
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补 缩
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冒口数量和补缩距离的估算
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• 补缩距离：板(宽:厚>5) ，杆(宽:厚<5) • 每个冒口的补缩距离是有限的,它受制于3个因素: E 在边,角和末端冷却速度快 A 靠近冒口处铸件冷却缓慢 添加冷铁在冒口之间或者在末端,补缩距离相应增加X1和X
减小冒口尺寸 冒口尺寸小使整体模具小 减少了冒口的金属用量 提高工艺出品率 由于压力低，降低了铸件表面粗糙度 降低了清理费用 减少了金属熔化量及相关处理费用
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冒口套的特点
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除了减少热损失，冒口套本身还有下列性能： • 高耐火度抵抗金属侵渗 • 不污染型砂和金属，易于铸件清理 • 装卸和运输不破损
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冒口套
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• 加套冒口的体积只有原来的25%。
砂冒口 模数 6.4cm 冒口体积:25.7dm3 发热冒口 模数 4.0cm 冒口体积: 6.3dm3
•模数扩展系数随冒口的品种、尺寸和形状而