冒口设计参考

冒口设计
第一节冒口的种类及补缩原理
冒口(riser，feeder head)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。

1.冒口的种类>>
1.通用冒口(传统)>>
1.普通冒口>>
1.依位置分类>>
1.顶冒口
2.顶冒口
2.依顶部覆盖分类>>
1.顶冒口
2.顶冒口
2.特种冒口>>
1.依加压方式分>>
1.大气压力冒口
2.压缩空气冒口
3.发气压力冒口
2.依加热方式分>>
1.保温冒口
2.发热冒口
3.加氧冒口
4.电孤加热冒口、煤气加热冒口
3.易割冒口
2.铸铁件的实用冒口(均衡凝固)>>
1.直接实用冒口(浇注系统当冒口)
2.控制压力冒口
3.冒口无补缩
2.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
3.通用冒口补缩原理>>
1.基本条件>>
1.冒口凝固时间大于或等于铸件(被补缩部分)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
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
2.选择冒口位置的原则>>
1.冒口应就近设在铸件热节(hotspot)的上方或侧旁
2.冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。

对低处的热节增设
补贴或使用冷铁，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
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
3.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
1.铸钢件冒口的补缩距离
有色合金的冒口补缩距离
外冷铁的影响
补贴(padding)的应用
第二节铸钢件冒口的设计与计算
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。

1.模数法>>
A.基本原理>>
遵守顺序凝固的基本条件。

a.冒口的凝固时间τr应大于等于铸件被补缩部位的凝固
时间τc。

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
c.缩孔不致伸入铸件内。

A.铸件形状系数的影响
以Chvorinov公式为基础的模数法忽略了铸件形状对凝固时间的影响，而实际上，在其他条件（模数、合金、铸型等）相同时，球体件凝固时间最短，圆柱体次之，平板件最长。

这一结论已被铸件凝固传热计算证明。

铸件凸形表面的凝固层增长速度高于平面和凹形表面。

说明铸件形状对其凝固和补缩有影响。

铸件形状系数（shape coefficent）q又名周界商，定义为铸件体积Vc
与其模数Mc3之比值，即
q＝Vc/ Mc3 (3-5-7)
q值使铸件形状数量化，q值的大小表明了铸件形状的特征——形状越接近于简单的实心球体，q值越小；反之，铸件形状越接近展开的大平板，q值越大。

实心球体件q值最小，这时qmin=113。

而大平板件q值非常之大。

生产中铸件的q值多在113～5000范围内。

在其他条件相同时，q值大则冒口补缩效率高。

表3-5-7为保温冒口补缩效率η和铸件形状系数q的关系。

在设计和校核冒口时，q值大的铸件应选取冒口补缩效率的上限值。

C. 设计步骤
1.把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数Mc
2.计算冒口及颈的模数。

3.确定冒口形状和尺寸（应尽量采用标准系列的冒口尺
寸）。

4.检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道
是否畅通。

5.校核冒口补缩能力。

D. 铸件模数的计算
铸件结构有的简单，有的复杂。

复杂铸件总是由简单几何体与其相交节点所构成。

所以，只要掌握简单几何体和其相交节点的模数计算方法，对任何复杂铸件均可应用模数法计算出冒口尺寸。

各种热节点的模数计算方法：
1）测定热节中心和平板中心的凝固时间
设铸件平板壁厚为T，凝固时间为τ，热节中心处凝固时间为τj。

拟订工艺之前，要进行浇注试验测定其凝固时间，故应用较少。

2）热节圆当量板（或杆）法
把热节部位视为以热节圆直径为厚度的板或杆件，见表3-5-8。

3）用"一倍厚度法"求热节模数
如图3-5-16所示，温度测定试验表明，离热节处一倍壁厚以外的温度，基本与壁体的温度相同。

因此，以图示的阴影区作为计算热节模数的依据。

此外还有其他方法。

对于齿轮轮缘和辐板间形成的T形热节所进行的分析计算表明：一般情况下，一倍厚度法所得模数值稍大，热节圆当量杆法所得模数次之，用扣除散热面积法所得模数略小。

总的来说，用上述不同方法计算出的模数值相近，皆能满足工艺设计的精度要求。

举例：压实缸体铸钢件，简图如图3-5-17所示。

分区计算模数如下：缸底：直径φ400mm，侧面为非冷却面，可视为140mm的板件，M=d/2=7cm；帽状部分视为板件，厚100mm，M=5cm；缸体主壁部分：视为厚120mm的板件，M=6cm；上部平板部分：厚80mm，板件，M=4cm；φ120mm孔的四周部分：视为板件，厚80mm，M=4cm；热节：缸体主壁与斜壁相交处，热节圆φ180mm，视为厚180mm 的当量板，M=d/2=9cm。

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。

原理：补缩时冒口中的金属液不断进入铸件，冒口体积Vr和模数Mr逐渐减小。

相
对地，铸件体积Vc和模数Mc不断增大，理想的冒口设计应使补缩终了时的冒口模数和
铸件模数相等，即保证冒口和铸件凝固时间相同。

这样的冒口才是最节约的。

据此有（Vr－εVc）/Ar=（Vr－εVc）/Ac ε——合金的体收缩率； Ar、Ac——冒口、铸件补缩终了时的散热表面积。

对普通冒口；近似地认为
冒口散热表面积在补缩过程中无变化。

对不同形式的冒口，都可把冒口
体积和表面积化为冒口几何尺寸的函数。

例如，对圆柱形明冒口有： Vr=πBdr2/4，Ar=πdr2/ （B+1/4）。

B是冒口高度hr与直径dr之比（B=hr/dr）。

把上述关系代入（3-5-9）中
得 dr3－K1Mc dr2－K2Vc=0 （3-5-10） K1、K2——常数，与冒口形式和合金体收缩ε有关。

对圆柱形冒口 K1=4[（B+1/4）（1+ε）/B］，
K2=4ε/πB。

公式（3-5-10）就是计算冒口直径dr的三次方程。

3.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，依假定①，冒口中凝固层厚度也为铸件厚度之半，因而，冒口中缩孔球直径d0等于冒口直径与铸件厚度之差，见图3-5-18。

d0=Dr-T Dr=T+d0 （3-5-11）式中 Dr——冒口直径； T——铸件壁厚。

该方法还认为：直径为d0的球体积应等于铸件（被补缩部分）的总体收缩容积。

应当说明，理论上，冒口中补缩球的体积应包括冒口本身的体收缩容积，而式（3-5-12）中未计入此值，可见这种计算方法，从假定到推算都是很粗略、有一
定误差的。

但实际应用中冒口高度都大于其直径，故安全系数足够大，补偿了计算的误差。

根据一些工厂实践，使用效果良好，简单易算。

3.比例法>>
比例法是在分析、统计大量工艺资料的基础上，总结出的冒口尺寸经验确定法。

我国各地工厂根据长期实践经验，总结归纳出冒口各种尺寸相对于热节圆直径的比例关系，汇编成各种冒口尺寸计算的图表。

详见有关手册。

比例法简单易行，广为采用。

现以常见的轮形铸钢件（如齿轮、车轮、皮带轮、摩擦轮和飞轮等）为例，介绍用比例法确定冒口尺寸的方法、步骤（见图3-5-19）。

1.热节圆直径dy的确定
根据零件图尺寸，加上加工余量和铸造收缩率作图（最好按1：1），量出或算出热节圆直径dy（应考虑砂尖角效应）。

2.按比例确定轮缘冒口尺寸
（1）冒口补贴按下列经验比例关系确定 d1=（1.3～1.5）dy R1=R 件+dy+（1～3）mm R2=（0.5～1）dy δ=5～15mm （2）冒口尺寸用下述比例关系计算：暗冒口宽 B=（2.2～2.5）dy 明冒口宽 B=（1.8～2.0）dy 冒口长 A=（1.5～1.8）B （3）冒口补缩距离L=4dy，当两冒口之间距离超过此值时，应放冷铁或设水平补贴。

3.轮毂冒口尺寸
（1）轮毂补贴依下列比例关系确定，轮毂补贴比轮缘补贴略小。

d1=（1.1～1.3）dy r的值待d1值确定后，按图作出。

（2）冒口尺寸当轮毂较小时用一个冒口。

冒口直径D=φ2－（15～20）mm，φ2是轮毂外径。

冒口高度 H=（2～2.5）d1+r
当轮毂直径较大，需要设两个或更多的冒口才比较节约时，冒口尺寸应按轮缘冒口的确定方法计算。

由于各地区、各工厂的生产条件不同，所给出的经验比例也不完全一致。

参照应用时要注意生产条件、铸件类型、合金成分等条件尽量一致。

3.铸件工艺出品率的校核>>
经过长期的生产统计，各种铸钢件的工艺出品率如表3-5-10所示，可供校核之用。

计算出的铸件工艺出品率若大于表3-5-10中的数值，说明所设计的冒口可能偏小；反之，可能偏大。

应用普通冒口时，应视不同情况加以调整。

采用比较简便的冒口计算方法时，容易出现偏差。

显然，采用补缩效率高的冒口类型会导致高的工艺出品率。

表3-5-9中的数据并非不许超越的。

可以预料，随着技术进步和生产管理水平的提高，铸件的工艺出品率会逐渐提高的。

上述四种冒口计算法中，比例法使用最简便，但比例系数范围较宽，需要丰富的实践经验才能准确地选择比例系数。

相对地，模数法比较科学。

除此之外，有关文献还介绍了其他计算法，均可供设计中参考。

第三节铸铁件实用冒口的设计
一、铸铁的体收缩
灰铸铁、蠕墨铸铁和球墨铸铁在凝固过程中，由于析出石墨而体积膨胀，且膨胀的大小、出现的早晚，均受冶金质量和冷却速度的影响，因而有别于其他合金。

以球铁为代表，其凝固过程可分为：一次收缩（primary contraction）、体积膨胀（volume expansion）和二次收缩（secondry contraction）等三阶段（见图3-5-20）。

特点为：
1）在凝固完毕前要经历一次（液态）收缩、体积膨胀和二次收缩过程。

2）一次收缩、体积膨胀和二次收缩的大小并非确定值，而是在很大范围内变化。

液态体收缩系数为（0.016～0.0245）×10-2/℃，体积膨胀量为3%～6%。

球铁凝固期出现的体积膨胀，许多文献中称为"石墨化膨胀"或"缩前膨胀"，但也有人认为不单纯是因奥氏体－石墨共晶转变引起的。

其一，体积膨胀温度开始的温度可高于共晶温度；其二，对石墨化膨胀所作的计算表明，每析出1%质量的石墨，铸铁体积增大0.89%～0.95%。

而实验数据表明，每析出1%质量的石墨，铸铁体积增大约2%。

因而认为体积膨胀还与气体析出有关
影响铸铁的一次收缩、体积膨胀和二次收缩的大小、进程的主要因素是冶金质量、冷却速度和化学成分。

1.冶金质量的影响
冶金质量好的铸铁，在同样化学成分、冷却速度下，液态收缩、体积膨胀和二次收缩值都小，因而形成缩孔、缩松和铸件胀大变形的倾向小，容易获得健全的铸件。

设计冒口时要密切注意现场铁液的冶金质量，它可以用试样的石墨球数来评定：从25.4mm厚（M=0.79cm）的Y形试样上取样作金相检查，以1mm2面积上的石墨球数为准，即当球数>150个/mm2评为冶金质量"好"，90～150个/mm2为“中”，<90个/mm2为"差"。

还需注意影响冶金质量的其他因素，这些因素是：
（1）炉料的组成及品质高炉新生铁最佳，废钢次之，回炉料最差。

新生铁本身的品质优或劣，对收缩、膨胀特性影响很大。

（2）炉型经验表明，用冲天炉最佳，其次为反射炉、无芯感应炉，电弧炉最差。

（3）铁液的停留时间铁液停留时间长，温度高（超过1500℃），降低冶金质量。

（4）孕育孕育效果好，则有利于冶金质量。

2.冷却速度的影响
研究表明：对CE=3.80%～3.84%、ωSi/ωc=0.46～0.52的亚共晶铸铁，冷却速度3℃/min（与测定平衡图时的冷却速度相近），冷却后奥氏体数量为20.5%（体积分数）（与用平衡图计算结果相近）。

当把该铸铁的冷却速度提高到200℃/min时（与直径30mm球试样的干砂型冷却条件相当），对应初生奥氏体枝晶数量占44.6%（体积分数）。

这和平衡状态相比，初生奥氏体数量增大到2.2倍，显然这会增加灰铸铁共晶前的体收缩。

冷却速度越大，铸铁的液态收缩、体积膨胀和二次收缩值也越大。

在砂型铸造条件下，铸件冷却速度主要取决于铸件模数。

对小模数的薄壁件，例如
Mc<2.5cm，就应安放冒口补缩。

相反，大模数铸件，Mc≥2.5cm，凝固时间长、降温慢，对补缩要求低，创造适当工艺条件，甚至可用无冒口工艺。

3.化学成分的影响
碳、硅含量对球铁件缩松的影响如图3-5-21所示。

虚线方块示出常用的碳硅范围，高于3.9+ωSi /7线的区域为致密区。

可见碳量对消除球铁件的缩松比硅的作用强7倍之多。

二、实用冒口设计法
实用冒口（applied risering）设计法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压力，实现自补缩，更有利于克服缩松缺陷。

实用冒口的工艺出品率高，铸件品质好，成本低。

它比通用冒口更实用。

实用冒口的种类及适用范围（以球铁为代表）如下所列。

（一）直接实用冒口（包括浇注系统当冒口）
1.基本原理
安放冒口是为了补给铸件的液态（一次）收缩，当液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈及时冻结。

在刚性好的高强度铸型内，铸铁的共晶膨胀形成内压，迫使液体流向缩孔、缩松形成之处，这样就可预防铸件于凝固期内部出现真空度，从而避免了缩孔、缩松缺陷。

这种冒口又称为压力冒口。

图3-5-22示出：铸件模数大，则膨胀压力高。

在同样模数下：球铁比灰铸铁的膨胀压力高。

一个试验指出：强度很高的湿型，其抗压强度约为0.6MPa，模数为1cm的球铁件的膨胀内压就超过了其承压能力。

对灰铸铁件，相应的模数为1.5cm。

对于一般湿型铸造而言，只有很薄的铸件，球铁件模数小于0.48cm；灰铁件模数小于0.75cm，才适宜采用直接实用冒口。

为了避免铸件膨胀压力超
过铸型的承压能力而导致铸件胀大变形，产生缩松，要求采用干型、自硬型等高强度铸型。

2.冒口和冒口颈
（1）冒口体积在平衡状态下，近似地认为铸铁的共晶温度是1150℃。

对于共晶成分的铸铁液，从浇注温度tp冷却到共晶温度的体收缩率ε液，可用下式表示ε液=｛α液｝℃（｛tp｝/℃-1150）=（90+30×4.3）（｛tp｝/℃－1150）×10-6（3-5-15）对于碳当量CE＝3.6的低碳铸铁，共晶前设先析出约30%（体积分数）的奥氏体，液态铁向奥氏体转变体收缩率为3%，这样就增加了30%×3%=0.9%的体收缩率。

从浇注温度（tp）冷却到共晶温度的体收缩率依下式计算：ε液=（90+30×3.6）（｛tp｝/℃-1150）×10-6+0.9×10-2 （3-5-16）用上面二式得出的铸铁液态收缩率ε液和浇注温度tp、碳当量CE的关系如图3-5-23所示。

此图所提供的数据是平衡状态的，而生产中不会出现平衡状态，铁液中的石墨质点，实际上在液态就存在并长大，发生体积膨胀；其次，在充型期间，铸件表层会形成薄的固体层，也会导致共晶膨胀。

另一方面，随着冷却速度加快，会有大量初生奥氏体析出，从而加大了液态收缩。

冒口体积比铸件所需补缩的铁水量要大些。

特别要注意：冒口的有效体积是高于铸件最高点水平面的那部分冒口体积，只有这部分铁液才能对铸件进行补缩。

了更好地发挥直接实用冒口的补缩作用，推荐采用大气压力冒口的形式，在冒口顶部放置大气压力砂芯或造型时做出锥顶砂。

（2）冒口颈的计算原则是：铸件液态收缩结束或共晶膨胀开始时刻，使冒口颈及时冻结，为计算简便，设铸件形体简单，只有一个模数Ms。

对于形状简单的铸件，关键模数容易确定。

对于复杂铸件，判断哪一部分作为关键部分困难了。

这时应绘制模数－体积份额图，这可有助于判定关键部分。

关键部分应满足的条件是：它本身的体积膨胀量能抵偿所有更厚部分的液态收缩量，直到比它厚的部分开始膨胀为止。

关键部分的膨胀和比它厚的部分的液态收缩只有同时发生，且是相互关联的，才可能相互抵偿。

这也表示，更厚的部分也可以满足关键部分的要求。

由于直接实用冒口只补给铸件的液态收缩，有效补缩距离是无限的，因此用一个冒口可以带两个或更多模数不等的冒口颈。

冒口颈的位置，可选在最关键部分或更厚的任何部分上。

冒口设在最高部位能节约金属。

3.用浇注系统当冒口
对于薄壁的铸铁件，冒口颈很小，可用浇注系统兼起直接实用冒口的作用，内浇道依冒口颈计算，超过铸件最高点水平面的浇口杯和直浇道部分实质上就是冒口。

由于湿型的承压能力所限，确定球铁件的模数小于等于0.48cm时，灰铸铁件模数小于0.75mm时，适宜采用浇注系统当冒口。

理论上，所有铸件都能用浇注系统当冒口，但当铸件较厚时把冒口和浇口分开，工艺出品率将提高。

仍用图3-5-24确定冒口颈（内浇道）的模数。

但要注意浇温的控制，太冷的铁液浇注后常会导致液态收缩缺陷——集中缩孔或表面缩凹。

图3-5-24上的浇注温度应代表浇注后型内的金属温度。

当浇注厚大件时，浇注温度和浇完后型内金属温度并无太大差别；而浇注薄小件时，浇注温度和浇完后型内铁液温度有显著不同。

因此，应以最低的浇注温度选择内浇道的模数。

经验证明：薄小的石墨铸铁件中很少发现缩松，当用湿型时也如此。

这与凝固时铸件截面上温度梯度大、更倾向于层状凝固方式有关。

浇注系统当冒口的例子见图3-5-26，球铁件的壁厚9.5mm，关键模数0.475cm，内浇道模数0.4cm，浇温1320℃。

4.直接实用冒口的优缺点
主要优点：
l）铸件工艺出品率高。

2）冒口位置便于选择，冒口颈可很长。

3）冒口便于去除，花费少。

主要缺点：
l）要求铸型强度高。

模数超过0.48cm的球铁件，要求使用高强度铸型，如干型、自硬砂型和v法砂型等。

2）要求严格控制浇注温度范围，±25℃。

保证冒口颈冻结时间准确。

3）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。

如果生产条件较好，铸件形状简单，或铸件批量大，能克服上述缺点，则应用直接实用冒口能获得较大的经济效益。

（二）控制压力冒口
l.基本原理
控制压力冒口适于在湿型中铸造Mc<2.5cm的球墨铸铁件。

示意图见图3-5-27。

安放冒口补给铸件的液态收缩，在共晶膨胀初期冒口颈畅通，可使铸件内部铁液回填冒口以释放"压力"。

控制回填程度使铸件内建立适中的内压用来克服二次收缩缺陷——缩松。

从而达到既无缩孔、缩松，又能避免铸件胀大变形。

这种冒口又叫"释压冒口"。

控制压力冒口的机理如图3-5-28所示。

图中B、C、D三条比体积温度曲线分别代表三种铸件的体积变化。

现以D曲线为例说明如下：Cs段表示铸件二次收缩的大小。

为克服二次收缩缺陷，须控制铁液的回填程度，使铸件内保留的共晶膨胀应大于Cs。

若向冒口的回填终止过早，即低于Z区下限，则铸件内保留的膨胀压力过大，超出了湿型的承载能力，会导致铸件胀大变形，而且内部可能有缩松存在；若回填终止过晚，高于Z区的上限，铸件保留的膨胀不足（<Cs），则不能消除二次收缩缺陷。

因此，控制压力冒口就是要把铸件的保留膨胀量控制在（Cs+Z/2）±Z/2的合适范围内，以（Cs+Z/2）为冒口回填的终止目标。

明冒口只能用冒口颈尺寸来控制，浇注温度、冶金质量等因素的波动都可以使控制失败，因而不可靠；单用暗冒口容积控制时，须注意浇注温度不超过图4-5-28中的T0。

浇温高于T0时，由于液态收缩增大，暗冒口不能被回填满，无法建立内压力，也会导致控制失败。

双重控制法也应重视浇温和冶金质量，由于生产因素波动，当冒口先冻结时，会出现暗冒口未被回填满的情况。

冶金质量好的铁液（见图3-5-28中的B曲线），二次收缩Cs小，扩大了Z区，并且不会使铸件胀大变形，容易实现压力控制。

2.设计方法
（1）冒口和冒口颈
试验表明，控制压力冒口的模数主要与铸件厚大部分的模数（Ms）和冶金质量有关。

当冶金质量好时，取下限；反之则应取上限；平常情况下，应依两条曲线的中间点决定冒口模数。

冒口应靠近铸件厚大部位安置，以暗冒口为宜。

依所确定的模数决定冒口尺寸，依冒口有效体积——高于铸件制高点水平面的冒口体积，大于铸件所需补缩体积加以校核。

采用短冒口颈。

冒口颈的模数依下式确定Mn=0.67Mr （3-5-22）冒口颈的形状可选用圆形、正方形或矩形。

（2）冒口的补缩距离
与传统冒口的补缩概念不同，控制压力冒口的补缩距离，不是表明由冒口把铁液输送到铸件的凝固部位，而是表明由凝固部位向冒口回填铁液，能输送多大距离。

该距离与铁液冶金质量和铸件模数密切相关，如图3-5-31所示。

冶金质量好，模数大，输送距离也大。

输送距离达不到的部位，铸件内膨胀压力过高，将导致型壁塑性变形，使铸件胀大变形，内部却可能存在缩松。

灰铸铁比球铁倾向于层状凝固，铁液输送距离较球铁大（参见图3-5-8）。

（3）冒口的位置和数目
冒口应安放在模数大的部位。

复杂铸件可依铁液输送距离和模数－体积份额图决定冒口位置及数目。

（4）其他经验
1）尽量采用内浇道通过边冒口的引入方式。

2）采用大气压力暗冒口为宜。

3）采用扁薄内浇道，长度至少为厚度的4倍。

要求浇注后迅速凝固，促使冒口中快速形成大缩孔，以便容纳回填铁液。

4）要求快浇。

5）宜高温浇注。

要求浇温在1371～1427℃±25℃。

6）希望采用冶金质量好的铁液。

7）适用于湿砂中铸造模数M=0.48～2.5cm的球铁件，M=0.75～2.ocm的灰铁件，要求铸型硬度应大于85。

是应用最为广泛的冒口。

（三）无冒口补缩法的应用条件
无冒口铸造是令人感兴趣的高经济效益的方法，只要球铁冶金质量高，铸件模数大，采用低温浇注和紧固的铸型，就能保证浇注型内的铁液，从一开始就膨胀，从而避免了收缩缺陷——缩孔的可能性，因而无需冒口。

尽管以后的共晶膨胀率较小，但因为模数大，即铸件壁厚大，仍可以得到很高的膨胀内压（高达5MPa），在坚固的铸型内，足以克服二次收缩缺陷。

从现代观点看，球墨铸
铁件的无冒口铸造是一种可靠的方法，应大力提倡。

在生产中要认真满足下列应用条件：
1）要求铁液的冶金质量好。

2）球铁件的平均模数应在2.5cm以上。

当铁液冶金质量非常好时，模数比2.5cm小的铸件也能成功地应用无冒口工艺。

3）使用强度高、刚性大的铸型，可用干型、自硬砂型、水泥砂型等铸型。

上下箱之间要用机械法（螺栓、卡钩等）牢靠地锁紧。

4）要低温浇注，浇温控制在1300～1350℃。

5）要求快浇，防止铸型顶部被过分地烘烤和减少膨胀的损失。

6）采用小的扁薄内浇道，分散引入金属。

每个内浇道的断面积不超过15mm×60mm。

希望尽早凝固完，以促使铸件内部尽快建立压力。

7）设明出气孔，直径20mm，相距1m，均匀布置。

生产中容易出现工艺条件的某种偏差，为了更安全、可靠，可以采用一个小的顶暗冒口，质量可不超过浇注质量的2%，通常称为安全冒口。

其作用仅是为弥补工艺条件的偏差，以防万一，当铁液呈现轻微的液态收缩时可以补给，避免铸件上表面凹陷。

在膨胀期，它会被回填满。

这仍属于无冒口补缩范畴。

三、铸铁件的均衡凝固技术
均衡凝固技术既强调用冒口进行补缩，又强调利用石墨化膨胀的自补缩作用。

1.均衡凝固（proportional solidification）的定义
铸铁液冷却时产生体积收缩，凝固时因析出石墨又发生体积膨胀，膨胀可以抵消一部分收缩。

均衡凝固技术就是利用收缩和膨胀的动态叠加，采取工艺措施，使单位时间的收缩与补缩、收缩与膨胀按比例进行的一种凝固原则，可以理解为有限的顺序凝固。

2.均衡凝固的工艺原则
1）铸铁（灰铸铁、球铁和蠕铁）件的体收缩率是不确定的，不仅与化学成分、浇注温度有关，还和铸件大小、结构、壁厚、铸型种类、浇注工艺方案有关。

2）越是薄小件越要强调补缩。

厚大件补缩要求低。

3）铸铁件的冒口不必晚于铸件凝固，冒口模数可以小于铸件模数。

应充分利用石墨化膨胀的自补缩条件。

4）冒口不应放在铸件热节点上。

要靠近热节以利补缩；又要离开热节，以减少冒口对铸件的热干扰。

这是均衡凝固的技术关键之一。

5）开设浇冒口时，要避免在浇冒口和铸件接触处形成接触热节。