冒口 冷铁设计

r r
2
riser head
凝固系数
cast
neck of riser head
模数小的铸件，凝固时间短，模数大的
铸件，凝固时间长，模数相同的铸件，凝固 时间相等或相近。
材料加工工程——铸造篇
对于普通冒口：Kc=Kn=Kr 对于碳钢铸件：
侧冒口：Mc:Mn:Mr=1:1.1:1.2 内浇道通过冒口：Mc:Mn:Mr=1:（1~1.03）:1.2
冒口的有效补缩距离 冒口作用区 中间区 应考虑冒口补缩和铸件末端冷却效应的联合 作用。掌握冒口补缩距离，可以合理地规定 大铸件冒口的间距和数量。
一般情况下，平行截面的板状、棒状钢 铸件冒口有效补缩距离为其厚度(T)的二倍， 如有末端效应则为厚度的四点五倍（4.5T）。
材料加工工程——铸造篇
③冒口的有效补缩的保证 利用冷铁和工艺补贴。
金属补贴
加热补贴
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3)补缩的过程 液态补缩为凝固初期的主要补缩方式。
重量补缩是紧跟液态补缩发生的固相在重 力下自动积聚的补缩方式。 第三阶段枝晶间补缩，对形成疏松缺陷有 直接影响。
固相补缩是最后阶段，对铸件外形收缩有 直接影响。
4)适用条件 适用于所有合金铸件。但通常用于铸型
刚度差的较厚铸铁件的生产。
见教材121页。
材料加工工程——铸造篇
几种常见几何体的模数计算公式
材料加工工程——铸造篇
材料加工工程——铸造篇
材料加工工程——铸造篇
材料加工工程——铸造篇
材料加工工程——铸造篇
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）
材料加工工程——铸造篇
材料加工工程——铸造篇
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。
材料加工工程——铸造篇
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。
适用于所有合金铸件的冒口称为通用冒口。
2通用冒口的补缩原理
材料加工工程——铸造篇
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 液态收缩和凝固补缩以及浇注 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，扩张角始终向着冒口。
材料加工工程——铸造篇
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依所在位置分 顶冒口 分类
普通冒口
依覆盖情况分
侧冒口 明冒口 暗冒口
压缩空气冒口
传统冒口
依加压方式分 发气压力冒口
大气压力冒口
冒口
保温发热冒口 发热冒口
特种冒口 依加热方式分 加氧冒口
铸铁件的实用冒口
煤气加热冒口 电弧加热冒口
直接实用冒口
易 割 冒 口 控制压力冒口
材料加工工程——铸造篇
④冒口应避免放在铸件上应力集中的部位， 注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免由于加大 热差造成铸件变形或开裂。
⑤冒口应尽量设置在方便 和容易清除冒口残根的地 方或尽量放在加工面上， 减少铸件不必要的加工或 修整。
⑥对于不同高度上的冒口， 应用冷铁使各个冒口的补 缩距离隔开。
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2)冒口的尺寸
2)补缩通道和有效补缩距离 ①冒口与铸件间的补缩通道
补缩通道：铸件凝固过程中， 冒口和铸件被补缩部位之间始 终保持着畅通的液态通道，称 为补缩通道。
补缩通道扩张角：铸件凝固过程 中液相线之间形成的向冒口方 向的扩张角称为补缩通道扩张
角，用 表示。
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②冒口的有效补缩距离
末端区 冒口有效补缩距离
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
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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）
模数
M K
c c
2
<
M K
n n
2 <
M K
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第三节 冒口、冷铁设计
一、冒口 冒口的概念 冒口是铸型内设置的一个储存金属液的空
腔。 冒口的作用 冒口的分类 常见冒口形式 冒口的设计
材料加工工程——铸造篇
冒口的作用
1)对于凝固温度范围宽，不产生集中缩孔的 合金，冒口的作用主要是排气和收集液流前 沿混有夹杂物或氧化膜的金属液。这种冒口 多置于内浇道的对面，其尺寸也不必太大。
冒口形式
明顶冒口
明侧冒口 暗顶冒口
暗侧冒口
发热（保温）冒口 压边冒口
大气压力冒口
易割冒口
整体冒口
材料加工工程——铸造篇
冒口设计
功能不同的冒口，其形式、大小和开 设位置均不相同。冒口的设计要充分考虑 铸造合金的性质和铸件的特点。
根据铸件的特点，冒口一般可分为通 用冒口和实用冒口。 1.通用冒口设计 1通用冒口的特点
顶冒口：Mr=（1~1.2）Mc 考虑到缩孔应完全在冒口内，有：
冒口的补缩效率
(V cV r)V eV r
金属的体收缩率
型壁移动而扩大的体积
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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Hale Waihona Puke Baidu口的个数 e)校核冒口的最大补缩能力 ③计算举例
材料加工工程——铸造篇
3通用冒口的设计 冒口的设计包括两个内容：一是确定位
置和数量，二是确定冒口的尺寸。 1)冒口的位置 ①冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。 ②冒口应设在铸件最高和最后凝固的部位， 同时必须采取措施形成向冒口方向的定向凝 固。 ③冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位。
材料加工工程——铸造篇
2)对于要求控制显微组织的铸件，冒口可以 收集液流前沿的过冷金属液，避免铸件上出 现过冷组织对。铸件进行补缩，防止产生 3)对于缩凝孔固、期缩间松体等积缺收陷缩，量同大时，提且高趋排向于形 成集中气缩、孔集的渣合等金效（果如，铸防钢止、产锰生黄气铜孔和、铝青 铜等）夹，渣冒等口缺的陷主。要作用是补偿铸件的液态 收缩和凝固收缩以得到致密的铸件。
特点：铸件工艺出品率高，冒口设计灵 活，去除冒口的费用少，但要求铸型强度高， 浇注温度范围严格，保证冒口颈冻结时间准 确，模数不易确定。