第五章__冒口设计
第五章 冒口设计
5.补贴的应用
为了实现顺序性凝固和增强补贴效果,铸造工艺人员 在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为补贴 （增肉）。冒口附近有热节或铸 件尺寸超过冒口补贴距离时， 利用补贴可造成向冒口的补 贴通道，实现补缩。应用补 贴可消除铸件下部热节处的 缩孔，还可延长补缩距离， 减少冒口数目。
补贴分类：
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。
一.模数法
1.模数的定义
在铸件材质、铸型性质和浇注条件确定之后，铸件的凝 固时间主要决定于铸件的结构形状和尺寸。而千差万别的铸 件形体，对凝固时间的影响主要表现在铸件体积和表面积的 关系上。铸件体积愈大，则金属液愈多，它所包含的热量也 愈多，凝固时间就长。铸件体积相等，液体金属的重量及所 含的热量就相等，如果铸件的结构不一样，则散热表面积就 不相等。显然，表面积愈大，散热就愈快，凝固时间愈短； 反之，表面积愈小，凝固时间就愈长。
第五章
冒口设计
第一节 冒口的种类及补缩原理
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件的 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。
一、冒口的种类
顶冒口 依位置分 普通冒口 侧冒口 明冒口 暗冒口
依顶部覆盖分
通用冒口 （传统）
依加压方式分
特种冒口
冒口 依加热方式分 易割冒口
r
式中: Mr、Mc—分别为冒口模数和铸件模数； Kr、Kc—冒口、铸件的凝固系数。 对于普通冒口，Kr=Kc，因而上式可写成Mr= f Mc 式中 f —冒口的安全系数，f≥1。
在冒口补给铸件的过程中，冒口中的金属逐渐减少，顶面形成 缩孔使散热表面积增大，因而冒口模数不断减小；铸件模数由 于得到炽热的金属液的补充，模数相对地有所增大。根据试 验，冒口模数相对减小值约为原始模数的17%，一般取安全 系数f=1.2。安全系数过大，将使冒口尺寸增大，浪费金属， 加重铸件热裂和偏析倾向。 对于碳钢、低合金钢铸件，其冒口、冒口颈和铸件的模数 关系应符合下列关系。 对于侧冒口 Mc：Mn：Mr=1：1.1：1.2 （3-5-3） 内浇道通过冒口 Mc：Mn：Mr=1：（1～1.03）：1.2 （3-5-4） 对于顶冒口 Mr=（1.2～1）Mc （3-5-5） Mn---为冒口颈的模数。
可锻铸铁件冒口设计
可锻铸铁件冒口设计铸铁是一种常用的材料，广泛应用于制造行业。
在铸铁制品的生产中，冒口设计是至关重要的，它直接影响到产品质量和加工成本。
正确的冒口设计可以有效地避免缺陷的产生，提高产品的成形质量，同时也可以降低后续加工的难度和成本。
本文将介绍可锻铸铁件冒口设计的相关知识，并提出一种合理的冒口设计方案。
一、可锻铸铁件的特点可锻铸铁是一种含碳量较高的铸铁材料，其强度和硬度较高，具有较好的可锻性，适用于锻造和精密加工。
可锻铸铁件通常用于制造汽车零部件、机械零件等需要高强度和耐磨性的工件。
由于可锻铸铁的成分和性能特点，其在铸造过程中对冒口设计有着特殊的要求。
二、冒口设计原则1.冒口位置：冒口应设置在可锻铸铁件的最高点，以便将浮渣和气泡排除。
通常情况下，冒口位置应位于铸件的上部，离毛口处一定距离。
2.冒口形状：冒口应设计成易于开启和清理的形状，避免产生断口和裂纹。
常见的冒口形状有圆形、方形和椭圆形等，根据铸件的形状和结构来选择合适的冒口形状。
3.冒口尺寸：冒口的尺寸应根据铸件的大小和结构来确定，通常情况下，冒口的面积越大，排气和排渣效果越好。
但是也要避免过大的冒口导致浪费材料和增加加工成本。
4.冒口数量：根据可锻铸铁件的结构和复杂程度，确定冒口的数量和位置。
通常情况下，大型和复杂结构的铸件需要设置多个冒口，以确保浇注材料充分进入铸型腔。
5.冒口连接：冒口应与铸件的毛口连接，以确保铸注产物的完整性和一致性。
冒口的连接处应设计成光滑和密封的结构，避免产生漏料和漏底等问题。
三、可锻铸铁件冒口设计方案针对可锻铸铁件的特点和冒口设计原则，提出一种合理的冒口设计方案：1. 冒口位置：冒口设置在铸件的最高点，离毛口处约5-10mm，以便排气和排渣。
冒口位置应经过精确计算和模拟，确保冒口的位置准确无误。
2.冒口形状：冒口设计为圆形或椭圆形，便于开启和清理。
冒口的形状应光滑和密封，减少产生断口和裂纹的可能性。
3.冒口尺寸：根据铸件的大小和结构确定冒口的尺寸，通常情况下，冒口的直径或长宽比应为1:3-1:5、冒口尺寸的选择应考虑到浇注材料的流动性和铸件的充实度。
冒口
Vf Vr (Vr VC )
根据平方根定律有
Mr r Kr Mc c Kc
2
2
又根据模数等于体积除以散热表面积得基 本概念，对于铸件有
Mc
(Vc Vc )
Ac
பைடு நூலகம்
对于冒口，由上面分析可知，决定其凝固时 间得体积因素V=Vf，至于散热表面积则随凝 固得进行而增大，与Vf相对应取冒口凝固终 了得散热表面积为A=Af，则
c. 冒口和铸件受补缩部位之间要保持一定的 温度梯度，以保证补缩通道的畅通。
2. 冒口设计方法及冒口方程式 利用计算机计算铸件冒口尺寸，比较合适的方 法是三次方程法。用该方法推导冒口方程式如 下： 根据补缩要求，冒口的凝固时间应大于或等于 受补缩部位的凝固时间，若用 r 、c 分别表 示冒口和铸件被补缩部位的凝固时间，则有：
式中 数； 数；
求得上述三次方程中各参数之后，即可用牛 顿诒代法求解方程。
Cc , c , c
Cr , r , r
－－铸件周围介质的参
－－冒口周围介质的参
3. 保温冒口的影响
保温冒口通常采用蓄热系数非常小的材料制 成。当时用保温冒口时，降低了冒口的散热，相 当于冒口有效冷却表面减小，引起冒口模数系数 的变化。 设a和b分别为使用保温材料后，冒口侧面和 顶面散热面积降低系数，则加保温材料后冒口的 模数变为
最迟的，冒口的设置的部位应使凝固的顺序 朝着冒口。
b 冒口的有效补缩距离－－冒口中液体不能供 给太远的部位，只限制在冒口周围的某些范 围内。在确定冒口的位置和个数之前，应先 考虑液体金属能供给的有效范围。
c 去除冒口的方便程度－－为了降低清理工序 的成本，希望将冒口设置在容易去除的部位。
铸钢冒口的设计
铸钢冒口设计
1. 设计步骤：确定冒口的安放位置
初步确定冒口数量
划分每个冒口的补缩区域，选择冒口类型
计算冒口的具体尺寸
2. 冒口计算方法：模数法＋比例法+补缩液量法
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。
2 ）计算步骤
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。
3）确定铸钢件体收缩率
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）
使冒口根部直径大于铸件被补缩处热节圆直径或壁厚，再以冒口根部直径来确定其他尺寸。
查表步骤：
1）选取比例系数c（先按铸件结构选择冒口类型，再选比例系数）；
2）确定冒口高度（根据直径D确定）；
3）确定每个冒口长度或冒口个数（根据冒口延伸度确定）。
三铸件工艺出品率的校核
铸件重量
工艺出品率＝
铸件重量＋浇铸系统重
量＋冒口重量
表4-7 说明校核方法。
采用普通冒口时，冒口尺寸可根据表中数值进行验算和调整，即将冒口重量代入计算后，若工艺出品率低于表中数值，则冒口尺寸偏大，可适当减小冒口高度；若高于表中数值，则应加大冒口尺寸或增加冒口个数。
四冒口计算举例
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.。
铸造工艺学冒口设计
铸造工艺学是一门 研究金属材料成型 规律和工艺方法的 科学
铸造工艺学涉及到 金属材料的性能、 组织结构、成分和 加工方法等方面
铸造工艺学是机械 制造领域中重要的 分支之一
铸造工艺学在汽车 、航空航天、能源 等领域有着广泛的 应用
铸造工艺学的研究对象和内容
添加标题
研究对象：铸造工艺学是研究铸造生产过程及其相关技术的一门学科，包括铸造材料、铸造设备、铸造工 艺等方面的内容。
置，以获得最佳补缩效果
注意浇注温度对冒口的影响
浇注温度过低可能导致冒口 补缩不足，产生缩孔、缩松 等缺陷
合适的浇注温度需要根据合 金种类、铸件结构、浇注系
统等因素固，影响补缩效果
在实际生产中，可以通过调 整浇注温度来优化冒口设计，
提高铸件质量
注意浇注时间对冒口的影响
优化冒口位置： 将冒口设置在 铸件的非重要 部位或应力集 中区域，以减 少后续加工或 修复工作量。
考虑环保因素： 选择环保型冒 口材料，减少 废弃物对环境 的影响，降低
处理成本。
05 冒口设计的具体方法
确定冒口的位置
确定冒口的位置：根据铸件的结构和尺寸，选择合适的冒口位置，以保证铸件的质量和生产效 率。
球墨铸铁材质的冒口设计实例
材质特性：球墨铸 铁具有高强度、高 韧性、耐磨性等特 点
冒口设计原则：根 据铸造工艺要求， 确定冒口的位置、 大小和形状
实例分析：以某实 际生产中的球墨铸 铁零件为例，详细 介绍冒口的设计过 程和优化方案
效果评估：通过对 比分析，阐述优化 后的冒口设计对提 高铸件质量、降低 废品率等方面的作 用
添加 标题
壁厚对冒口尺寸的影响：壁厚越大，需要的 冒口体积也越大，以补偿铸件凝固过程中的 收缩。
铸铁件冒口设计.
5 冒口个数（均衡段的个数）
均衡段 冒口位置
均衡段
6 无冒口铸造工艺
无冒口铸造的本质是浇口当冒口
7 浇口当冒口补缩工艺
（1）补缩模型
（2）浇注系统流通效应：金属液流
过、通过直浇道、横浇道、内浇道 时，周围的型砂被加热，凝固时间 延长的热效应。为此，小的浇注系 统模数可以有长的凝固时间。流通 效应系数推荐为： f直浇道流通效应系数=0.70~0.80 f横浇道流通效应系数=0.75~0.85 f内浇道流通效应系数=0.35~0.40
10 铸铁件冒口系列
1989年国家科委成都均衡凝固推广班
谢 谢！
铸造技术杂志社祝会议圆满成功
提高铸造企业工艺水平和铸件品质
提高中国铸件在国际市场上的竞争力
Qm=
G Mc3
（2）球铁件收缩时间分数
Pc=
1.0 e
(0.65Mc+0.01Qm)
3 冒口体模数MR MR=f1f2f3Mc
f1 ——冒口平衡系数 取f1=1.2
f2 ——收缩模数系数 f2=√Pc f3 ——冒口压力系数 f3=1.1~1.3
4 冒口颈模数MN
MN=fp.f2.f4 Mc
（3）直浇道模数 MZ MZ=f直.f1f2f3Mc
f1 ——冒口平衡系数 取f1=1.2
f2 ——收缩模数系数 f3 ——冒口压力系数 f3=1.1-1.3 f直浇道流通效应系数=0.70-0.80
（4）横浇道模数 Mh
Mh=f横.f2.Mc
f2 ——收缩模数系数 f横浇道流通效应系数=0.75~0.85
（5）内浇道模数Mn Mn=f内f2.f4Mc
冒口系统设计
冒口系统设计一﹑冒口设计1. 冒口设计的基本原则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凝固收缩，补缩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。
对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩松的合金铸件，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2. 冒口设计的基本内容1）冒口的种类和形状（1)冒口的种类⎧⎧⎧⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎩⎩⎪⎧⎧⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎩⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎩⎩顶冒口依位置分侧冒口贴边冒口普通冒口明冒口依顶部覆盖分暗冒口大气压力冒口依加压方式分压缩空气冒口通用冒口（传统）发气压力冒口保温冒口发热冒口特种冒口依加热方式分加氧冒口电弧加热冒口，煤气加热冒口易割冒口直接实用冒口（浇注系统当铸铁件的实用冒口（均衡凝固）⎧⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎪⎧⎪⎪⎨⎪⎪⎪⎩⎩冒口）控制压力冒口冒口无补缩 图1 冒口分类（2）冒口的形状常用的冒口有球形、圆柱形、长方体形、腰圆柱形等。
对于具体铸件，冒口形状的选择主要应考虑以下几方面:a）球形 b)球顶圆柱形 c）圆柱形 d）腰圆柱形（明） e）腰圆柱形（暗）图2 常用的冒口形状①冒口的补缩效果: 冒口的形状不同，补缩效果也不同，常用冒口模数（M）的大小来评定冒口的补缩效果(M=冒口体积/冒口散热面积)，在冒口体积相同的情况下，球形冒口的散热面积最小，模数最大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果，依次为圆柱形，长方体形等。
②铸件被补缩部位的结构情祝: 冒口形状的选泽还要考虑铸件被补缩部位的结构形状和造型工艺是否方便。
铸造冒口、冷铁与铸肋
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。
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
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汇报人：
铸造工艺学冒口设计方案
铸造工艺学冒口设计方案引言铸造作为一种重要的制造工艺，在工业领域中得到广泛应用。
冒口设计是决定铸件质量的关键要素之一。
合理的冒口设计可以提高铸件的质量，减少缺陷率，提高生产效率。
本文将介绍铸造工艺学中的冒口设计方案。
冒口设计的基本原则冒口设计的基本原则是确保铸液顺利进入铸型腔体，并使气体和杂质得以排出，同时避免冒口产生不良缺陷。
以下是冒口设计的基本原则：1.冒口应位于铸件最后凝固的部位，以避免冒口残留在最终铸件中。
2.冒口位置应选择在铸件上部，以利于铸液的顺利流入铸型腔体。
3.冒口的形状应考虑冷却过程中的热传递和凝固规律，以避免冷挤缩并保证铸件的凝固完整性。
4.冒口尺寸应根据铸件的大小和冷却速率进行合理的选择。
冒口设计的步骤进行冒口设计时，需要按照以下步骤进行：1.确定铸件的凝固模式：根据铸件的形状和材料特性，确定铸件的凝固模式，例如自上而下凝固、自下而上凝固等。
2.确定冒口位置：根据铸件的凝固模式和形状，选择冒口位置，使冒口尽量位于铸件的上部，以利于铸液的顺利流入铸型腔体。
3.确定冒口形状：根据铸件的形状和凝固规律，选择合适的冒口形状，例如斗形冒口、圆形冒口等。
4.确定冒口尺寸：根据铸件的大小和冷却速率，选择合理的冒口尺寸，以确保铸液足够流动，并使冷却过程中的缩孔最小化。
冒口设计的优化方法为了进一步提高冒口设计的准确性和效果，可以采用以下优化方法：1.模拟计算：利用铸造工艺学软件进行模拟计算，通过模拟铸造过程，预测冒口设计的效果，以减少试验次数和成本。
2.经验参数法：根据类似铸件的经验参数，选择合适的冒口尺寸和形状。
3.图形化分析法：通过绘制铸件的凝固曲线和冷却曲线，分析冒口设计的合理性，并进行必要的调整和优化。
结论冒口设计是铸造工艺学中的重要环节，对铸件的质量和生产效率具有直接的影响。
合理的冒口设计可以提高铸件的质量，减少缺陷率。
在冒口设计过程中，需要根据铸件的凝固模式、形状和材料特性，选择合适的冒口位置、形状和尺寸。
材料成型技术-铸造四(冒口设计)
一、冒口的作用
由于冒口的设计不当所造成的缺陷主要有缩孔和 由于冒口的设计不当所造成的缺陷主要有缩孔和 缩松。 缩松。缩孔和缩松的存在减少了铸件的有效受力 面积，降低了铸件的强度。 面积，降低了铸件的强度。特别是隐藏在铸件内 部的缩孔，对质量要求高， 部的缩孔，对质量要求高，机械加工量大的铸件 危险很大，有些要求耐压的铸件， 危险很大，有些要求耐压的铸件，因缩孔的存在 经受不住液体的压力而发生渗漏现象 以致报废。 发生渗漏现象， 经受不住液体的压力而发生渗漏现象，以致报废。 冒口的作用： 2.冒口的作用： 冒口的主要作用是补缩铸件 补缩铸件; 1)冒口的主要作用是补缩铸件; 此外还有出气和集渣的作用。 出气和集渣的作用 2)此外还有出气和集渣的作用。
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 ， 为板件， 杆形与板形的区别 ： 宽厚比大于4 小于4 的为杆件。 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， 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= b=4 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， 少一个散热端面 ， 有效补缩距离稍小一些 ， 对 板形b= b=4 同样地， 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： 口之间的有效补缩距离分别为：
二 、冒口的种类及位置
3、冒口的位置： 冒口的位置： 冒口的位置设置不当， 冒口的位置设置不当 ， 就不能有效的消除缩孔和 缩松，有时还会引起裂纹等铸造缺陷。 缩松，有时还会引起裂纹等铸造缺陷。 在确定浇注位置时就应考虑冒口的位置， 在确定浇注位置时就应考虑冒口的位置 ， 应以下面的 基本原则确定冒口的位置： 基本原则确定冒口的位置： 1）冒口应尽量放在铸件补 缩部分的上部或热节点的旁边。 缩部分的上部或热节点的旁边。 2）冒口应放置在铸件最高 最厚的部位， 最厚的部位，以便利用金属液 的自重力补缩。 的自重力补缩。
铸钢件冒口的设计示范
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。
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
第五章 冒口工艺及出气孔
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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6 铸造工艺卡
1）铸造工艺卡的概念
铸造工艺卡是体现工艺设计及操作要求的 重要技术文件，主要以表格形式表示，必要 时并附以简图。
2）砂型铸造工艺卡格式与内容
内容应包括各工序的重要工艺参数、操作 要点、所使用的主要设备、工装以及工时单 耗等。
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冒口形状的选择主要考虑以下两个方面：
1）冒口的补缩效果 球形冒口补缩效果最好；其 他冒口的补缩效果，依次为圆柱形、长方体形等
2）生产的操作方便 况，造型起模方便
铸件被补缩部位的结构情
2 冒口尺寸的确定
借助于模数法、比例法和补缩液量法等设计冒 口并确定尺寸
8
5.4 通用冒口的设计及计算
1 设计方法 常用模数法和比例法等设计冒口。
2
5.3 冒口设计的主要内容 5.3.1 冒口设计的主要内容 1 冒口的位置和有效补缩距离 2 冒口的尺寸与形状及数量 5.3.2 冒口位置的选择原则 1 尽可能设置在铸件热节的上方或侧旁 2 尽量设置在铸件最高、最厚的部位 3 避免设在铸件重要的、受力大的部位 4 不要设在铸造应力集中处 5 尽可能设置在便于清理冒口残根或铸件加工表面上 6 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件
第五章 冒口、冷铁及出气孔
5.1 冒口的作用与要求
1 作用 补缩 ，排气、集渣和调节铸件温度分布
重力浇铸冒口设计原则
重力浇铸冒口设计原则
一、重力浇铸冒口设计原则
1、设计原则一，冒口口径与该浇铸品体积大小成正比；
2、设计原则二，根据浇注金属的匀流性来设定冒口口径大小；
3、设计原则三，根据型腔设置封嘴结构来控制流动；
4、设计原则四，根据型腔及其在重力浇铸情形下流动的物理特性，在出口处留有合理的返回缺口；
5、设计原则五，划定均匀的流动路径，减少流体的变换；
6、设计原则六，在可行的前提下，增加出口流量，以提高浇注硬度和颗粒形状；
7、设计原则七，改善浇注金属与体表接触区域的擦拭现象，提高成型质量。
二、重力浇铸冒口控制措施
1、采取合理的浇铸尺寸：适当加大铸件的尺寸，可以相应的增大冒口的口径，
降低流速爆胀现象及引起的短伤；
2、采用充分的控制口防范方式：设计控制口的深度，可以防止流体的过勉，同时改善浇注金属与表面接触状况，消除类熔件弯曲，瘤子和口边牙等缺陷；
3、保证足够的透明率：口径必须保证一定的宽度，以便金属熔池能够得到足够的转化率，从而改善熔体流动与重力浇铸工艺；
4、采用调整型口以及粉末冲料：这种冲料方式可以改善出口式浇铸的低龋容许标准，提高材料的质量；
5、采取预熔备料方式：为最好的粘结效果，预熔备料是有必要的，通过预熔备料可使金属表面活化，因此可以增强金属的粘结能力；
6、确定合理的填充方式：将流体填充到模料中时，必须采取一定的填充方式（机械填充或空气推动填充），以确保金属熔池在流入模料之前能在冒口处扩大以裹填充料底，以保证质量。
铸件浇冒口设计原则
铸件浇冒口设计原则1. 引言铸件浇冒口设计是铸造工艺中至关重要的一环，它直接影响到铸件的质量和性能。
合理的浇冒口设计可以保证铸件的完整性和均匀性，减少缺陷的产生，提高生产效率和产品质量。
本文将介绍铸件浇冒口设计的原则和方法。
2. 浇冒口的作用浇冒口是铸造过程中用来引导和控制熔融金属流动的通道，它的作用主要有以下几个方面： - 引导熔融金属流入模腔，填充整个模腔； - 隔离气体和杂质，防止其进入模腔； - 提供热量，保持熔融金属的温度； - 方便浇注和冷却。
3. 浇冒口设计原则3.1 浇冒口的位置浇冒口的位置应根据铸件的形状、尺寸和结构特点进行合理选择。
一般来说，应将浇冒口设置在铸件上部或侧部，尽量避免将浇冒口设置在底部，以防止底部产生缺陷。
同时，还应考虑浇注过程中金属液的流动方向，使其能够顺利填充整个模腔。
3.2 浇冒口的形状和尺寸浇冒口的形状和尺寸直接影响到熔融金属的流动和铸件的凝固过程。
一般来说，浇冒口的形状应尽量简单，避免过于复杂，以便于制作和清理。
浇冒口的尺寸应根据铸件的体积和冷却速度进行合理确定，以保证熔融金属在浇注过程中能够顺利流动，并在凝固过程中提供足够的热量。
3.3 浇冒口与模腔的连接方式浇冒口与模腔的连接方式应能够保证熔融金属的顺利流动，并避免产生二次气体和杂质。
常用的连接方式有直接连接、斜坡连接和弯道连接等，具体选择应根据铸件的形状和尺寸进行合理决策。
3.4 浇冒口的数量和布局浇冒口的数量和布局应根据铸件的形状和结构特点进行合理设计。
一般来说，对于大型铸件，应设置多个浇冒口，以保证熔融金属能够均匀地填充整个模腔；对于尺寸较小的铸件，可以考虑设置单个浇冒口。
同时，还应注意浇冒口的布局，避免产生过多的焊缝和应力集中。
3.5 浇冒口的排气和除渣在浇注过程中，熔融金属中会存在气体和杂质，因此浇冒口的设计应考虑到排气和除渣的问题。
一般来说，可以在浇冒口附近设置排气孔和除渣孔，以便及时排除气体和杂质，保证铸件的质量。
第五章__冒口工艺及出气孔
3 灰铸铁件实用冒口（内压控制冒口）设计 1）实用冒口设计的基本原理
冒口主要补偿液态收缩，冒口颈在铸件发生共晶石 墨化膨胀前适时凝固，使铸件形成一个封闭系统，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，从而消除缩孔和缩松缺陷。 2）实用冒口适用范围
1）按补贴的设置方向 垂直补贴和水平补贴
2）按补贴所用的材质 贴和保温补贴。
金属补贴、加热补贴、发热补
3 补贴的类型的选择及尺寸的确定
金属补贴尽可能少用，加热补贴仅用于铸钢件的生 产。水平补贴最大长度为冒口模数的4.7倍。补贴的尺寸 可通过查阅图表和作图法获得。
5.3.5 冒口形状与尺寸的确定 1 冒口形状的选择
3 特种冒口设计
铸钢件常用特种冒口主要有大气压力冒口、发热冒 口和保温冒口。
1）大气压力冒口 采用透气砂芯向冒口中导气
（1）砂芯位置与结构；（2）砂芯尺寸和结构；（3）砂 芯配方
2）发热冒口 采用发热材料作冒口套，顶部采用发热 剂的冒口
（1）发热材料选择；（2）冒口套最小壁厚；（3）隔离 层厚度和排气孔；（4）模数法确定冒口尺寸
1）铸钢件冒口的补缩距离 ① 水平补缩有效距离 ②垂直补缩有效高度 2）铸铁件冒口的补缩距离 灰铸铁件，球墨铸铁件 3）有色合金冒口的补缩距离 取决于合金种类及牌号 铜合金（锡青铜、磷青铜和黄铜），铝合金
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4 工艺条件对冒口补缩距离的影响 1）冷铁对冒口补缩距离的影响
增大冒口的有效补缩距离 2）析出气体压力与冒口补缩压力对冒口补缩距离的影响
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。
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第一节 冒口的种类及补缩原理
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件的 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。
一、冒口的种类
冒口
普通冒口
顶冒口 依位置分 侧冒口
明冒口 依顶部覆盖分
暗冒口
通用冒口 （传统）
特种冒口
依加压方式分
扩张角φ1与φ2
结果表明，冒口区长度和末端区长度都随铸件厚度增大 而增加，且随截面的宽厚比减少而减少。说明薄壁件比厚壁 件更难于消除轴线缩松 ，而杆件比板件补缩难度大。
阶梯形铸钢件冒口补缩距离比板形件的大（见图3-5-7）。 冒口的垂直补缩距离至少等于冒口的水平补缩距离。
2.铸铁件通用冒口的补缩距离பைடு நூலகம்
合金种类
锡锌青铜 Sn8%,Zn4%
锰铁黄铜 Cu55%,Mn3%Fe1
% 铝铁青铜 Al9%,Fe4%
铸件形状 板件 杆件
板件
板件
末端区长 4T 10T
5T
5.5T
冒口区长 0
2.5T 3T
补缩距离 4T 10T
7.5T
8.5T
离数据见表3-5-2。 据另外资料， 黄铜冒口的补缩距离为 5～9T（T——铸件壁厚），铝青铜和锰青铜的冒口补缩距 离为5～8T。
用多边形布置多块外冷铁的方法可以大大延长冷铁末 端区的长度，如图3-5-10所示，因采用多边外冷铁，铸件 只用一个冒口。外冷铁之间的距离为0.5～1倍于冷铁的长 度。图下部示出其等温线分布。
5.补贴的应用
为了实现顺序性凝固和增强补贴效果,铸造工艺人员 在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为补贴 （增肉）。冒口附近有热节或铸 件尺寸超过冒口补贴距离时， 利用补贴可造成向冒口的补 贴通道，实现补缩。应用补 贴可消除铸件下部热节处的 缩孔，还可延长补缩距离， 减少冒口数目。
二、通用冒口补缩原理
（一）基本条件
通用冒口适用于所有合金铸件，它遵循顺序凝固的 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，冒口的被补缩部位之间存在补缩通道，
扩张角向着冒口。 为实现顺序凝固，要注意冒口位置的选择，冒口有
效补缩距离是否足够，并充分利用补贴和冷铁的作用。
（二）选择冒口位置的原则
1. 冒口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。对 低处的热节增设补贴或 使用冷铁（见图3-5-2） 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 止组织粗大降低强度。
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 （图3-5-3）。
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
（图3-5-4）。
（三）冒口有效补缩距离的确定
88.9
133.4 165.1 228.6
可锻铸铁冒口的补缩距离为4～4.5倍壁厚。
3.有色合金冒口补缩距离
锡青铜和磷青铜合金凝固范围一般较宽，呈糊状凝固 特性，冒口的有效补缩距离短，易出现分散缩松；无锡青 铜和黄铜一般凝固范围窄，其冒口补缩距离大。铜合金冒 口的补缩距。
表3-5-2 铜合金冒口的补缩距离(mm)
共晶型铝合金的冒口补缩距离为4.5T； 非共晶型铝合 金的冒口补缩距离位T。这种铝合金中，对于Ｗsi≈7%、 Ｗcu≈4%的成分，无法测出冒口补缩距离（等于零），剖 开铸件，断面上均匀出现不同程度的缩松。这与合金的糊状 凝固特性、密度小和导热快有关。
4.外冷铁的影响
试验证明，在两个冒口之间安放冷铁，相当于在铸件中 间增加了激冷端，使冷铁两端向着两个冒口方向的温度梯度 扩大，形成两个冷铁末端区，显著地增大了冒口的有效补缩 距离，如图3-5-9所示。当把冷铁置于板或杆件末端时, 会 使铸件的末端区长度略有增加。
依加热方式分 易割冒口
大气压力冒口
压缩空气冒口
发气压力冒口
保温冒口 发热冒口 加氧冒口 电弧加热冒口、煤气加热冒口
直接实用冒口（浇注系统当冒口）
铸铁件的实用冒 控制压力冒口 口（均衡凝固） 冒口无补偿
冒口的种类有圆柱形、球顶圆柱形、长（腰）圆 柱
形、球形及扁球形等多种。图3-5-1为常用冒口种类。
灰铸铁件通用冒口的补缩距离如图3-5-8所示。高牌 号灰铸铁的共晶度低，结晶温度范围宽，共晶转变前析出奥 氏体阻碍补缩，故冒口补缩距离较小。
球墨铸铁具有糊状凝固特性，采用通用冒口补缩效果较差。 应指出：只在用湿型或壳型铸造较厚的球铁件时才有必
要使用传统的冒口补缩。这是由于铸型刚度差，无法充分利 用石墨化共晶膨胀压力来克服缩松。球铁冒口的补缩距离参 看表3-5-1中数据。
冒口有效补缩距离=冒口作用区与末端区长度之 和。
它是确定冒口数目的依据。
有效补缩距离与铸件结构、合金成分、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
碳钢铸件的冒口补缩距离如图3-5-5所示。更精确的 数据可依图3-5-6曲线查出。这些曲线是用Wc=0.2%～ 0.3%的碳铸钢件的试验取得的。(注意有效补缩距离)
补贴分类：
依在铸件上的位置，补贴又分为垂直补贴和水平补贴。 水平补贴（图3-5-12）的最大长度为冒口模数的4.7倍， I-I端面处的补贴模数M1=ab/[2（a+b-c）]应按照冒口 颈模数计算。
I-I端面
垂直补贴的尺寸可依照图3-5-13确定。 该图是对板型碳钢铸件进行顶注、立浇试验，后经过X光透 视检查而总结出来的关系曲线—补贴厚度a和铸件壁高H， 厚度T之间的关系曲线。（断面板型件—宽厚比＞5：1）
表3-5-1 球铁冒口的补缩距离(mm)
铸件壁厚
6.35 12.70 15.86 19.05 25.40
38.10 50.80
水平壁厚
湿型
湿型
湿型
31.75
101.6～ 114.3
101.6
88.9
127.0
101.6～ 127.0
139.7～ 152.4
114.3 228.6
127.0
垂直补贴 壳型