最新冒口系统设计

Mc＝1.92cm
Mr=1.2Mc=2.3cm
查标准圆柱形暗冒口表：当Mr=2.38cm, 收缩 率为5％、每个暗冒口能补缩的最大铸件体积 为 4.1L （ 重 量 32kg ） 时 ， 冒 口 的 尺 寸 为 ￠ 120mm×188mm(h) (h=1.5d) 。 可 见 设 计一个冒口已经足够。
冒口系统设计
一、冒口的作用
为了使铸件在凝固的最后阶段得到补缩，防 止缩孔、缩松、裂纹、变形等产生，则在铸件上 设置冒口。
冒口－储备足量的液态金属，又可排气、集 渣。铸造合金凝固时，均产生体积收缩，凝固后 均会形成孔洞－缩孔、缩松。
三、冒口的设计原则 （一）设置冒口的必要性
（二）、冒口位置选择原则
（2）冒口要能根据设计的要求提供足够的 金属来补偿铸件的液态收缩，凝固收缩以及 由于型腔扩大而增加的体积。而且要力求铸 件的成品率高。
（3）冒口和铸件受补缩部位之间，要保持 一定的温度梯度和凝固梯度，以保证补缩通 道畅通。
（五）校验方向性（顺序）凝固和多冒口的 综合效果
由于冒口的有无及其位置、大小等将直接 影响铸件的温度场，从而影响凝固的进行状 态。此外，在多冒口的情况下还有可能发生 相互间的干扰。因此需要校验是否不产生缺 陷。
３－３冒口的设计及计算
以铸钢件冒口设计为主，凡实行顺序凝 固的一切合金铸件均适用。 冒口的设计： 凝固时间原则：模数法 几何关系原则：缩管法
热节圆法
（一）模数法
模数：体积和散热表面积的比值称模数
M=V/A 其中：M － 模数（m）；
V － 铸件体积（m3） A － 散热表面积（m2）
模数法：根据铸件凝固理论，铸件凝固时间决定于 它的体积和表面积的比值，即铸件的模数。M小的 铸件凝固时间短；M大的铸件凝固时间长，模数方 法计算冒口尺寸就是建立在模数的基础之上。
模数法基本原理：
１、按顺序凝固的基本条件，冒口凝固时间τr应 大于铸件被补缩部位的凝固时间τc。
已知：
2
c
M K
c c
2
r
M K
r r
式中：Mr, Mc － 为冒口、铸件的模数； Kr, Kc － 为冒口、铸件的凝固系数 ； Kr=Kc（一般情况下）
得：
2
2
Mr Kr
Mc Kc
如果考虑砂芯的影响，按照表３－３－３取 k＝1.5，则散热面积减小、相当于铸件厚度增 加。于是，重新计算铸件的体积和散热面积 （加大杆的厚度）
Mc=2.36cm
Mr=1.2Mc=2.83cm
查同一表得：冒口的尺寸 ￠150mm×225mm(h)。这个冒口可能偏大， 要通过试浇来选定。
（二）补缩液量法
(三) 热节圆法
实践中总结出，冒口尺寸相对于热节圆直径的比例 关系，即 热节圆法：以热节圆直径dy作为冒口计算的基本参数 的方法 计算（绘图）原理：
为了保证冒口比铸件晚凝固，一般取Mr ＝1.2Mc
Mr=1.2Mc＝2.35
查标准腰圆形冒口表：当收缩率＝５％、 Mr＝2.42cm、每个冒口能补缩最大铸 件体积＝4.8L（重量37kg）时冒口的尺 寸为
a=100mm,
b=200mm,
h=150mm(h=1.5a)。
2）轮毂冒口计算
把轮毂同样看成长方形杆，则
模数
② 计算冒口、冒口颈的模数
③ 确定冒口的形状和尺寸
④ 检查顺序凝固条件、补缩距离
⑤ 核验冒口补缩能力（按表）Vr－冒口体积；
εv－铸钢件的收缩率
M=(1-1.25)M’
M=(1-1.143)M’
M=(1-1.151)M’
计算实例：
ZG４５齿轮如图３－３－１７所示，其收缩率 约为５％
１）轮缘冒口计算 把轮缘看作长方形断面的杆，当在冒口之间不 采用冷铁时，大致需要设置三个冒口。在冒口 之间设置冷铁，可以只设二个冒口。 首先计算轮缘铸件部分的模数 Mc=Vc／Ac＝1.96
T -球体积应等铸件（被补缩部分） 的总体收缩容积。
即：
π16 d03=εVc
d 3 6Vc
0
Vc 铸件体积 ε 金属凝固体收缩率
ε值查表，然后计算出Vc，再通过d0计算公式求 出补缩球直径d0，最后用Dr公式求出冒口直径
Dr。
实际应用中，冒口高度大于冒口直径，取 Hr=(1.15 - 1.8)Dr
1 方向性（顺序）凝固，要使凝固进行方向超香 冒口
2 一般在热节上方，厚壁部分设置； 3 冒口应比铸件晚凝固，最后凝固才能补缩； 4 冒口在满足补缩条件下，尺寸尽量小， 5 防止裂纹产生，冒口不设在铸件应力集中处
（阻碍收缩），防止引起裂纹； 6 尽可能地将冒口设在方便和容易消除冒口残
根的地方； 7 冒口的补缩距离要大于冒口的有效补缩范围。
图3-3-8 平板铸件用冒口补缩时出现缩松区的情况 b-有效补缩区 c-冒口补缩区 e- 末端边角激冷区 f- 缩松区
（三）确定冒口的种类和类型
在选定冒口的种类和类型时要考虑设置冒 口的效果和造型及去除冒口时是否方便。图3 －13是常采用的几种冒口形式
（四）决定冒口的尺寸
（1）一般来说，冒口系统（冒口和冒口颈） 的凝固应晚于铸件的凝固。
(V cV rV e)V r
式中： Vc、Vr、Ve 铸件、冒口、型壁移动扩大的体积；
ε 金属液的收缩率 η 冒口补缩效率
结果：铸件模数（查表） → 按Mr＝1.2Mc 计算得出冒口的模数 → 再查表（）→ 分 别求出圆柱形、腰圆形（明冒口）或圆柱形按 冒口的尺寸
设计步骤：
① 将铸件划分几个补缩区，计算各区的铸件
假设： ① 铸件凝固层增长速度与冒口相等； ② 冒口内供补缩用金属液体积（缩孔体积）为
直径d0的球 所以，当冒口高度与直径相等时，铸件中最
大凝固层厚度为壁厚的一半。则冒口中凝固层 厚度也为铸件厚度的一半，因而冒口中缩孔球 直径d0等于冒口直径与铸件壁厚之差。
H T
d0 Dr
即 d0=Dr-T
则 Dr=T+d0
一般取 f＝1.2 则 Mr=f·Mc f 为冒口系数（f≥１）
对碳钢、低合金钢铸件，冒口、冒口颈和铸件模 数关系： 侧冒口 Mc:Mn:Mr=1:1.1:1.2 顶冒口 Mr=(1.2-1.0)Mc
内浇道通过冒口 Mc:Mn:Mr=1: (1-1.03) :1.2
２、冒口必须能提供足够的金属液以补偿铸件在凝固 结束前体收缩（包括型壁移动扩大的容积）故应满足：