铸铁件冒口设计.
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。
精密铸造铸件工艺及浇冒口系统设计
第六章铸件工艺设计第一节概述为了生产优质而价廉的包模铸件，做好工艺设计是十分重要的。
在做工艺设计之前，首先要考虑选用包模铸造工艺生产时，在质量、工艺和经济方面的几个问题。
1.铸件质量的可靠性对于铸件质量上的要求，一般是包括两个方面，一是保证技术要求的尺寸精度、几何精度和表面光洁度，二是保证机械性能和其它工作性能等内在质量方面的要求。
包模铸造具有少切削、无切削的突出优点。
近年来，由于冶金技术、制模、制壳材料和工艺以及检测技术等方面的发展，包模铸件的外部和内在质量不断提高，所以它的应用范围愈来愈广。
不少锻件、焊接件、冲压件和切削加工件，都可以用熔模铸造方法生产。
这对于节约机械加工工时和费用，节约金属材料，提高劳动生产率和降低成本都具有很大意义。
但是，熔模铸造生产的铸件，由于冶金质量、热型浇注引起的晶粒粗大、表面脱碳以及内部缩松等方面的原因，铸件的机械性能(尤其是塑性)，还存在一些缺陷。
对于某些受力大和气密性要求高的铸件，采用包模铸造时，应充分考虑零件在产品上的作用和性能要求，以确保其使用可靠。
有些结构件改用包模铸造生产时，必须考虑原用合金的铸造性能是否能满足零件的质量要求，否则就需要更改材质。
2.生产工艺上的可能性和简易性熔模铸造虽然可以铸造形状十分复杂的、加工量甚少甚至不加工的零件，但零件的材质、结构形状、尺寸大小和重量等，必须符合熔模铸造本身的工艺要求。
如铸件最小壁厚、最大重量、最大平面面积、最小孔槽以及精度和光洁度要求等，都要考虑到工艺上的可能性和简易性。
3.经济上的合理性采用包模铸造在经济上是否合理，要从多方面考虑。
按每公斤的价格来说，包模铸件与同类型锻件相近甚至还高些，但是由于大幅度减少了加工量，因而零件最终成本还是低的。
但也有些零件，可以利用机械化程度较高的方法生产，例如用自动机床高速加工、精密锻造、冷挤压、压力铸造等等，这时，用包模铸造法生产在经济上的优越性就不一定显著，甚至成本还可能高一些，所以在这种情况下，就不一定选用这种方法了。
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。
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。
球墨铸铁浇冒口系统设计的关键 (一)
球磨铸铁浇冒口设计的关键第一部分浇流道系统设计1.0浇流道系统设计1.1要求快速浇铸：使充型过程中温度损失最小使冶金学性能衰减最小使氧化物最少清洁浇铸：避免浇铸过程中产生炉渣（浮渣）设计的经济性：使铸件产量最大化1.2关键组成：所示的所有组成部分要求炉渣缺陷最小化1.3规划考虑设计基本设计：优化对铸件的空间利用；冒口设计方法的选择；设置分型面以最小化对模芯的需求；铸件设置在上模中；平稳填充；简单对称的设计系统；同一铸件使用相同的浇冒口；可能的话，在多个铸件上使用一个冒口；在分型面上给浇冒口系统留下足够的空间；具体设计如下：1.4阻流阀的作用定义：阻流阀是浇道系统中一块横截面积，它决定充型时间有两个正确的位置设置阻流阀，因此有两个基本的浇道系统：在简单的浇注系统中，1）阻流阀位于流道和浇口的连接处。
2）阻流阀位于直浇道与横浇道的连接处。
1.5 选择浇流系统类型在浇口-横浇道系统中，铸件分别被一个或多个阻流阀或浇口阻挡。
在直浇道-横浇道系统中，很可能几个铸件共用一个阻流阀。
使用直浇道-横浇道系统在一个模具里生产大量小型件，这是不切实际的对每个铸件分别设置阻流阀（阻流阀尺寸非常小），极大的依赖于模具技术及浇注温度大部分情况下是使用浇口-横浇道系统浇口-横浇道系统与直浇道-横浇道系统特点的结合形成混合系统。
这通常用在要求运输铁水到复杂的铸件型腔的流道系统中。
1.6摩擦并非直浇道顶部所有铁水的潜能都可以转换为铸造型腔中的机械能随着铁水与型腔内壁的撞击和铁水之间的撞击，一些潜能损失在摩擦上由于摩擦造成的损失，延长了模型填充时间，必须考虑何时计算阻流阀截面积和浇铸时间。
选择fr，摩擦损失因子，作为能量损失的估计值对于薄壁平板：fr—0.2对于厚重立方体：fr---0.81.7浇铸时间尽可能快的符合人们的能力及生产例程推荐的浇注时间：非常近似的指导，铸件质量+冒口质量1.8阻流阀的横截面积对总的浇铸质量选择最快的实际浇铸时间（t,sec.）选择合适的fr值确定总的浇铸体积/阻气阀（V）V是所有铸件及冒口，特定阻流阀的下游之和体积=质量/密度液态铸铁，密度=0.25磅/立方英尺或0.007KG/cm3Determine effective ferrostatic head in sprue (H.)确定铸件在上模中的高度（b.）根据Torricelli，铁水在阻流阀的流速当铸件完全处在下模，当铸件完全位于上模，当铸件位于上模和下模中，可以从下面的图谱中，选择合适的Ac图谱数据基于平均上模高度（依铸造不同而变化）。
铸件中冒口
冒口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，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。
铸铁件冒口定量设计课件
（4）横浇道模数 Mh
Mh=f横.f2.Mc
f横=0.75~0.85 f2 ——收缩模数系数 Mc ——铸件模数 根据横浇道模数Mh，求出横浇道尺寸
10 浇注系统充填与补缩一体化设计
（1）充填设计（保证浇注时间，大流量，平稳 洁净，有合理的流态，可控的流动路径）
（2）补缩设计（足够的补缩时间和补缩量） （3）取二者较大者,再核算 （4）给出二者都满足的尺寸
（5）内浇道模数Mn
Mn=f内f2.f4Mc f内=0.35~0.40 f2 ——收缩模数系数 f4 ——冒口颈长度系数 f4=0.8~1.0 Mc ——铸件模数 根据内浇道模数Mn，求出内浇道尺寸
11 铸铁件冒口系列
12 结论
（1）冒口位置不要放在铸件的几何热节上； （2）冒口颈 短、 厚、 宽。 （3）铸铁件收缩时间分数，流通效应系数对
提高中国铸件在国际市场上 的竞争力
谢谢
Qm= G Mc3
3 铸铁件均衡凝固冒口设计方法
（1）收缩模数计算法（3f法） （2）查表法 （3）分段比例查表法
4 收缩模数计算法（3 f法）
（1）冒口体模数MR MR=f1f2f3Mc
f1 ——冒口平衡系数 f2 ——收缩模数系数 f3 ——冒口压力系数 Mc ——铸件模数
取f1=1.2 f2=√P f3=1.1~1.3
冒口，冒口颈大小的影响显著。 （4）无冒口铸造的本质是浇注系统当冒口。
均衡凝固技术1988年获 国家科技进步二等奖
1989年国家科委成都均衡凝固推广班
谢谢
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《铸造技术》杂志 电话/传真: 即时联系： Email:
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提高铸造企业工艺水平和 铸件品质
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。
熔模铸件冒口当量热节设计法
熔模铸件冒口当量热节设计法熔模铸件的冒口是指连接熔化金属与铸件之间的通道，其作用是让金属在冷却过程中有足够的时间与铸型材料交换热量，以防止铸件出现缩孔、气孔等缺陷。
当然，冒口还可以作为铸件的入口，使金属液顺利流入铸型中。
因此，冒口设计的好坏对铸件的成形质量起着至关重要的作用。
熔模铸件冒口当量热节设计法是一种常用的冒口设计方法，其核心思想是建立一个等效的热节模型，通过计算这个模型的最小截面积来确定冒口的设计尺寸。
具体步骤如下：
1. 确定铸件的凝固收缩量和引起收缩的金属液量。
2. 根据铸件的几何形状和大小，确定冒口底部的面积。
3. 假设冒口底部的面积上方的金属液在冷却过程中达到了和凝固铸件相同的温度，建立等效热节模型。
4. 根据等效热节模型计算出最小截面积，即为合理的冒口设计尺寸。
5. 检查冒口的位置和形状是否合适，需满足金属液能够顺利流入铸型而不引起攻角、涡流等不良现象。
总之，熔模铸件冒口当量热节设计法是一种基于热力学原理的设计方法，可以有效避免因冒口设计不当而导致的铸件缺陷问题。
球墨铸铁件冒口设计
2．控制压力冒口（又称释压冒口）
特点：利用部分共晶膨胀量来补偿铸件的凝固收缩 浇注结束，冒口补给铸件的冒口以释放“压力”
应用合理的冒口颈尺寸或一定的暗冒口容积控制回 填程度使铸件内建立适中的内压来克服凝固收缩， 从而获得既无缩孔、缩松又能避免胀大变形的铸件
M颈M冒 （㎝）
图4-40 M冒和M件的关系图 1—冶金质量差 2—冶金质量好
图4-41 需要补缩金属液量和铸件模数的关系 VT—设置冒口部位铸件或热节体积 VC—铸件需补缩体积
（2）冒口的补缩距离 指由凝固部位向冒口
输送回填铁液的距离 与铁水的冶金质量和
铸件的模数密切相关
图4-42 铁液输送距离和冶金质量及铸件模数的关系 1—冶金质量好 2—冶金质量中等 3—冶金质量很差
口体积，只有这部分金属液才能对铸件起补缩作用
冒口有效体积依铸件液态 收缩体积而定，一般比铸件 所需补缩的铁液量大
共晶成分的铸铁，冒口有 效体积取铸件体积的5%
碳当量低的铸件，冒口有 效体积取铸件体积的6%
图4-36 铸铁的ε—t浇曲线 ε—液态体收缩率 t浇—浇注温度
1—CE=4.3% 2—CE=3.6%
冒口颈模数M颈的确定：
M颈t浇 t浇 1111550cl0M件(cm )
式中 M颈 ——冒口颈模数（cm） M件——设置冒口部位的铸件模数（cm） t浇——浇注温度（℃） c ——铁液比热容，c与铁液温度有关，在 1150～1350℃范围内，c为835～963 J/(kg·℃) l ——铸铁结晶潜热为（193～247）×103J/kg
实用冒口的工艺出品率高，铸件质量好，更实用
原理：利用冒口来补缩铸件的液态收缩，而当液态收缩
冒口有效体积依铸件液态收缩体积而定，一般比铸件所需补缩的铁液量大
板类铸铁件的冒口设计
缩得不 到液态金属的补缩所形成 的，通 常发生 在铸件最后凝固 的部位 。在板类铸件的冒Ｅ设计 中，通 常采用 中部使用一个较 ｌ 大的冒 口来实现对整个铸件 的补缩 ，但实践证 明 ，采用这种工 艺生产 的铸件 ，其中心部位 出现疏松缩孔 和晶粒粗大等缺陷的 几率较高 ，为此 ，应根据合金 的凝 固特性与铸件 的结构特点来
－‘ ・‘ ・‘ ・ ・ ・ ・ － ・ ・ ・‘ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・‘ － － ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ ‘ － ‘ ‘ ‘ －
１ 前言
铸件 中的缩孔和疏 松是凝 固过程 中的液态 收缩和凝 固收
否发生疏松 ， 取决 于收缩和膨胀 的体积变化叠加结果 ， 这种缩胀 相抵的作用 ， 就是铸铁 件的 自补 缩。但就整个铸件而言 ， 由于壁 厚差异 和各个 区域散热条件不 同， 某个 区域 ， 在 浇注后前期 因温 度降低 产生 的液态收缩 ， 和初生奥氏体析 出产生的凝固收缩 ， 不 能被凝 固时的石 墨化膨胀相抵 ，只能靠 冒 Ｅ或 附近的热铁水补 ｌ
板类铸铁件的冒口设计
王振京 张银海 （ 河北机电职业技术学院， 台 ０４ ４ ） 邢 ５０ ８
Ｄｅ ｉｎＱ ｅ ｄ ｒｉ ｐａ ｅｉ ｎｃ ｓｉｇ ｓｇ ｆ ｅ ｅ ｌｎ ｏ ａ ｔ ｓ ｆ ｎ ｒ ｎ ＷＡ ＧＺ ｅ ｊ ｇ Ｈ Ｎ ｉ ｈｉ Ｈ ｂｉｎｔｕｅ ｆ ｃｉｅｙＥｅｔ ｉ， ｉｇ ｉ ５０ ８Ｃ ｉａ Ｎ ｈｎ－ｉ ，Ｚ Ａ ＧＹｎ— ａ （ ｅｅＩｓｔｔｏ ｈｎｒ ｌｃ ｃｙＸｎｔ ４４ ， ｈｎ ） ｎ ｉ Ｍａ ｒｔ ａ０
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中图分 类号 ： Ｇ ４ Ｔ ２
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
2 冒口位置的选择原则
① 在热节的上方或侧旁；
② 尽量在铸件最高、最厚部位， 低处热结设补贴或冷铁；
③不应设在铸件最重要、受力 大的部位；
④ 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；
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，外观好；
可锻铸铁：补缩距离为4-4.5T。
3）有色合金的冒口补缩距离 铜合金见表。
锡青铜、磷青铜：糊状凝固，有效补缩距离短，易出现 分散缩松。
无锡青铜和黄铜：凝固范围窄，补缩距离大。黄铜5-9T。 铝、锰青铜5-8T。
共晶型铝合金：4.5T。 非共晶型的铝合金：2T。
4）外冷铁对补缩距 离的影响
在两个冒口间放冷铁， 形成两个末端区，显著 增加有效补缩距离。 端 部放冷铁延长末端区。
冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在金属冷却和 凝固过程中，补给金属液，从而防止缩孔、缩松的形成， 同时还有集渣和排气的作用。
习惯上 ，把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。
8.1.1 冒口的种类和形状
顶冒口
1 按工艺冒口分为
依位置分
侧(边)冒口
普通冒口
明冒口
依顶部覆盖
暗冒口
通用冒口
大气压力冒口
依加压方式
ε=5% m补=548kg 1）计算模数M件铸件体积
V=[π（63²-33²）ˣ43/（4ˣ2）]=48607.2cm² 铸件的表面积=两个平面+两个侧面+上下端面 A=[(63-33)ˣ43+ π(63+33)ˣ43/2+ π（63²-33²）]/4=10031.76 M件=V/A=48607.2/10031.76=4.85 ≈5cm （2）计算冒口模数
铸铁件浇冒口系统的设计与应用
铸铁件浇冒口系统的设计与应用
首先，浇冒口系统是指在铸铁件的铸造过程中，为了保证熔化
金属顺利注入模具而设置的出口通道。
浇冒口系统的设计必须考虑
到熔化金属的流动性、凝固过程中的收缩等因素，以确保最终铸件
的质量和完整性。
在浇冒口系统的设计中，首先需要考虑到铸件的形状和尺寸，
以确定最佳的浇注方式和位置。
其次，还需要考虑到熔化金属的流
动路径和速度，以避免气孔和夹杂物的产生。
此外，还需要考虑到
浇口的大小和形状，以确保熔化金属能够顺利注入模具，并在凝固
过程中得到充分的供应。
在实际应用中，合理设计的浇冒口系统可以有效地提高铸铁件
的质量和生产效率。
通过优化浇冒口系统的设计，可以减少铸件内
部的缺陷，提高其力学性能和表面质量，从而降低后续加工的成本
和工时。
此外，合理设计的浇冒口系统还可以减少熔化金属的浪费，提高生产的资源利用率。
总之，铸铁件浇冒口系统的设计与应用对于铸造工艺的成功至
关重要。
通过科学合理的设计和精心的应用，可以有效地提高铸铁件的质量和生产效率，从而为工业生产带来更大的价值和效益。
浅谈球墨铸铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项
的冒口和冷铁的的设计优劣也深深影响着其品质的好坏。
设计的好既可以减少冒口，提高球墨铸铁件优良率，也可以直接降低生产成本，促进经济效益的提升。
因此为实现以上效果,我们必须要了解冒口和冷铁的作用以及设计过程中需注意的问题!球墨铸铁件冒口的作用：在铸件成形过程中提供由于体积变化而需要补缩的金属液体，以防止在铸件中出现收缩类型的缺陷.冷铁的作用：1）加快铸件热节部分的冷却速度，使铸件趋于同时凝固，有利于防止铸件的变形或出现裂纹，并有可能减少偏析.2)与冒口配合使用,使铸件局部区域冷却加速,强化了铸件方向性(顺序）凝固的条件，有利于冒口补缩和扩大冒口补缩范围,这样,不仅有利于防止铸件产生缩松，缩块缺陷，还有可能减少冒口的数量或体积及补缩的斜度，提高球墨铸铁件工艺出品率.3)加快铸件某些特殊部位的冷却速度,以期达到提高铸件表面硬度和耐磨性、细化基体组织的目的。
4)在难于设置冒口或冒口不易于补缩到的部位防止冷铁以减少或防止出现缩松、缩孔.5）对球墨铸铁，用冷铁进行激冷可以增大铸件表面或中心的温度梯度,有利于提高石墨化膨胀的利用程度和提高冒口补缩效果.球墨铸铁的凝固方式为糊状凝固，我们在设计时考虑按此凝固方式进行设计，并且还需要做凝固模拟以验证我们所设计的工艺是否正确。
当然在考虑整个工艺时尽量考虑冒口和冷铁，将他们结合起来考虑。
因此在冷铁和冒口的设计中我们必须注意以下问题：冒口必需能传运足够的铁水以补偿收缩.液态收缩:高于TL温度：1，5%/100°C.固态收缩：0–2—5%,取决于铁水的冶金质量。
冒口必须能起作用:暗冒口必须有Williams芯子和气眼，明冒口必须有发热套。
冒口有一定的补缩距离，它取决于壁厚和铁水的冶金质量。
它可以是:水平补缩距离:10到2倍断面厚度,垂直补缩距离：15到4倍的断面厚度。
认识到球铁在与造型接触时会产生一个固体层是很重要的。
该层（2—3mm）对薄壁件比对厚壁件更为重要.冷铁决不能弥补铁水的缩松，它只会把这个缩松转移到其它区域。
3.4.3及3.4.4 铸钢及铸铁件冒口设计
3.4.3 铸钢件冒口设计与计算
四、铸件模数的计算
1. 正立方体
2. 圆柱体
3. 具有“无限大”尺寸的物
体 4. 圆筒壁 5. 交接立方体
3.4.3 铸钢件冒口设计与计算
四、铸件模数的计算
4. 圆筒壁
5. 交接立方体
6. 冒口颈的模数（riser neck）
铸钢件：Mn＞Mc 铸铁件：Mn＜Mc
选择圆柱形冒口，由标准冒口表查得冒口尺寸：
D=160mm，H=24mm 校核冒口个数： 估计冒口个数1000/（D+4.5a×2）≈1.6 ≈2 按两个冒口校核长度方向 4.5×50+4×50+4.5×50+2×160=970＜1000
增加一个冒口，按三个冒口校核 970+160+4×50=1330＞1000 宽度方向校核
4.5×50×2+160=610 ＞600
校核冒口最大补缩能力：
εv（Vr+Vc）=5%（100×60×5+π（16/2）2 ×24×3）
=2223（cm3）
Vrη=15 %π（16/2）2 ×24×3=2170 （cm3）
增大冒口尺寸，D=180mm
εv（Vr+Vc） = 2415 cm3 ＜Vrη=2746 cm3
有先有后，相互交错重叠，而铁水是相通的，这时膨胀、 收缩就可以叠加相抵，铸件表现出来的收缩实质上是胀缩 相抵的剩余量。然而就某一点而言，是收缩在前，膨胀在 后，二者是不能相抵的。
3.4.4 铸铁件实用冒口设计
图3-3-24 铸铁件凝固时收缩和膨胀的叠加 曲边三角形ABC—铸件的总收缩 曲边三角形ADC —铸件总膨胀 曲边三角形AB‘P—铸件的表观收缩 AC—铸件凝固时间 AP—铸件表观收缩时间 （冒口作用时间） P—均衡点（收缩量等于膨胀量的时间）
铸铁件收缩模数法冒口设计
合金的收缩时间、收缩率不同, 铸铁合金的收缩时间、 收缩率是在一定的工艺条件下, 用规定的试样( 一种
特定的铸件) 测定的收缩、补缩特性参数。铸铁件的
补缩持续作用时间与补缩液量与浇注条件、浇冒口设
置位置、铸型冷却特性、铸型硬度等工艺条件及铸件
本身的结构有关, 具有动态特性。
这种动态特性, 按照补缩液源 补缩通道 补
灰铸铁件: P c =
1 e( 0. 5Mc+ 0. 01 qm )
( 4)
Fc =
0. 06
e( 0. 2M + 0. 01q )
c
m
( 5)
球 铁 件: Pc =
1
e( 0. 65M + 0. 01q )
c
m
( 6)
Fc =
0. 08
e( 0. 5M + 0. 01q )
c
m
( 7)
2 收缩模数法补缩设计原理
均衡凝固的补缩设计思想是: 补缩液源能够提供 补缩对象任何一时刻自补缩不足的液量差额和补缩
流动的传输压力; 补缩通道要在补缩对象到达均衡点 之后随即凝固截断通道。
铸造技术 4/ 1998
铸铁件收缩模数法冒口设计
1 铸铁件收缩时间和补缩率动态特性的数学描述
铸铁件的补缩持续作用时间与补缩液量, 与铸铁
f3
Ms
式中 M r Ar Vf Vp
= f 1 f 2 f 3 Mc
( 9)
冒口模数, cm ;
冒口散热表面积, cm2;
补缩液量, cm3;
形成补缩压力的安全液量, cm3;
f 1 补缩液量平衡系数;
f 3 补缩压力系数。
2 4 冒口颈大小的确定 冒口颈作为连接补缩液源 铸件的过渡通道,
铸铁件冒口设计
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
⑸冒口的压力使铸件凝固过程处于正压 状态； ⑹冒口颈 短、 薄、 宽。
可见，铸铁件均衡凝固有限补缩 设计的冒口位置、冒口大小、冒口补缩 时间等与顺序凝固有显著不同。
2 铸铁件收缩时间分数
（1）灰铸铁件收缩时间分数 PC=
PC=
AP AC
1.0
e (0.5Mc+0.01Qm)
e=2.7
Mc ——铸件模数 Qm ——质量周界商
fp ——流通效应系数 fp=0.45-0.55 f4 ——冒口颈长度系数 f4=0.8~1.0
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
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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
f4 ——冒口颈长度系数 f2 ——收缩模数系数 f内浇道流通效应系数=0.35-0.40 f4=0.8-1.0
8 浇注系统充填与补缩一体化设计
（1）充填设计 （2）补缩设计 （3）取二者较大者,再核算 （4）给出二者都满足的尺寸
9 应用举例
教材：铸件充填与补缩工艺定量设计理论及计算 （1）应用均衡凝固收缩模数法设计补缩式浇注 系统消除球铁油缸铸造缺陷（64页） （2）均衡凝固飞边冒口在汽车转向助力泵体铸 件上的应用（67页） （3）ZTW-A-02摩擦片缸套铸铁件平做平浇爬 芯工艺（111页） （4）浇注系统和冒口联合补缩消除球铁镶圈铸 件缩孔缺陷（125页）
铸铁件冒口定量设计
西安理工大学 魏兵
2008.03.28
1 冒口设计原则
⑴ 冒口补缩时间要长于铸件收缩时间AP，即冒口 的模数 Mr要大于铸件的收缩模数 Ms; ⑵冒口能提供的补缩液量要大于铸件表观收缩量； ⑶冒口位置不要放在铸件的几何热节上，防止接 触热节的产生； ⑷冒口和铸件之间存在补缩通道，补缩通道的模 数大于收缩模数；
⑸冒口的压力使铸件凝固过程处于正压 状态； ⑹冒口颈 短、 薄、 宽。
可见，铸铁件均衡凝固有限补缩 设计的冒口位置、冒口大小、冒口补缩 时间等与顺序凝固有显著不同。
2 铸铁件收缩时间分数
（1）灰铸铁件收缩时间分数 PC=
PC=
AP AC
1.0
e (0.5Mc+0.01Qm)
e=2.7
Mc ——铸件模数 Qm ——质量周界商