冒口冷铁及出气孔设计

冒
冒口
口
( ’ 随热节 " 的增加、铸铁牌号的降
球墨铸铁
! &（# ’ ( ) + ’ *）" # &（# ’ ( ) ( ’ *）!
低以及铸件结 构 有 利于 补 缩 时，"! 应
取偏小值。
+ ’ 生产上可以 创造 条 件（如提 高 铸
! &（# ’ ( ) (）"
型刚度，采 用 金 属 型，内 浇 口 设 在 铸 铁
(
/
& ’
。模数越大，凝固时间越长。冒口模数（
(
4
）应
略
大
于铸件模数（
(
"
）（表
+
· +,2 ·
第八篇 冒口、冷铁与出气孔设计
! " ! #）。冒口模数与冒口尺寸间的关系举例列于表 $ ! " ! %。最后，进行冒口补缩能力 的校核，其计算方法列于表 $ ! " ! &。
表 $ ! " ! # 冒口模数
（! " # + （* " * +
明 冒
序凝固
! " 2）$ ( * " %）$ ( * " 0）$ (
口
（! " * +
—
齿
! " 0）!
轮、 车
轮、 联
轴节等
（! " * +
—
类铸件
! " 1）!
腰 圆 暗 冒 口 （! " *0 + （/ " % +
腰 ! " -）$ ( / " 0）" ’ 圆 明 冒 口
铸件质量 （%&）
!#))
铸件主要壁厚 （ ’ ’）
!$) $# + *)
. *) !$) $# + *) . *)
铸件加工面 所占比例 （(）
. *)
!*)
工艺出品率（ ( ）
明冒口
*! + ,$ */ + *! *# + ** ,0 + ,1 *- + ,0 *, + ,)
暗冒口
,* + ,,/ + ,! ,# + ,* ,! + 1$ ,* + ,,$ + ,,
一、铸钢件冒口尺寸
! " 比例法 根据铸件热节圆的大小，按一定比例确定冒口的尺寸，比例法确定的冒 口形式与尺寸见表 # $ ! $ %。
表 # $ ! $ % 比例法确定的冒口形式与尺寸
（ & &）
截面形状
冒
口
形 式
!!
腰 圆 暗— 冒 口
腰 圆 （! " % + 明 管 ! " -）$ ( 口
冒口尺寸参数
（ ’ ’）
冒口种类
冒口模数
顶冒口
! ’ (（" ) " * +）! ,
边冒口
! ’ - ! ., - ! , ( " * + - " * " - "
当浇口通过冒口时， ! ’ - ! ., - ! , ( " * +（- " ) " * /0）- "
注：" * ! ’———冒口模数；! ,———铸件模数；! .,———冒口颈模数。 + * 对质量要求高的铸件，如齿轮件，系数可超过 " * +。
#或!
应用
"!
当
"’ $(
或
!’ $(
为下列值时
"
范围
)* *+, ,+- .-
（! " , + （! " # + （* " * + （* " , + （! " * +
杆
—
* " /）$ ( * " 0）$ ( * " ,）$ ( * " 1）$ ( ! " 0）! 状、 板
状铸件
或扁平 — （! " % + （! " 1 + （* " ! + （* " % + （! " * + 环 形 铸
!(&
!(&
(% ’ %&&
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(&&% ’ %(&&&
, %&& !(& (% ’ %&& , %&&
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!(&
注：使用保温冒口时，工艺出品率增加 %& $ ’ /( $ 。
*) ’ *+ *% ’ *( (. ’ */ *( ’ *0 *) ’ *+ *% ’ *( *- ’ +& *% ’ *+ *( ’ *0 *( ’ +% *) ’ *0 *% ’ *+ *( ’ +% *) ’ *0 *% ’ *+ *- ’ +/ */ ’ +& *% ’ *0
$ $
’ ,
之间的关系来确定冒口的尺寸，反映了整个铸件凝固的情况。形状因素
%&
· $/$ ·
第一章 冒口设计
取决于铸件长 ! 、宽
"
之和与厚度 #
之比值，即
$% !
!
" #
" ，基本形状的形状因素公式
见表 # $ % $ &。形状因素越大，铸件散热条件越好，所需冒口体积 ’( 相对就小。
表 # $ % $ & 基本形状的形状因素公式
三、冒口位置与数量
冒口位置需考虑合金的凝固特性。如体收缩较大的铸钢、可锻铸铁和非铁合金等铸 件多采用顺序凝固原则，冒口应设在铸件最后凝固处。而灰铸铁和球墨铸铁件在凝固过 程中有收缩和石 墨 析 出 产 生 的 膨 胀，冒 口 不 应 该 放 在 铸 件 的 热 节 上（ 以 免 增 加 几 何 热 节），而又要靠近热节部位，有利于浇注初始阶段的外部补缩。冒口的数量通常取决于浇 注位置、铸件结构和尺寸。
· !)/ ·
第一章 冒口设计
铸件质量 （!"）
铸件主要壁厚 （ # #）
铸件加工面 所占比例 （$）
工艺出口率（ $ ）
明冒口
暗冒口
!)&
)% ’ *&
, (&
%&% ’ (&&
, *& !)& )% ’ *& , *&
!(&
!(&
(% ’ %&&
, (&
(&% ’ (&&&
, %&& !(& (% ’ %&& , %&&
半 "! 应
球 确保热节
形 （! " * + 圆部位至
暗 ! " ,）$ ( 冒口的顺
冒 序凝固
口
% 3（/ " ,0 + / " ,#）#’
（/ " - + 轴 毂 !）" ’ 类
· #/- ·
第一章 冒口设计
截面形状
冒
口
形 式
!!
"!
整 圈 环
（! & （, * - & 形 明 ! * +）$ # , * +）" " 冒 口
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
第八篇
冒口、冷铁与出气孔设计
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
表 $ ! " ! % 冒口模数与冒口尺寸间的关系举例
（ ’ ’）
种类
简图
尺寸
明
! ’ ( / * +/" "
冒
# (（" * + ) " * %）"
口
$ ’ ( " * #+1 "0
Байду номын сангаас
暗
! ’ ( / * "1/% "
冒
# (（" * + ) " * %）"
口
$ ’ ( " * /#2 "0
注：$ ’ ———冒口体积（’’0 ）。
第二节 冒口尺寸
确定冒口尺寸的方法有：比例法、模数法、形状因素法、热节圆法和缩管法等，其中以 比例法应用较为广泛。计算出的冒口尺寸，通常用铸件的工艺出品率进行校核。根据经 验确定的碳钢及低合金钢铸件的工艺出品率见表 ! " # " #。齿轮类铸钢件的工艺出品率 见表 ! " # " $。
表 ! " # " # 碳钢及低合金钢铸件的工艺出品率
—
—
表 . 1 % 1 / 齿轮类铸钢件的工艺出品率（ $）
铸件质量（!"）
明冒口
!(&&
-. ’ (/
(&% ’ /&&&
(% ’ (-
, /&&&
() ’ (*
注：使用保温冒口时，工艺出品率增加 %& $ ’ /( $ 。
暗冒口 (% ’ (() ’ (* (( ’ (0
· .&( ·
第八篇 冒口、冷铁与出气孔设计
第一章 冒口设计
二、铸铁件冒口尺寸（表 ! " # " $）
表 ! " # " $ 铸铁件冒口尺寸
形式
简图
铸铁种类
冒口尺寸
备注
（ % %）
灰铸铁
! &（# ’ ( ) ( ’ *）"
# ’ 碳硅含量较 高的 普 通 灰铸 铁（如
明
# &（# ’ ( ) ( ’ *）! ,-(.. 以 下），体 收 缩 小，一 般 可 不 设
（! " 1 + （* " ! + （* " % + （! " % + —
* " %）$ ( * " 0）$ ( * " #）$ ( ! " 0）! 筒 体 或 较高的 法兰等
（! " - + （* + （* " * + （! " % + 类铸件 —
* " *）$ ( * " ,）$ ( * " 1）$ ( ! " 1）!
—
圆柱体
! * 0）$ #
! * ’）$ #
! * -）$ #
! * (）$ #
! * 2）# 铸件
注：! * 腰圆冒口宽度 ! 与长度 % 的比例：!% / ! * -。 % * 明冒口斜度为 -3或 23。
% * 模数法 铸铁凝固时间取决于其体积 & 和表面积 ’ 的比值。这一比值称为模数
( ，即
图!"#"#
放大因素
!
与"% 的关系 #
$ () 、$ (
分别为
()、( 的质量分数
图!"#"’
放大因素
!
与"& 的关系 #
$ ( 、$ () 、$ *+ 分别为
(、()、*+ 的质量分数
%&
与
’, ’-
或
((,（-
( ,，(-
分别为冒口和铸件质量）之间的关系见图
!
"
#
"
.。
’-
是指
冒口补缩范围内的铸件体积（若一个铸件采用两个冒口，则 ’ - 应取整个铸件体积的一半）。
根据铸件结构特点，选取冒口形式及尺寸见表 ! " # " ! 和图 ! " # " /。
· !#0 ·
第一章 冒口设计
图!"#"$
形状因素
!"
与
#% #&
或
$% $&
之间的关系
合格区———指铸件内无缩孔； 取值范围———一般取两曲线间的数值
图 ! " # " ’ 冒口形式及尺寸
· !## ·
第八篇 冒口、冷铁与出气孔设计 · #"! ·
圆
柱
形 暗
—
—
冒
口
圆
柱
形 明
—
—
冒
口
圆
柱
形 明
—
—
冒
口
冒口尺寸参数
#或!
当
"" $#
或
!" $#
为下列值时
应用
"
范围
$% %&’ ’&( )(
细高
状筒体
（压力容
器、各类
!! .
缸体等
—
—
—
（, * ! &
（! * ( & % * -）!
要求较 高的铸
, * %）$ #
件须考
虑足够
的铸件
补贴斜
度）
# /（! * % & % * ,）$ #
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!"
第一章 冒口设计
第一章 冒口设计
第一节 冒口种类、形状及位置
一、冒口的种类
冒口种类如下：
· #"! ·
第八篇 冒口、冷铁与出气孔设计
二、冒口形状
冒口的形状取决于铸件或铸件热节处的形状和尺寸。为了提高冒口的补缩效率，要 求其相对散热面积越小越好，因此，球形冒口最理想，但制作麻烦。一般采用圆柱形和椭 圆形冒口。
! " 1）$ ( * " !）$ ( * " %）$ ( * " -）$ ( ! " -）! 件
腰
圆
（! " - + （! " / + （* " % +
暗
"! 应
冒 口 （! " *0 +
确保热节
*）$ (
* " ,）$ ( * " 1）$ (
圆部位至
腰 圆
! " 1）$ (
冒 口 的 顺 （! " 0 +
（! * %- & 铸 钉 ! * -）# 局 部 厚 实部分 （圆 柱
（! * % & 体 或 立 ! * ’）# 方体）
# /（, * + & ! * -）$ #
质量 小 于 -1 的厚实 （, * + & 铸 件 ! * 0）# （ 可 同 时考虑 安放内 冷铁）
圆
柱
形 明
—
冒
口
轴类
（! * ! & （! * % & （! * 0 & （! * ’ & （! * % &
*- ’ +/
** ’ +-
** ’ +& *- ’ *. */ ’ ** *. ’ +/ ** ’ +& *- ’ *. ** ’ +/ *- ’ +& */ ’ *. *+ ’ +) ** ’ +/ *( ’ +% *+ ’ +) *( ’ +% *) ’ *0 ** ’ +*( ’ +) *- ’ +/
基本形状的名称
计算公式
图形
板状
$% !
!
" #
"（平板）
$% ! )#&（圆盘）
杆状
$% !
!
" #
"
球状立方体
$%
!
’
" ’
’
圆柱体
$% !!" ( !
筒状
$%
!!)
(" #
"
板相交 杆相交
$% !
!
" #
"
$% !
!
" #
"
· #+* ·
第八篇 冒口、冷铁与出气孔设计
表 ! " # " $ 中，对杆状铸件的不规则截面可简化成矩形截面。对筒状铸件，求出的 冒口值还应当放大，其放大因素 ! 与"#% 有关（图 ! " # " #）。对板相交或杆相交铸件，求 出的冒口值还应当放大，其放大因素 ! 与"#& 有关（图 ! " # " ’）。
表 $ ! " ! & 冒口补缩能力的计算
内容
公式
冒口内缩孔总体积
!$ ’
能补缩铸件的最大体积
( ) !!"3 "3
$’
注："3———体积缩率（ 4 ）；!———冒口补缩效率（ 4 ）；$ ’———冒口体积（’’0 ）。
0 * 形状因素法 形状因素法是冒口尺寸的一种简化计算法，通过计算铸件的形状因
素及其与