冒口冷铁及出气孔设计
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。
最新冒口系统设计
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。
支座 铸造工艺课程设计
目录摘要第一章：零件简介1.1零件介绍 (2)1.2灰铸铁 (2)第二章：铸造工艺方案的确定 (3)2．1支座的生产条件、结构及技术要求 (3)2．2支座结构的铸造工艺性 (5)2. 3造型，造芯方法的选择 (6)2.4浇注位置的确定 (7)2. 5分型面的确定 (9)第三章：铸造工艺参数及砂芯设计 (10)3. 1 工艺设计参数确定 (10)3.1.1铸件尺寸公差 (11)3.1.2机械加工余量 (11)3.1.3铸造收缩率 (12)3.1.4起模斜度 (12)3.1.5最小铸出孔和槽 (13)3.1.6铸件在砂型内的冷却时间 (14)3.1.7铸件重量公差 (14)3.1.8工艺补正量 (14)3.1.9分型负数 (14)3.1.10反变形量 (14)3.1.11非加工壁厚负余量 (14)3. 2砂芯设计 (15)3.2.1芯头的设计 (16)3.2.2砂芯的定位结构 (16)3.2.3压环、防压环和集砂槽芯头结构 (16)3.2.4芯骨设计 (16)3.2.5砂芯的排气 (16)3.2.6砂芯负数 (16)第四章：浇注系统及冒口、冷铁、出气孔等设计4.1浇注系 (17)4.1.1选择浇注系统类型 (17)4.1.2计算浇注时间并核算金属上升速度 (17)4.1.3计算阻流截面积 (17)4.1.4确定浇口比 (18)4.1.5计算内浇道截面积 (18)4.1.6计算横浇道截面积 (18)4.1.7计算直浇道截面积 (19)4.1.8浇口窝的设计 (20)4.1.9浇口杯的设计 (20)4.2冒口的设计 (20)4.3冷铁的设计.....................................................................................................21.4.4出气孔的设计 (21)第五章砂型铸造设备选用 (21)5.1 造型工部设备选用 (21)5.2 制芯工部设备选用 (21)5.3 清理工部设备选用 (21)设计心得 (22)参考文献 (22)1．1零件介绍支座是指用以支承容器或设备的重量，并使其固定于一定位置的支承部件。
铸钢件冒口的设计规范
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。
此外，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者等于铸件(或者铸件被补缩部份)的凝固时间。
1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件(或者铸件被补缩部份)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份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向来处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残存金属液高度。
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、冒口普通应设置在铸件的最厚、最高部位。
1.2.2、冒口不可设置在妨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者容易清除的部位。
1.2.4、对于厚大件普通采用大冒口集中补缩，对于薄壁件普通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、对于清理冒口艰难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或者不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或者缩脖型冒口。
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(或者铸件被补缩部份的模数) M 。
铸2.2、根据铸件(或者铸件被补缩部份)的模数M 确定冒口模数M 。
铸，冒2.3、计算铸件的体收缩ε。
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。
冒口及冷铁、补贴
以圆柱冒口为例： 以冒口中心为圆心，用冒口半径 加上有效补缩距离为半径做圆， 圆内就是冒口的有效补缩范围。
3.冒口的有效补缩距离的确定
冒口的有效补缩距离与合金种类、铸 件结构、几何形状以及铸件凝固方向上的温 度梯度有关，也和凝固时析出气体的反压力 及冒口的补缩压力有关。
3. 冒口的有效补缩距离的确定
3.冒口的有效补缩距离的确定
冒口有效补缩距离的概念：为了防止铸件产生缩孔和缩松，冒 口必须保证铸件实现顺序凝固，在铸件凝固的过程中始终保持 畅通的补缩通道，这样的冒口中的金属液才能源源不断的补给 铸件，否则冒口再大，也达不到补缩的目的。 • 补缩通道扩张角φ：液相线的等温面之间形成的夹角
冒口的有效补缩距离：致密的冒口作用区与致密的末端区之和 b=冒口区+末端区= c+e 如果被补缩部分的长度大于这个距离，就会产生缩孔和缩 松；小于b时铸件才是健全的。 冒口有效补缩距离是指长度方向 的，实际上冒口的补缩作用是一个 范围。
阀体的冒口补缩
什么是冒口？ 冒口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。 冒口的作用 (1) 补偿铸件凝固时的收缩。即将 冒口设臵在铸件最后凝固的部位，由 冒口中的合金液补偿其体收缩，使收 缩形成的孔洞移入冒口，防止铸件产 生缩孔、缩松缺陷。 (2) 调整铸件凝固时的温度分布， 控制铸件的凝固顺序。 (3) 排气、集渣。 (4) 利用明冒口观察型腔内金属液 的充型情况。
例题：用冒口有效补缩距离的概念，掌握影响冒口有效补缩
距离的规律，有助于合理确定冒口的数目。 例：一环形件，如图所示，环形中心线为920mm，宽240mm，厚 80mm，为宽厚比为3：1的杆件。采用冒口直径为190mm。 方案一：问应设臵几个冒口？ 对于厚80mm 3：1的杆件， 查表得冒口区长度为140mm， 两个冒口区长度加上冒口本 身直径为470mm，环形件需要 补缩的距离为: 3.14 ×920=2889mm， 需设臵的冒口数为： 2889/470=6.1个 即用6个冒口可得到致密的铸件。
铸造工艺-冷铁设计
冷铁设计冷铁分为内冷铁与外冷铁。
内冷铁:将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位,使合金激冷并同铸件熔为一体,这种金属激冷物称为内冷铁,内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项就是:1)使用前,内冷铁要喷丸或喷砂处理,去除表面锈蚀与油污,常镀锌或镀锡防氧化。
2)砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注,防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3)承受高温、高压与质量要求很高的铸件,不宜放内冷铁。
4)放内冷铁的铸型上方应有出气孔,如上方就是暗冒口,冒口上也应有较大的出气孔。
5)采用栅状内冷铁时,单根冷铁的直径不大于30mm。
6)内冷铁在铸件加工后不得暴露,以免影响铸件的力学性能。
外冷铁:外冷铁又分为直接外冷铁与间接外冷铁两类。
1)直接外冷铁就是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物,实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2)间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔,故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱,应用较少。
使用外冷铁的注意事项为:1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁,除去锈污等各种脏物,有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件,使用外冷铁时应带有一定的斜度(如45°),以免型砂与冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中(b),(c)的形式。
对铸铁与一般铸铜件,(a)、(b)、(c)均适用。
冷铁的作用1、与浇注系统与冒口配合控制铸件的凝固次序。
2、加速铸件的凝固速度,细化晶粒组织,提高铸件的力学性能。
3、减小冒口尺寸,提高工艺出品率。
冷铁材料的选择可以制作冷铁的材料很多,凡就是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属与非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨与铜合金等,各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用,关键在于安放的位置就是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置,主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状,同时还需要考虑冒口与浇注系统的位置。
铸造件冷铁基本知识与安放原则及案例
在生产较大较大件生产时，安放冷冷铁是保证铸件同时凝固，避免铸件缩孔、疏松的常用措施。
一、冷铁的作用：1.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
2.在铸件难以设置冒口的部位，放置冷铁可防止缩孔，缩松。
3.在局部部位使用冷铁可控制铸件的顺序凝固，增加冒口的补缩距离。
4.消除局部热应力，防止裂纹。
冷铁分为外冷铁和内冷铁。
外冷铁置于铸件外壁，安放在型砂中，冷铁上面喷涂涂料，一般在落砂时冷铁就能脱离铸件。
内冷铁是将激冷冷插入型中需要激冷的部分，使冷铁与铸件熔为一体，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸件生产中。
内冷铁的激冷作用比外冷铁大得多，所以用量要适当。
如内冷铁重量过大，则不能很好地熔合，影响铸件的机械性能，严重时引起铸件裂纹。
重量过小则不能有效消除缩孔、缩松。
内冷铁重量的经验估算公式为：G冷二0.28(G2-G1)式中G冷为内冷铁的重量；G2为铸件厚壁处重量；G1为铸件壁薄处重量。
5.2使用内冷铁的注意事项:使用前"内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
砂型内放置内冷铁后及时浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
时长一般不超过4h°对放置有较多内冷铁的铸型，浇注前最好用喷灯加热，去除内冷铁表面的水分。
承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放置内冷铁。
放置内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
2.3外冷铁分直接外冷铁与间接外冷铁。
使用外冷铁的注意事项：外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
外冷铁边缘与砂型相接处不宜有尖角砂。
可以选择随形冷铁。
选择恰当的外冷铁厚度。
太薄的外冷铁只在凝固初期发生微弱的激冷作用，甚至会与铸件熔合在一起。
冒口及冷铁、补贴
根据形状和用途的不同，冷铁可分为外冷铁和内冷铁两种。外冷铁主要用于控制 铸件表面的温度和凝固顺序，而内冷铁则用于控制铸件内部的温度和凝固顺序。
选择依据
在选择冷铁时，需要考虑铸件的形状、尺寸、材质、浇注温度、冷却速度等因素 。同时，还需要根据铸造工艺的要求和实际情况，选择合适的冷铁形状、尺寸和 材质。
应用实例二
在铸造铝合金铸件时，由于铝合金的凝固收缩率较大，可 在铸件的浇注系统或冒口处设置补贴，以提供足够的补缩 量，防止铸件产生缩孔、缩松等缺陷。
应用实例三
在铸造复杂形状的铸件时，可在铸件的难以补缩的部位设 置补贴，以改善铸件的凝固条件，提高铸件的致密性和力 学性能。
04 冒口、冷铁和补贴组合使 用策略
个性化定制需求的增 加
随着消费者个性化需求的不断增 加，未来冒口及冷铁、补贴技术 将更加注重个性化定制服务的发 展，以满足不同客户的需求。同 时，这也将促进冒口及冷铁、补 贴技术的不断创新和发展。
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冒口分类
根据不同的作用和要求，冒口可分为明冒口、暗冒口、发热冒口、保温冒口和 浇注系统等。
冒口在铸造过程中作用
补给铸件凝固收缩所需的金属 溶液，防止产生缩孔和缩松等 缺陷。
通过冒口调节铸件各部分的冷 却速度，使铸件顺序凝固，有 利于铸件内部组织的致密性。
冒口还有排气、集渣的作用， 可防止铸件产生气孔、夹渣等 缺陷。
本次项目成果总结
冒口及冷铁、补贴技术的成功应用
通过本次项目，我们成功地将冒口及冷铁、补贴技术应用于实际生产中，提高了铸件的质量和效 率。
团队协作能力的提升
项目过程中，团队成员积极协作，共同解决问题，提高了团队协作能力和整体实力。
第九章 冒口冷铁的设计
(一) 比例法
(二) 公式计算法
(三) 模数法
(一) 与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序
(二) 加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能
(三) 划分冒口的补缩区域，控制和扩大冒口的补缩范围，提高冒口的补缩效率。
可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄 热系数大的金属和非金属材料均可选用。生产中常用的冷铁材 料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理 系数见表9－5。
1．冒口有什么作用？设计冒口应遵循哪些基本原则？ 2．冒口分为哪几类？各有什么特点？ 3．选择冒口形状时应主要考虑哪些内容？ 4．如何确定冒口的位置？应注意哪些问题？ 5．如何用比例法来确定冒口的尺寸？ 6．如何评定冒口的有效补缩作用？ 7．如何提高冒口的补缩效率？ 8．冷铁在铸件凝固过程中起什么作用？如何根据不同的 目的来确定冷铁的放置位置及尺寸大小？ 9．如何选择冷铁材料？8
(1) 补偿铸件凝固时的收缩。
(2) 调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。 (3) 排气、集渣。 (4) 利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。
在铸件凝固过程中，要使 冒口中的金属液能够不断地补 偿铸件的体收缩，冒口与铸件 被补缩部位之间应始终保持着 畅通的补缩通道。
（1）侧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）对低处的热节增设补贴或使用冷铁、造成补缩的有利条件。 （4）通常把铸件划分成几个区域，在每一个区域内设置若干个合适的冒口。 （5）根据冒口的有效补缩距离来确定冒口的位置和个数。
(1) 要求冷铁所起作用的分析
(2) 铸件结构的分析
(3) 与冒口配合使用
(4) 浇注系统及引入位置的影响
第三节 冒口、冷铁设计.
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。
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。
(Vc Vr ) Ve Vr
金属的体收缩率
冒口的补缩效率
型壁移动而扩大的体积
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)确定冒口的个数 e)校核冒口的最大补缩能力 ③计算举例 见教材121页。
几种常见几何体的模数计算公式
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）
（二）冷铁材料的选择 钢冷铁和铸铁冷铁 铝冷铁 冷铁 铜冷铁 石墨镁砂等激冷物 （三）外冷铁的设计 1.确定外冷铁形状 形状一致原则。 成型冷铁 平面冷铁
2.确定冷铁尺寸
1)冷铁厚度
序号 1 2 3 4 5 6 使用条件 灰铸铁件 球墨铸铁件 铸钢件 铜合金件 轻合金件 外冷铁的厚度 =（0.25~0.5）T =（0.3~0.8）T =（0.3~0.8）T =（1.0~2.0）T =（0.6~1.0）T =（0.25~0.5）T
2)冒口的尺寸 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
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）
球铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项
球铁件冒口与冷铁作用及设计时的注意事项众所周知，球墨铸铁件的质量出了和所用材质及工艺有关外，它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！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。
第五章 冒口工艺及出气孔
3）保温冒口 采用保温材料作冒口套，顶部采用保温剂
的冒口
（1）保温材料选择；（2）保温冒口套厚度；（3）模数
法确定冒口尺寸
12
M V A
5.6 灰铸铁件的冒口设计
1 灰铸铁铸造工艺性能 结晶范围窄，接近于逐层凝固，石墨化膨胀，
凝固收缩小，不易产生缩松，Mc≦1cm的铸件可不设置
冒口 2 通用（传统）冒口设计 1）比例法 （1）侧冒口 （2）顶冒口和暗侧冒口 2）压边浇冒口 3）冒口有效补缩距离 （1）根据冒口有效补缩距离L与冒口直径DR的比值，确定
也可采用蓄热系数比石英砂大的石墨等非金属材料
19
M V A
5.8 出气孔
1 出气孔作用 排除铸型型腔内气体，改善液态合金的 充型能力，监视液态合金充满程度。
2 出气孔位置和结构类型
1）空间位置 出气孔一般设在铸件的顶部及难于排气的 “死角”处等部位，避免设在铸件厚壁处。出气孔包括 明出气孔和暗出气孔
灰铸铁件、球墨铸铁件，且铸型强度足够高 3）灰铸铁件实用冒口（内压控制冒口）
灰铸铁件内压控制冒口的种类分为加压冒口， 减压冒口和无冒口工艺；其种类及设计方法同于球墨铸 铁件，差别在于所适用的铸件模数范围不同
14
M V A
5.6 球墨铸铁件冒口设计
1 球墨铸铁铸造工艺性能
凝固收缩小，呈糊（粥）状凝固，流动性差，
径的模数③确定冒口的类型和形状尺寸; ④确定冒口的 数量；⑤校核冒口的最大补缩能力 3 比例法 1）比例法的概念
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
第5章冒口、冷铁和铸肋ppt课件
Mr (11.2)MC
24
b 冒口必须提供足够的金属液
( V V ) V V
c
r
e
r
式中 ε--- 金属从浇注完到凝固完毕的体收缩率，见下表。
η ---冒口的补缩效率。
η=（补缩体积/冒口体积） 100%，见表3-5-6。
25
26
ε、η对冒口体积的影响如图
27
（2〕铸件形状系数的影响
5
（2〕选择冒口位置的原则
a 在热节的上方或侧旁 b 尽量在铸件最高、最厚部位。低处热节设补贴或冷铁。
图3-5-2.ppt c 不应设在铸件最重要、受力大的部位。 d 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。 e 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。图3-5-3.ppt f 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，外观好。 g 不同高度的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。
44
3.2 实用冒口设计法 设计原则 冒口和冒口颈先于铸件凝固，利用部分或全部的共晶膨胀
量在铸件内部建立压力，实现自补缩，更有利于克服缩松 缺陷。 实用冒口的优势 出品率高 对缩松防止效果好，成本低。
45
实用冒口的种类及适用范围
46
(1)直接实用冒口〔包括浇注系统当冒口）
基本原理
度也为铸件壁厚的一半。
冒口中缩孔球直径
等于
冒口直径与铸件的壁d厚0 差：
d0 Dr T
其中直径为 的球体体积等
铸件被D补r 缩T部分d的0 体积。 d0
38
2.4 比例法 热节圆直径与冒口的比
例关系
39
2.5 铸件工艺出品率
铸件工艺出品铸率件质量 冒口 铸总 件质 质浇 量 量注系统质 10量0%
铸造工艺---冷铁设计
冷铁设计冷铁分为内冷铁和外冷铁。
内冷铁：将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
使用内冷铁的注意事项是：1）使用前，内冷铁要喷丸或喷砂处理，去除表面锈蚀和油污，常镀锌或镀锡防氧化。
2）砂型内放置内冷铁后应在3h—4h内浇注，防止内冷铁上聚集水分而产生气孔。
3）承受高温、高压和质量要求很高的铸件，不宜放内冷铁。
4）放内冷铁的铸型上方应有出气孔，如上方是暗冒口，冒口上也应有较大的出气孔。
5）采用栅状内冷铁时，单根冷铁的直径不大于30mm。
6）内冷铁在铸件加工后不得暴露，以免影响铸件的力学性能。
外冷铁：外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。
1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁。
间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。
使用外冷铁的注意事项为：1外冷铁紧贴铸件表面的部位应光洁，除去锈污等各种脏物，有时要刷涂料。
2 对于易产生裂纹的铸造合金浇注的铸件，使用外冷铁时应带有一定的斜度（如45°），以免型砂和冷铁分界处因冷却速度差别过大而形成裂纹。
应做成图1中（b），（c）的形式。
对铸铁和一般铸铜件，（a）、（b）、（c）均适用。
冷铁的作用1.与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2.加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3.减小冒口尺寸，提高工艺出品率。
冷铁材料的选择可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。
生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1。
冷铁安放位置的确定冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。
确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。
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第一章 冒口设计
第一章 冒口设计
第一节 冒口种类、形状及
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。
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第八篇 冒口、冷铁与出气孔设计
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第一章 冒口设计
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第八篇
冒口、冷铁与出气孔设计
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表 $ ! " ! & 冒口补缩能力的计算
内容
公式
冒口内缩孔总体积
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能补缩铸件的最大体积
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$’
注："3———体积缩率（ 4 ）；!———冒口补缩效率（ 4 ）；$ ’———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
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
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# ’ 碳硅含量较 高的 普 通 灰铸 铁（如
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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
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第一章 冒口设计
取决于铸件长 ! 、宽
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之和与厚度 #
之比值，即
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" #
" ，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。
! " 1）$ ( * " !）$ ( * " %）$ ( * " -）$ ( ! " -）! 件
腰
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暗
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冒 口 （! " *0 +
确保热节
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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 & （! * ’ & （! * % &
（! " 1 + （* " ! + （* " % + （! " % + —
* " %）$ ( * " 0）$ ( * " #）$ ( ! " 0）! 筒 体 或 较高的 法兰等
（! " - + （* + （* " * + （! " % + 类铸件 —
* " *）$ ( * " ,）$ ( * " 1）$ ( ! " 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 # $ ! $ %。