铸铁件收缩模数法冒口设计1
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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，
除具有补缩通道的作用外， 与通常意义的补缩通道
不同的是： 由于强烈的补缩流通效应、冒口颈区域
的尖角砂效应， 都使冒口颈的实际凝固时间远远大
于根据模数的理论计算出的数值； 由于补缩液流
通， 冒口颈中的金属液随时被冒口体中的更高温金
属液更新， 只要这种流动存在， 冒口颈就不会凝固
个数。均衡段和补缩通道共同决定冒口的个数。
２．３ 冒口体大小的确定 冒口作为补缩液量的提供者， 既有补缩通道的
要求， 又有补缩液源和补缩压力的要求， 从模数的 角度可以表示如下：
Ｍｒ＝Ｍｓ＋
Ｖｆ Ａｒ
＋
Ｖｐ Ａｒ
＝ｆ１ｆ３Ｍｓ＝ｆ１ｆ２ｆ３Ｍｃ
，
（ ３）
式中： Ｍｒ — ——冒口模数， ｃｍ； Ｖｆ — ——补缩液量， ｃｍ３； Ａｒ — —— 冒口散热表面积， ｃｍ２； ＶＰ — ——形成补缩压力的安全液量， ｃｍ３； ｆ１ — ——补缩液量平衡系数。
文章编号：１００６－ ４８７７（ ２００６） ０６－ ００５３－ ０３
２ ０ ０ ６ 年 ６ 月第 ６ 期
ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ＴＥＣＨ
应
用
技
术
铸铁件收缩模数法冒口设计
卢国斌
摘 要：根 据 均 衡 凝 固 有 限 补 缩 原 理 ， 利 用 铸 铁 件 的 收 缩 时 间分数和补缩率的定量计算， 提出了铸铁件收缩模数法冒口 设计。 关键词：冒 口 设 计 ；收 缩 时 间 ；补 缩 率 中图分类号：ＴＧ２４１ 文献标识码：Ａ
１） 收缩时间分数 （ Ｐｃ） ： 补缩对象在凝固过程 中膨胀一收缩动态叠加净结果为 ０ 的时间为补缩对 象的均衡点时间， 即表观收缩时间。定义补缩对象 表观收缩时间与收缩对象总凝固时间的比值， 为其 收缩时间分数。
２） 补缩率 （ Ｆｃ） ： 铸件从浇注系统、冒口抽咽 的补缩液量， 称为铸件的补缩量， 其物理意义是铸 件自补缩不足的体积差额， 补缩量与铸件体积之 比， 称为铸件的补缩率， 即补缩对象需要的补缩量 与其体积之比， 为补缩对象的补缩率。
分数描述铸件均衡点， 进行补缩设计， 能适应铸铁 动态补缩特性。
２ ） 采用收缩模数法冒口补缩设计， 实现了冒
口位置、冒口个数、冒口体和冒口颈大小的定量计
算。
３） 运用收缩模数法设计我厂压滤机压滤板铸
造工艺， 取得了良好效果。
参考文献：
［１］ 魏兵， 袁森， 张卫华， 等．铸铁件均衡凝固技术及其应用
截断； 由于尖角沙效应也趋于稳定。所以， 冒口颈
模数 （ Ｍｎ） 与铸件收缩模数 （ Ｍｓ） 的关系可以用下 式表示：
Ｍｎ＝ｆ４ Ｍｓ＝ ｆ４ｆ２ ＭＣ ，
（ ４）
式中： ｆ４ — ——冒口颈模数系数。
３ 收缩模数法冒口设计系数
１） 根据铸件的结构尺寸， 计算铸件模数 Ｍｃ。 ２） 根据铸件的材质， 计算 Ｐｃ， Ｆｃ。 ３） 计算收缩模数 （ Ｍｓ） 。 ４） 根据 Ｍｓ 和补缩通道定义， 确定均衡段、冒 口个数、冒口位置。
对于单个冒口补缩的情况， 补缩对象本身就是 铸件； 对于多个冒口补缩的情况， 每个冒口所覆盖 的补缩范围的铸件分体集合， 就是该冒口的补缩对 象， 即一部分铸件。铸铁件的补缩应满足以下条件：
１） 补缩通道的凝固截断时间要晚于补缩对象 凝固到达均衡点的时间， 保证补缩液量能够流动传 输。
２） 补缩液源应具有足够的补缩液量， 以保障
口 联 合 补 缩 方 式 ， 浇 注 系 统 提 供 的 补 缩 液 量 Ｖｇ 占
Ｖｆ 相当的比例； 扣除浇注系统凝固之前提供的补缩 液量， 剩余的差额部分 （ Ｖｆ－ Ｖｇ ） 才 由 冒 口 提 供 ，
冒口实现可靠补缩的前提条件是： 冒口能提供的补
缩液量不小于 （ Ｖｆ－ Ｖｇ ） 。
浇 注 系 统 提 供 的 补 缩 液 量 Ｖｇ 用 浇 注 系 统 保 持
收稿日期：２００６－ ０４－ ２６； 修回日期：２００６－ ０５－ ０８ 作者简介：卢国斌（ １９７４－ ） ， 男， 山西万荣人。１９９５ 年 ７ 月毕
业于太原理工大学， 工程师。
补缩对象的收缩需求。 ３） 补缩源应具有克服补缩流动传输沿程阻力
的补缩压力， 使补缩液体定向流到需要补缩处， 保 证铸件在凝固过程中一直处于正压状态， 即冒口停 止补缩时， 冒口中还有一定的残余铁液压头。
Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｌｉｆｔ； ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｌｌｅｃｔ－ｔｒａｎｓｍｉｔ ｓｙｓｔｅｍ； ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｒｅｌａｙ ａｍｐｌｉｆｙ ｓｙｓｔｅｍ
（ 上接第 ５０ 页）
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｃｏｎｔｒ ｏｌ Ｎｅｔ ｉｎ Ｙｏｕｙｕ Ｔｉｅｆｅｎｇ Ｍｉｎｅｒ ａｌ Ｄｉｓｔｒ ｉｃｔ ｏｆ Ｄａ Ｔｏｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅｒ ａｌ Ｇｒ ｏｕｐ
Ｌｉ Ｌｉｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｔｅｘｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｈｉｇｈ ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｉｅｓ ｉｎ ｓｕｃｃｅｓｓ ｓｔａｎｄｓ ｔｙｐｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｄｏｐｔｉｏｎ ｔｈｅ
ｔｒｉａｎｇｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｄｉｓｔａｎｃｅ＂ ｌｅｖｅｌ ｔｙｐｅ＂ ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ， ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｎｅｔ ｉｎ Ｙｏｕｙｕ Ｔｉｅｆｅｎｇ ｍｉｎ－
铸铁件的补缩持续作用时间与补缩液量， 与铸 铁合金的收缩时间、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—补缩对 象的补缩模型， 可以用收缩时间分数 （ Ｐｃ） 、补缩率 （ Ｆｃ） 概念来描述。
对于组成铸件的各个结构分体， 如果其分体的 模 数 等 于 ＭＳ， 则 称 该 分 体 为 铸 件 的 均 衡 段 。 从 接 触热节的角度出发， 作为补缩液源的冒口设置于均
衡段， 不可避免地会出现接触热节， 虽然延长了均 衡段在冒口区域的凝固时间， 但不会延长热节分体
的凝固时间， 不会延长铸件的总体凝固时间， 恰好 利用了接触热节效应。因此， 冒口的位置推荐为：
畅通时间占铸件收缩时间的分额表示， 则冒口提供
" # " $ ２
２
的补缩液量应不小于
１－
Ｍｇ
２
Ｍｓ
Ｖｆ ＝
１－
Ｍｇ
２
Ｍｓ
Ｆｃ
Ｇｃ 。 ρ
５４
２ ０ ０ ６ 年 ６ 月第 ６ 期
ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ＴＥＣＨ
应
用
技
术
６） 计算冒口颈模数， ｆ４ 的推荐值如表 ２ 所示：
表 ２ 冒口颈模数系数（ ｆ４）的取值推荐表
［Ｍ］．北京： 机械工业出版社， １９９８： １０－ ３０．
（ 山西焦煤集团公司西山机电总厂， 山西 太原
０３００５３）
（ 责任编辑 刘长生）
Ｒｉｓｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｂｙ Ｓｈｒ ｉｎｋａｇｅ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｒ ｏｎ Ｃａｓｔｉｎｇｓ
Ｌｕ Ｇｕｏｂｉｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｌｉｆｔ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｏｎｌｉｎｅ ａｌａｒｍ－ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｆｒｏｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｌ／ｅ
＜１
１￣２ ２￣３
３￣５
＞５
热冒口 ０．２５￣０．３５ ０．３５￣０．４５ ０．４５￣０．５５ ０．５５￣０．７０ ０．７￣１．２
冷冒口 ０．３５￣０．４５ ０．４５￣０．５５ ０．５５￣０．７０
０．７￣１．２
注： Ｌ 为冒口颈的长度； ｅ 为冒口颈的厚度。
４ 结论 １ ） 根据铸铁件均衡凝固理论， 利用收缩时间
Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｒｉｓｅｒ ｄｅｓｉｇｎ； ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｔｉｍｅ； ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ
（ 上接第 ５２ 页）
Ｄｅｓｉｇｎ Ｂｒ ｅａｋｄｏｗｎ Ｗｉｒ ｅｌｅｓｓ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｌａｒ ｍ－ ｍｏｎｉｔｏｒ ｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｈｏｕｓｉｎｇ Ｅｓｔａｔｅ Ｌｉｆｔ
Ｌｉｕ Ｌｉｘｉｎ
补缩持续作用时间， 取决于被补缩对象在铸 型、合金、浇注等生产条件下的均衡点到达时间； 补缩液量取决于补缩对象在到达均衡点过程中自补 缩不足的体积差额。因此， 铸铁件均衡凝固有限补 缩冒口设计在冒口位置、大小、补缩时间等方面都 与铸钢件顺序凝固有着显著的不同。
从冒口补缩的角度出发， 可以将其简化为补缩 液源—补缩通道—补缩对象的研究模型。
５３
应
用
技
术
２ ０ ０ ６ 年 ６ 月第 ６ 期
ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ ＴＥＣＨ
为了描述铸件的结构特征， 引入模数的概念，
定义： 铸件的体积 （ Ｖｃ） 与其散热表面积 （ Ａｃ） 之 比， 称为铸件的模数 （ Ｍｃ） ， 可由铸件结构尺寸计 算：
Ｍｃ
＝
Ｖｃ Ａｃ
。
（ １）
２ 收缩模数法补缩设计原理
冒口放在补缩对象的均衡段上。均衡段是模数方式
描述的铸件均衡点， 均衡段可以是铸件的某分体，
也可以是铸件上人为构造的分体。
２．２ 冒口个数的确定 按 补 缩 液 源 —补 缩 通 道 —补 缩 对 象 模 型 的 顺
序， 铸件由一组厚大热节分体和附属的中间分体构 成， 如果铸件存在一个均衡段， 并且该均衡段满足
４） 补缩源的设置， 导致在连接区域形成接触 热节， 但不要因为设置冒口而延长铸件的凝固时间 和收缩时间， 应以不延长补缩对象的凝固时间为原 则， 为此， 冒口不要开设在铸件的几何热节上。
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。 １ 铸铁件收缩时间和补缩率动态特性的数学描述
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｎ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄｆｉｃａｓｉｏｎ ｌｉｍｉｔｅｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ， ｕｓｉｎｇ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ ｉｒｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｃｃｏｕｎｔ ｏｆ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ， ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｒｉｓｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｂｙ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｍｏｄｕｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｒｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ．
灰铸铁和球墨铸件应该以浇注系统后补缩和石 墨化膨胀自补缩为基础， 只是由于铸件结构、合金 成分、冷却条件等原因， 不能建立起足够的后补缩 和自补缩的情况下才应用冒口。一个需要设置冒口 补缩的铸件， 也必须充分利用后补缩和自补缩， 冒 口只是补充后补和自补不足的差额， 为此， 铸件的 冒口凝固不必晚于铸件， 冒口补缩液量只是占铸铁 合金总收缩量的一部分。
定义： 铸件收缩时间对应的模数， 称为铸件的
收缩模数 （ ＭＳ） 为： ＭＳ＝ ! Ｐｃ Ｍｃ＝ｆ２Ｍｃ，
即：
ｆ２ ＝! Ｐｃ ，
（ ２）
式中： ｆ２ — ——收缩模数系数。
收缩模数 （ ＭＳ） 是用铸件自补缩均衡点到达时
间的模数表示， 从补缩通道的意义上讲， 只有沿补
缩通道各单元的模数不小于 ＭＳ， 补缩才是可靠的。 ２．１ 冒口位置的确定
铸件所有热节分体补缩通道的定义， 那么， 通过该 均衡段可以实现对铸件所有热节分体的补缩， 铸件
整体就是一个补缩对象， 可以实现单个冒口补缩；
否则， 铸件可划分成数个补缩对象， 对每一个补缩 对象， 存在一个均衡段， 并且该均衡段满足补缩对
象内各个热节分体补缩通道的定义， 每一个补缩对 象都需要一个冒口补缩， 冒口个数就等于补缩对象
５） 计算冒口体模数 Ｍｒ 时： ｆ１ 推荐取 １．２， 并按
补缩液量法进行校核； ｆ３ 推荐按表 １ 选取。
表 １ 补缩压力系数（ ｆ３）的取值推荐表
ｑｍ ／ （ ｋｇ·ｃｍ－３） ＜ ２
ｆ３
１Βιβλιοθήκη Baidu１
２￣５ ５￣２０ ２０￣５０ １．２ １．３ １．４
＞ ５０ １．５
对于实际生产， 许多情况是采用浇注系统和冒
冒口颈作为连接补缩液源—铸件的过渡通道，
除具有补缩通道的作用外， 与通常意义的补缩通道
不同的是： 由于强烈的补缩流通效应、冒口颈区域
的尖角砂效应， 都使冒口颈的实际凝固时间远远大
于根据模数的理论计算出的数值； 由于补缩液流
通， 冒口颈中的金属液随时被冒口体中的更高温金
属液更新， 只要这种流动存在， 冒口颈就不会凝固
个数。均衡段和补缩通道共同决定冒口的个数。
２．３ 冒口体大小的确定 冒口作为补缩液量的提供者， 既有补缩通道的
要求， 又有补缩液源和补缩压力的要求， 从模数的 角度可以表示如下：
Ｍｒ＝Ｍｓ＋
Ｖｆ Ａｒ
＋
Ｖｐ Ａｒ
＝ｆ１ｆ３Ｍｓ＝ｆ１ｆ２ｆ３Ｍｃ
，
（ ３）
式中： Ｍｒ — ——冒口模数， ｃｍ； Ｖｆ — ——补缩液量， ｃｍ３； Ａｒ — —— 冒口散热表面积， ｃｍ２； ＶＰ — ——形成补缩压力的安全液量， ｃｍ３； ｆ１ — ——补缩液量平衡系数。
文章编号：１００６－ ４８７７（ ２００６） ０６－ ００５３－ ０３
２ ０ ０ ６ 年 ６ 月第 ６ 期
ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ＴＥＣＨ
应
用
技
术
铸铁件收缩模数法冒口设计
卢国斌
摘 要：根 据 均 衡 凝 固 有 限 补 缩 原 理 ， 利 用 铸 铁 件 的 收 缩 时 间分数和补缩率的定量计算， 提出了铸铁件收缩模数法冒口 设计。 关键词：冒 口 设 计 ；收 缩 时 间 ；补 缩 率 中图分类号：ＴＧ２４１ 文献标识码：Ａ
１） 收缩时间分数 （ Ｐｃ） ： 补缩对象在凝固过程 中膨胀一收缩动态叠加净结果为 ０ 的时间为补缩对 象的均衡点时间， 即表观收缩时间。定义补缩对象 表观收缩时间与收缩对象总凝固时间的比值， 为其 收缩时间分数。
２） 补缩率 （ Ｆｃ） ： 铸件从浇注系统、冒口抽咽 的补缩液量， 称为铸件的补缩量， 其物理意义是铸 件自补缩不足的体积差额， 补缩量与铸件体积之 比， 称为铸件的补缩率， 即补缩对象需要的补缩量 与其体积之比， 为补缩对象的补缩率。
分数描述铸件均衡点， 进行补缩设计， 能适应铸铁 动态补缩特性。
２ ） 采用收缩模数法冒口补缩设计， 实现了冒
口位置、冒口个数、冒口体和冒口颈大小的定量计
算。
３） 运用收缩模数法设计我厂压滤机压滤板铸
造工艺， 取得了良好效果。
参考文献：
［１］ 魏兵， 袁森， 张卫华， 等．铸铁件均衡凝固技术及其应用
截断； 由于尖角沙效应也趋于稳定。所以， 冒口颈
模数 （ Ｍｎ） 与铸件收缩模数 （ Ｍｓ） 的关系可以用下 式表示：
Ｍｎ＝ｆ４ Ｍｓ＝ ｆ４ｆ２ ＭＣ ，
（ ４）
式中： ｆ４ — ——冒口颈模数系数。
３ 收缩模数法冒口设计系数
１） 根据铸件的结构尺寸， 计算铸件模数 Ｍｃ。 ２） 根据铸件的材质， 计算 Ｐｃ， Ｆｃ。 ３） 计算收缩模数 （ Ｍｓ） 。 ４） 根据 Ｍｓ 和补缩通道定义， 确定均衡段、冒 口个数、冒口位置。
对于单个冒口补缩的情况， 补缩对象本身就是 铸件； 对于多个冒口补缩的情况， 每个冒口所覆盖 的补缩范围的铸件分体集合， 就是该冒口的补缩对 象， 即一部分铸件。铸铁件的补缩应满足以下条件：
１） 补缩通道的凝固截断时间要晚于补缩对象 凝固到达均衡点的时间， 保证补缩液量能够流动传 输。
２） 补缩液源应具有足够的补缩液量， 以保障
口 联 合 补 缩 方 式 ， 浇 注 系 统 提 供 的 补 缩 液 量 Ｖｇ 占
Ｖｆ 相当的比例； 扣除浇注系统凝固之前提供的补缩 液量， 剩余的差额部分 （ Ｖｆ－ Ｖｇ ） 才 由 冒 口 提 供 ，
冒口实现可靠补缩的前提条件是： 冒口能提供的补
缩液量不小于 （ Ｖｆ－ Ｖｇ ） 。
浇 注 系 统 提 供 的 补 缩 液 量 Ｖｇ 用 浇 注 系 统 保 持
收稿日期：２００６－ ０４－ ２６； 修回日期：２００６－ ０５－ ０８ 作者简介：卢国斌（ １９７４－ ） ， 男， 山西万荣人。１９９５ 年 ７ 月毕
业于太原理工大学， 工程师。
补缩对象的收缩需求。 ３） 补缩源应具有克服补缩流动传输沿程阻力
的补缩压力， 使补缩液体定向流到需要补缩处， 保 证铸件在凝固过程中一直处于正压状态， 即冒口停 止补缩时， 冒口中还有一定的残余铁液压头。
Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｌｉｆｔ； ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｃｏｌｌｅｃｔ－ｔｒａｎｓｍｉｔ ｓｙｓｔｅｍ； ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｒｅｌａｙ ａｍｐｌｉｆｙ ｓｙｓｔｅｍ
（ 上接第 ５０ 页）
Ｆｏｕｎｄａｔｉｏｎ ｏｆ ｔｈｅ Ｈｉｇｈ Ｄｉｓｔａｎｃｅ Ｃｏｎｔｒ ｏｌ Ｎｅｔ ｉｎ Ｙｏｕｙｕ Ｔｉｅｆｅｎｇ Ｍｉｎｅｒ ａｌ Ｄｉｓｔｒ ｉｃｔ ｏｆ Ｄａ Ｔｏｎｇ Ｃｏａｌ Ｍｉｎｅｒ ａｌ Ｇｒ ｏｕｐ
Ｌｉ Ｌｉｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ｔｈｉｓ ｔｅｘｔ ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｃｏｍｂｉｎｅｓ ａｐｐｌｉｅｄ ｈｉｇｈ ａｌｌ ｏｆ ｔｈｅ ａｃｃｕｒａｃｉｅｓ ｉｎ ｓｕｃｃｅｓｓ ｓｔａｎｄｓ ｔｙｐｅ ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ ａｄｏｐｔｉｏｎ ｔｈｅ
ｔｒｉａｎｇｌｅ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｄｉｓｔａｎｃｅ＂ ｌｅｖｅｌ ｔｙｐｅ＂ ｐｒｏｇｎｏｓｔｉｃａｔｅｓ ｔｈｅ ｍｅｔｈｏｄ， ｅｓｔａｂｌｉｓｈ ｔｈｅ ｈｉｇｈ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏｎｔｒｏｌ ｎｅｔ ｉｎ Ｙｏｕｙｕ Ｔｉｅｆｅｎｇ ｍｉｎ－
铸铁件的补缩持续作用时间与补缩液量， 与铸 铁合金的收缩时间、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—补缩对 象的补缩模型， 可以用收缩时间分数 （ Ｐｃ） 、补缩率 （ Ｆｃ） 概念来描述。
对于组成铸件的各个结构分体， 如果其分体的 模 数 等 于 ＭＳ， 则 称 该 分 体 为 铸 件 的 均 衡 段 。 从 接 触热节的角度出发， 作为补缩液源的冒口设置于均
衡段， 不可避免地会出现接触热节， 虽然延长了均 衡段在冒口区域的凝固时间， 但不会延长热节分体
的凝固时间， 不会延长铸件的总体凝固时间， 恰好 利用了接触热节效应。因此， 冒口的位置推荐为：
畅通时间占铸件收缩时间的分额表示， 则冒口提供
" # " $ ２
２
的补缩液量应不小于
１－
Ｍｇ
２
Ｍｓ
Ｖｆ ＝
１－
Ｍｇ
２
Ｍｓ
Ｆｃ
Ｇｃ 。 ρ
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ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ＴＥＣＨ
应
用
技
术
６） 计算冒口颈模数， ｆ４ 的推荐值如表 ２ 所示：
表 ２ 冒口颈模数系数（ ｆ４）的取值推荐表
［Ｍ］．北京： 机械工业出版社， １９９８： １０－ ３０．
（ 山西焦煤集团公司西山机电总厂， 山西 太原
０３００５３）
（ 责任编辑 刘长生）
Ｒｉｓｅｒ Ｄｅｓｉｇｎ ｂｙ Ｓｈｒ ｉｎｋａｇｅ Ｍｏｄｕｌｅ Ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｉｒ ｏｎ Ｃａｓｔｉｎｇｓ
Ｌｕ Ｇｕｏｂｉｎ
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ ｔｈｅ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｌｉｆｔ ｂｒｅａｋｄｏｗｎ ｗｉｒｅｌｅｓｓ ｏｎｌｉｎｅ ａｌａｒｍ－ｍｏｎｉｔｏｒｉｎｇ ｓｙｓｔｅｍ， ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ ｆｒｏｍ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ， ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ， ｗｏｒｋ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ａｎｄ ｆｕｎｃｔｉｏｎ．
Ｌ／ｅ
＜１
１￣２ ２￣３
３￣５
＞５
热冒口 ０．２５￣０．３５ ０．３５￣０．４５ ０．４５￣０．５５ ０．５５￣０．７０ ０．７￣１．２
冷冒口 ０．３５￣０．４５ ０．４５￣０．５５ ０．５５￣０．７０
０．７￣１．２
注： Ｌ 为冒口颈的长度； ｅ 为冒口颈的厚度。
４ 结论 １ ） 根据铸铁件均衡凝固理论， 利用收缩时间
Ｋｅｙｗｏｒ ｄｓ： ｒｉｓｅｒ ｄｅｓｉｇｎ； ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｔｉｍｅ； ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ
（ 上接第 ５２ 页）
Ｄｅｓｉｇｎ Ｂｒ ｅａｋｄｏｗｎ Ｗｉｒ ｅｌｅｓｓ Ｏｎｌｉｎｅ Ａｌａｒ ｍ－ ｍｏｎｉｔｏｒ ｉｎｇ Ｓｙｓｔｅｍ ｏｆ Ｈｏｕｓｉｎｇ Ｅｓｔａｔｅ Ｌｉｆｔ
Ｌｉｕ Ｌｉｘｉｎ
补缩持续作用时间， 取决于被补缩对象在铸 型、合金、浇注等生产条件下的均衡点到达时间； 补缩液量取决于补缩对象在到达均衡点过程中自补 缩不足的体积差额。因此， 铸铁件均衡凝固有限补 缩冒口设计在冒口位置、大小、补缩时间等方面都 与铸钢件顺序凝固有着显著的不同。
从冒口补缩的角度出发， 可以将其简化为补缩 液源—补缩通道—补缩对象的研究模型。
５３
应
用
技
术
２ ０ ０ ６ 年 ６ 月第 ６ 期
ＴＡＩＹＵＡＮ Ｓ ＣＩ－ ＴＥＣＨ
为了描述铸件的结构特征， 引入模数的概念，
定义： 铸件的体积 （ Ｖｃ） 与其散热表面积 （ Ａｃ） 之 比， 称为铸件的模数 （ Ｍｃ） ， 可由铸件结构尺寸计 算：
Ｍｃ
＝
Ｖｃ Ａｃ
。
（ １）
２ 收缩模数法补缩设计原理
冒口放在补缩对象的均衡段上。均衡段是模数方式
描述的铸件均衡点， 均衡段可以是铸件的某分体，
也可以是铸件上人为构造的分体。
２．２ 冒口个数的确定 按 补 缩 液 源 —补 缩 通 道 —补 缩 对 象 模 型 的 顺
序， 铸件由一组厚大热节分体和附属的中间分体构 成， 如果铸件存在一个均衡段， 并且该均衡段满足
４） 补缩源的设置， 导致在连接区域形成接触 热节， 但不要因为设置冒口而延长铸件的凝固时间 和收缩时间， 应以不延长补缩对象的凝固时间为原 则， 为此， 冒口不要开设在铸件的几何热节上。
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。 １ 铸铁件收缩时间和补缩率动态特性的数学描述
Ａｂｓｔｒ ａｃｔ： Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｎｏｎ－ｄｉｒｅｃｔｉｏｎａｌ ｓｏｌｉｄｆｉｃａｓｉｏｎ ｌｉｍｉｔｅｄ ｆｅｅｄｉｎｇ ｔｈｅｏｒｙ， ｕｓｉｎｇ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｔｉｍｅ ｏｆ ｃａｓｔｉｎｇ ｉｒｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ ａｎｄ ｑｕａｎｔｉｔａｔｉｖｅ ａｃｃｏｕｎｔ ｏｆ ｆｅｅｄｉｎｇ ｒａｔｅ， ｐｕｔｓ ｆｏｒｗａｒｄ ｒｉｓｅｒ ｄｅｓｉｇｎ ｂｙ ｓｈｒｉｎｋａｇｅ ｍｏｄｕｌｅ ｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎ ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｉｒｏｎ ｃａｓｔｉｎｇ．
灰铸铁和球墨铸件应该以浇注系统后补缩和石 墨化膨胀自补缩为基础， 只是由于铸件结构、合金 成分、冷却条件等原因， 不能建立起足够的后补缩 和自补缩的情况下才应用冒口。一个需要设置冒口 补缩的铸件， 也必须充分利用后补缩和自补缩， 冒 口只是补充后补和自补不足的差额， 为此， 铸件的 冒口凝固不必晚于铸件， 冒口补缩液量只是占铸铁 合金总收缩量的一部分。
定义： 铸件收缩时间对应的模数， 称为铸件的
收缩模数 （ ＭＳ） 为： ＭＳ＝ ! Ｐｃ Ｍｃ＝ｆ２Ｍｃ，
即：
ｆ２ ＝! Ｐｃ ，
（ ２）
式中： ｆ２ — ——收缩模数系数。
收缩模数 （ ＭＳ） 是用铸件自补缩均衡点到达时
间的模数表示， 从补缩通道的意义上讲， 只有沿补
缩通道各单元的模数不小于 ＭＳ， 补缩才是可靠的。 ２．１ 冒口位置的确定
铸件所有热节分体补缩通道的定义， 那么， 通过该 均衡段可以实现对铸件所有热节分体的补缩， 铸件
整体就是一个补缩对象， 可以实现单个冒口补缩；
否则， 铸件可划分成数个补缩对象， 对每一个补缩 对象， 存在一个均衡段， 并且该均衡段满足补缩对
象内各个热节分体补缩通道的定义， 每一个补缩对 象都需要一个冒口补缩， 冒口个数就等于补缩对象
５） 计算冒口体模数 Ｍｒ 时： ｆ１ 推荐取 １．２， 并按
补缩液量法进行校核； ｆ３ 推荐按表 １ 选取。
表 １ 补缩压力系数（ ｆ３）的取值推荐表
ｑｍ ／ （ ｋｇ·ｃｍ－３） ＜ ２
ｆ３
１Βιβλιοθήκη Baidu１
２￣５ ５￣２０ ２０￣５０ １．２ １．３ １．４
＞ ５０ １．５
对于实际生产， 许多情况是采用浇注系统和冒