冒口及冷铁、补贴
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第8章 冒口及冷铁设计
了解冒口的种类及补缩原理，掌握通用冒口的设计方法。 缩孔和缩松都使铸件的力 学性能下降，缩松还使铸件在 气密性试验和水压试验时出现 渗漏现象。生产中可通过在铸 件的厚壁处设臵冒口的工艺措 施，使缩孔转移至最后凝固的 冒口处，从而获得完整的铸件， 冒口是多余部分，切除后便获 得完整、致密的铸件；也可以 通过合理地设计铸件结构，避 免铸件局部金属积聚， 来预防缩孔的产生。
二、冒口的形状
冒口的形状应使其容量足够大而其相对的散热面积最小（即 有足够大的模数），有一定的金属液压头，以达到延长其凝固 时间，提高补缩效果的目的
冒口形状有圆柱形、球顶圆柱形、长（腰）圆柱形、 球形及局球形等多种。
图4-16 常用冒口形状 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 a） 球形 b） 球顶圆柱形 c） 圆柱形（带斜度） 大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果， d） 腰圆柱形（明） e） 腰圆柱形（暗） 依次为圆柱形、长方体形等。
三、通用冒口补缩原理
1.基本原则
设计通用冒口应遵守顺序凝固的基本条件： (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 件的液态收缩和疑固收缩，补偿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。 （4）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。 （5）在满足上述条件下，应尽量减小冒口体积、节约金属、 提高铸件成品率。
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。
2. 选择冒口位置的原则
1） 冒口应就近设在铸件热节的上方（顶冒口）或侧旁（暗冒口） 2） 尽量设在铸件最高、最厚 的部位，以便利用金属液的自重 力补缩对低处的热节增设补贴和 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。
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。
暗边冒口的优点：不受铸件 上热节点位置的限制，可依 热节点就近设置冒口。 暗边冒口的缺点：占砂箱面 积大。当热节点不在分型面 时，造型麻烦。
（3）顶冒口 常采用明冒口的形式。
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一般设于铸件最高位 置或热节部位的上面， 这样补缩压力大，补 缩效果好，而且浮渣 和排气也比较容易。
图4-15 常用冒口种类 a）铸钢件冒口 b）铸铁件冒口 1—明顶冒口 2—大气压力顶冒口 3—侧冒口 4—铸件 5—压边冒口
（4）侧冒口
当铸件的热节部位处于铸件的侧面和下部时，应选用。
边冒口的优点：补缩效果好，造型方便，冒 口的清理也容易，应用广泛。 侧冒口也有明冒口和暗冒口两种形式，依热节在 铸件所处的位置而定。 侧冒口是由铸件侧面热节处 引出的冒口，一般采用暗冒口形式，它有利于机械化 造型。
（5）贴边冒口 介于顶冒口和侧冒口之间的冒口。 适用于铸件的厚大部位处于铸件的中、 下部而垂直壁厚又比较小的情况。 需要加比较大的补贴工艺余量，才能 充分发挥贴边冒口的补缩作用
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。
明冒口的缺点：因顶部敞开，散热较快，同样体积的冒口， 明冒口比暗冒口的补缩效率低。
它在轻合金铸件、 铸铁件及中小型铸钢 件的生产中多使用明 冒口。
（2）暗冒口
可设置在铸件的任何位置上。 如需要补缩的部分与铸型顶面的距离较大，或 冒口的上部受到铸件另一部分结构的阻碍以及在高 压釜中浇注时，常常采用暗冒口。
一、冒口的种类
第一节、冒口的种类及补缩原理
（1）明冒口
一般都设置在铸件顶部，与大气相通，排气及浮渣效果较好。
明冒口的优点： 造型方便，便于观察铸型中金属液的上升情况，可以向冒 口中补浇金属液，在冒口顶面散发热剂、保温剂等延长冒口 的凝固时间。对于厚大铸件还能进行捣动冒口液面和补浇等 操作，加强补缩作用，明冒口不受砂箱高度限制
5）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。
6）在铸件不同高度上设置冒口时，应采用冷铁等工 艺措施将各个冒口补缩区隔开，以免造成上部冒口 对下部冒口的补缩，使铸件上部产生缩孔或缩松
不同高度冒口的隔离 a）阶梯型热节 b）上下有热节 1—顶明冒口 2—铸件 3—侧暗冒口 4—外冷铁
7）冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时， 零件外观好。 8)对致密度要求高的铸件，冒口应按其有效补缩距 离进行设置。 9）为加强铸件的顺序凝固，应尽可能使内浇道靠 近或通过冒口，以造成对冒口有利的温度分布。
了解冒口的种类及补缩原理，掌握通用冒口的设计方法。 缩孔和缩松都使铸件的力 学性能下降，缩松还使铸件在 气密性试验和水压试验时出现 渗漏现象。生产中可通过在铸 件的厚壁处设臵冒口的工艺措 施，使缩孔转移至最后凝固的 冒口处，从而获得完整的铸件， 冒口是多余部分，切除后便获 得完整、致密的铸件；也可以 通过合理地设计铸件结构，避 免铸件局部金属积聚， 来预防缩孔的产生。
二、冒口的形状
冒口的形状应使其容量足够大而其相对的散热面积最小（即 有足够大的模数），有一定的金属液压头，以达到延长其凝固 时间，提高补缩效果的目的
冒口形状有圆柱形、球顶圆柱形、长（腰）圆柱形、 球形及局球形等多种。
图4-16 常用冒口形状 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 a） 球形 b） 球顶圆柱形 c） 圆柱形（带斜度） 大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果， d） 腰圆柱形（明） e） 腰圆柱形（暗） 依次为圆柱形、长方体形等。
三、通用冒口补缩原理
1.基本原则
设计通用冒口应遵守顺序凝固的基本条件： (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 件的液态收缩和疑固收缩，补偿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。 （4）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。 （5）在满足上述条件下，应尽量减小冒口体积、节约金属、 提高铸件成品率。
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。
2. 选择冒口位置的原则
1） 冒口应就近设在铸件热节的上方（顶冒口）或侧旁（暗冒口） 2） 尽量设在铸件最高、最厚 的部位，以便利用金属液的自重 力补缩对低处的热节增设补贴和 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。
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。
暗边冒口的优点：不受铸件 上热节点位置的限制，可依 热节点就近设置冒口。 暗边冒口的缺点：占砂箱面 积大。当热节点不在分型面 时，造型麻烦。
（3）顶冒口 常采用明冒口的形式。
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一般设于铸件最高位 置或热节部位的上面， 这样补缩压力大，补 缩效果好，而且浮渣 和排气也比较容易。
图4-15 常用冒口种类 a）铸钢件冒口 b）铸铁件冒口 1—明顶冒口 2—大气压力顶冒口 3—侧冒口 4—铸件 5—压边冒口
（4）侧冒口
当铸件的热节部位处于铸件的侧面和下部时，应选用。
边冒口的优点：补缩效果好，造型方便，冒 口的清理也容易，应用广泛。 侧冒口也有明冒口和暗冒口两种形式，依热节在 铸件所处的位置而定。 侧冒口是由铸件侧面热节处 引出的冒口，一般采用暗冒口形式，它有利于机械化 造型。
（5）贴边冒口 介于顶冒口和侧冒口之间的冒口。 适用于铸件的厚大部位处于铸件的中、 下部而垂直壁厚又比较小的情况。 需要加比较大的补贴工艺余量，才能 充分发挥贴边冒口的补缩作用
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。
明冒口的缺点：因顶部敞开，散热较快，同样体积的冒口， 明冒口比暗冒口的补缩效率低。
它在轻合金铸件、 铸铁件及中小型铸钢 件的生产中多使用明 冒口。
（2）暗冒口
可设置在铸件的任何位置上。 如需要补缩的部分与铸型顶面的距离较大，或 冒口的上部受到铸件另一部分结构的阻碍以及在高 压釜中浇注时，常常采用暗冒口。
一、冒口的种类
第一节、冒口的种类及补缩原理
（1）明冒口
一般都设置在铸件顶部，与大气相通，排气及浮渣效果较好。
明冒口的优点： 造型方便，便于观察铸型中金属液的上升情况，可以向冒 口中补浇金属液，在冒口顶面散发热剂、保温剂等延长冒口 的凝固时间。对于厚大铸件还能进行捣动冒口液面和补浇等 操作，加强补缩作用，明冒口不受砂箱高度限制
5）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。
6）在铸件不同高度上设置冒口时，应采用冷铁等工 艺措施将各个冒口补缩区隔开，以免造成上部冒口 对下部冒口的补缩，使铸件上部产生缩孔或缩松
不同高度冒口的隔离 a）阶梯型热节 b）上下有热节 1—顶明冒口 2—铸件 3—侧暗冒口 4—外冷铁
7）冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时， 零件外观好。 8)对致密度要求高的铸件，冒口应按其有效补缩距 离进行设置。 9）为加强铸件的顺序凝固，应尽可能使内浇道靠 近或通过冒口，以造成对冒口有利的温度分布。