7 冒口的种类及补缩原理

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1、4.3冒口的种类及补缩原理材料科学与工程学院冒口（riser,feederhead）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。一、冒口的种类如下所列：侧冒口明冒口暗冒口2冒口形状有圆柱形、球顶圆柱形、长（腰）圆柱形、球形及扁球形等多种。3二、通用冒口补缩原理（一）基本条件通用冒口适用于所有合金铸件，它遵守顺序凝固的基本条件：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

2、补缩通道，扩张角向着冒口。为实现顺序凝固，要注意冒口位置的选择，冒口有效补缩距离是否足够，并充分利用补贴和冷铁的作用。（二）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。对低处的热节增设补贴或使用冷铁，造成补缩的有利条件。43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。5（三）冒口有效补

3、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6782铸铁件通用冒口的补缩距离灰铸铁件通用冒口的补缩距离如图所示。高牌号灰铸铁的共晶度低，结晶温度范围宽，共晶转变前析出奥氏体阻碍补缩，故冒口补缩距离较小。球墨铸铁具有糊状凝固特性，采用通用冒口补缩效果较差。应指出：只在用湿型或壳型铸造较厚的球铁件时，才有必要使用传统冒口补缩。这是由于铸型刚度差，无法充分利用石墨化共晶膨胀压力来克服缩松。93有色合金的冒口补缩距离锡青

4、铜和磷青铜类合金凝固范围一般宽，呈糊状凝固特性，冒口的有效补缩距离短，易出现分散缩松；无锡青铜和黄铜，一般凝固范围窄，其冒口补缩距离大。铜合金冒口的补缩距离数据见。据另外资料，黄铜冒口的补缩距离为5-9T,（T铸件壁厚），铝青铜表和锰青铜的冒口补缩距离为5-8T。104外冷铁的影响试验证明，在两个冒口之间安放冷铁，相当于在铸件中间增加了激冷端，使冷铁两端向着两个冒口方向的温度梯度扩大，形成两个冷铁末端区，显著地增大了冒口的补缩距离，如图所示。当把冷铁置于板或杆件末端时，会使铸件末端区长度略有增加。用多边布置多块外冷铁的方法可以大大延长冷铁末端区的长度。如图所示，因采用多

5、边外冷铁，铸件只用一个冒口。外冷铁之间距离为0.5-1倍于冷铁长度。图下部示出其等温线分布。11补贴（padding）的应用为实现顺序凝固和增强补缩效果，铸造工艺人员在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为补贴（衬补、增肉）。冒口附近有热节或铸件尺寸超出冒口补缩距离时，利用补贴可造成向冒口的补缩通道，实现补缩。应用补贴可消除铸件下部热节处的缩孔，还可延长补缩距离，减少冒口数目。去除金属补贴会增加铸件清理和机械加工的工时，为克服金属补贴的这一缺点，可以应用“加热补贴”和发热（保温）块补贴，见图。124.4铸钢件冒口的设计材料科学与工程学院铸钢件冒口属于通用冒口，其计算

6、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。一、模数法1基本原理14在冒口补给铸件的过程中，冒口中的金属逐渐减少，顶面形成缩孔使散热表面积增大，因而冒口模数不断减小；铸件模数由于得到炽热的金属液的补充，模数相对地有所增大。根据试验，冒口模数相对减小值约为原始模数的。一般取安全系数。安全系数过大，将使冒口尺寸增大，浪费金属，加重铸件热裂和偏析倾向。对于碳钢、低合金钢铸件，其冒口、冒口颈和铸件的模数关系应符合下列关系。15其次，冒口必须能提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完毕前的体收缩和因型壁移动而扩大的容积，使缩孔不

7、致伸入铸件内。为满足此条件应有，1617通常依公式确定冒口尺寸，而用公式校核冒口的补缩能力。此外，保证冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角应向冒口敞开。利用补贴和冷铁常可实现此目的。2铸件形状系数的影响以chvorinov公式为基础的模数法忽略了铸件形状对凝固时间的影响，而实际上，在其他条件（模数、合金、铸型等）相同时，球体件凝固时间最短，圆柱体次之，平板件最长。这一结论已被铸件凝固传热计算明。铸件凸形表面的凝固层增长速度高于平面和凹形表面。说明铸件形状对其凝固和补缩有影响。1819Q值使铸件形状数量化，值的大小表明了铸件形状的特征-