最新冒口系统设计

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。

铸铁件冒口设计手册诸葛胜福士科铸造材料（中国）有限公司铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。

其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图1和图2所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图2 缩孔生产图a)和冒口的补缩图b)1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。

此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。

铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。

由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。

由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。

FOSECO公司的发热保温冒口具有高达35%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。

在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。

另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。

二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。

其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。

因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。

灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。

对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。

球磨铸铁浇冒口设计的关键第一部分浇流道系统设计1.0浇流道系统设计1.1要求快速浇铸：使充型过程中温度损失最小使冶金学性能衰减最小使氧化物最少清洁浇铸：避免浇铸过程中产生炉渣（浮渣）设计的经济性：使铸件产量最大化1.2关键组成：所示的所有组成部分要求炉渣缺陷最小化1.3规划考虑设计基本设计：优化对铸件的空间利用；冒口设计方法的选择；设置分型面以最小化对模芯的需求；铸件设置在上模中；平稳填充；简单对称的设计系统；同一铸件使用相同的浇冒口；可能的话，在多个铸件上使用一个冒口；在分型面上给浇冒口系统留下足够的空间；具体设计如下：1.4阻流阀的作用定义：阻流阀是浇道系统中一块横截面积，它决定充型时间有两个正确的位置设置阻流阀，因此有两个基本的浇道系统：在简单的浇注系统中，1）阻流阀位于流道和浇口的连接处。

2）阻流阀位于直浇道与横浇道的连接处。

1.5 选择浇流系统类型在浇口-横浇道系统中，铸件分别被一个或多个阻流阀或浇口阻挡。

在直浇道-横浇道系统中，很可能几个铸件共用一个阻流阀。

使用直浇道-横浇道系统在一个模具里生产大量小型件，这是不切实际的对每个铸件分别设置阻流阀（阻流阀尺寸非常小），极大的依赖于模具技术及浇注温度大部分情况下是使用浇口-横浇道系统浇口-横浇道系统与直浇道-横浇道系统特点的结合形成混合系统。

这通常用在要求运输铁水到复杂的铸件型腔的流道系统中。

1.6摩擦并非直浇道顶部所有铁水的潜能都可以转换为铸造型腔中的机械能随着铁水与型腔内壁的撞击和铁水之间的撞击，一些潜能损失在摩擦上由于摩擦造成的损失，延长了模型填充时间，必须考虑何时计算阻流阀截面积和浇铸时间。

选择fr，摩擦损失因子，作为能量损失的估计值对于薄壁平板：fr—0.2对于厚重立方体：fr---0.81.7浇铸时间尽可能快的符合人们的能力及生产例程推荐的浇注时间：非常近似的指导，铸件质量+冒口质量1.8阻流阀的横截面积对总的浇铸质量选择最快的实际浇铸时间（t,sec.）选择合适的fr值确定总的浇铸体积/阻气阀（V）V是所有铸件及冒口，特定阻流阀的下游之和体积=质量/密度液态铸铁，密度=0.25磅/立方英尺或0.007KG/cm3Determine effective ferrostatic head in sprue (H.)确定铸件在上模中的高度（b.）根据Torricelli，铁水在阻流阀的流速当铸件完全处在下模，当铸件完全位于上模，当铸件位于上模和下模中，可以从下面的图谱中，选择合适的Ac图谱数据基于平均上模高度（依铸造不同而变化）。

几种类型的冒口设计1.1.冒口类型的选择1.2.普通冒口设计方法以下摘自《西班牙汽车铸铁件浇冒口系统的设计及其特点》 1.2.1.缩管法1.2.2.缩管法冒口设计程序1.2.2.1.考虑铸件材质和重量1.2.2.2.找出关键几何热节，按下表计算热节处模数W（有文献标为“Ms”，称为有效模数，不散热面不能计入。

）Mr = km x Ms Ms 是铸件的关键模数, Mr 是补缩冒口的模数，km 是常数，灰铸铁与球铁不一样。

• 亚共晶灰铸铁为0.6-1.0；• 球墨铸铁为0.8-1.1；• 可锻铸铁为1.2-1.4；• 钢为1.2-1.4；• 铜合金为1.2-1.4；• 铝合金为0.8-1.1。

1.2.2.3.通过W值计算出冒口补缩距离Ld=0.32W2(mm)，又有补缩距离最大为10Mn(冒口颈模数)1.2.2.4.冒口的计算z Dp的计算和Hp的预定，Dp=85（Cw/Hp）1/2(mm)。

一般Hp/ Dp=2~2.5 Cw—需冒口补缩的铸件重量之和（Kg），假想缩管重量Q=0.04 Cw（Kg）。

z冒口顶端直径1.1Dp≥直浇道下端直径z冒口颈高宽比 0.75W:1.25W=1:1.67z冒口颈长度 18mm，并愈短愈好。

以下摘自《DUCTILE IRON-The essentials of gating-中文版》，适用于球铁。

1.3.控制压力冒口当铸型强度不够且铸件的模数远大于0.16 英寸（4mm）时，运用控制压力冒口。

大部分的湿型砂和覆膜砂选用该种方法。

1.3.1.控制压力冒口设计步骤：1.3.1.1.标准冒口形状见下图671.3.1.2.确定铸件特征（关键）模数Ms（上文为“W”）1.3.1.3.确定冒口颈模数MN1.3.1.4.确定冒口模数MR1.3.1.5.控压冒口系统中的Ms 和M N 和M R 的关系见速查图.dwg图5 。

M N和Ms的关联系数f 见速查图.dwg图4。

1.3.1.6.补缩距离最大为10M N，（又有Lp=0.32W2 公式）1.3.1.7.C ard5为有效冒口高度1.3.1.8.圆形或方形的冒口颈直径或边长=4M N1.3.1.9.长方形冒口颈 短/长边宽=3M N/6M N（又有公式=0.9 Ms/1.5 Ms）1.4.瓶状冒口1.4.1.柱状冒口公式1.4.2.冒口直径=4Ms+冒口顶部直径1.4.3.铸件补缩金属=4%浇注重量1.4.4.冒口高度=H/D 之比×冒口顶部直径1.5.无冒口设计1.5.1.当铸型的强度较高并且铸件的模数大于1.0（25mm），选用无冒口。

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。

铸造工艺学冒口设计方案引言铸造作为一种重要的制造工艺，在工业领域中得到广泛应用。

冒口设计是决定铸件质量的关键要素之一。

合理的冒口设计可以提高铸件的质量，减少缺陷率，提高生产效率。

本文将介绍铸造工艺学中的冒口设计方案。

冒口设计的基本原则冒口设计的基本原则是确保铸液顺利进入铸型腔体，并使气体和杂质得以排出，同时避免冒口产生不良缺陷。

以下是冒口设计的基本原则：1.冒口应位于铸件最后凝固的部位，以避免冒口残留在最终铸件中。

2.冒口位置应选择在铸件上部，以利于铸液的顺利流入铸型腔体。

3.冒口的形状应考虑冷却过程中的热传递和凝固规律，以避免冷挤缩并保证铸件的凝固完整性。

4.冒口尺寸应根据铸件的大小和冷却速率进行合理的选择。

冒口设计的步骤进行冒口设计时，需要按照以下步骤进行：1.确定铸件的凝固模式：根据铸件的形状和材料特性，确定铸件的凝固模式，例如自上而下凝固、自下而上凝固等。

2.确定冒口位置：根据铸件的凝固模式和形状，选择冒口位置，使冒口尽量位于铸件的上部，以利于铸液的顺利流入铸型腔体。

3.确定冒口形状：根据铸件的形状和凝固规律，选择合适的冒口形状，例如斗形冒口、圆形冒口等。

4.确定冒口尺寸：根据铸件的大小和冷却速率，选择合理的冒口尺寸，以确保铸液足够流动，并使冷却过程中的缩孔最小化。

冒口设计的优化方法为了进一步提高冒口设计的准确性和效果，可以采用以下优化方法：1.模拟计算：利用铸造工艺学软件进行模拟计算，通过模拟铸造过程，预测冒口设计的效果，以减少试验次数和成本。

2.经验参数法：根据类似铸件的经验参数，选择合适的冒口尺寸和形状。

3.图形化分析法：通过绘制铸件的凝固曲线和冷却曲线，分析冒口设计的合理性，并进行必要的调整和优化。

结论冒口设计是铸造工艺学中的重要环节，对铸件的质量和生产效率具有直接的影响。

合理的冒口设计可以提高铸件的质量，减少缺陷率。

在冒口设计过程中，需要根据铸件的凝固模式、形状和材料特性，选择合适的冒口位置、形状和尺寸。

铸铁件浇冒口系统的设计与应用
首先，浇冒口系统是指在铸铁件的铸造过程中，为了保证熔化
金属顺利注入模具而设置的出口通道。

浇冒口系统的设计必须考虑
到熔化金属的流动性、凝固过程中的收缩等因素，以确保最终铸件
的质量和完整性。

在浇冒口系统的设计中，首先需要考虑到铸件的形状和尺寸，
以确定最佳的浇注方式和位置。

其次，还需要考虑到熔化金属的流
动路径和速度，以避免气孔和夹杂物的产生。

此外，还需要考虑到
浇口的大小和形状，以确保熔化金属能够顺利注入模具，并在凝固
过程中得到充分的供应。

在实际应用中，合理设计的浇冒口系统可以有效地提高铸铁件
的质量和生产效率。

通过优化浇冒口系统的设计，可以减少铸件内
部的缺陷，提高其力学性能和表面质量，从而降低后续加工的成本
和工时。

此外，合理设计的浇冒口系统还可以减少熔化金属的浪费，提高生产的资源利用率。

总之，铸铁件浇冒口系统的设计与应用对于铸造工艺的成功至
关重要。

通过科学合理的设计和精心的应用，可以有效地提高铸铁件的质量和生产效率，从而为工业生产带来更大的价值和效益。

铸造补缩系统设计铸造补缩（冒口）系统是在铸造过程中用于防止铸件缩孔和偏色的一种技术。

铸造过程中，熔化金属进入模具中进行凝固，但由于热胀冷缩的影响，容易造成铸件内部的缩孔。

而通过加入补缩（冒口）系统，可以在凝固时将多余的熔化金属引导到冒口中，从而避免铸件内部缩孔的产生。

在设计补缩（冒口）系统时，需要考虑以下几个关键的因素。

首先是冒口的位置和尺寸的确定。

冒口的位置应尽量靠近铸件最厚部位，从而能够提供足够的材料供给。

冒口的尺寸应根据铸件的形状和尺寸以及冷却速率等因素进行合理的设计。

冒口过小会导致引入的冒口金属流动不畅，无法满足需要；冒口过大则会浪费材料。

其次是冒口与铸件的连接方式的选择。

常用的连接方式有直接连接和间接连接两种。

直接连接方式将冒口直接连接到铸件上，适用于形状较矮胖的铸件；间接连接方式则将冒口与铸件通过一段薄金属连接起来，适用于形状较高瘦的铸件。

第三是冒口的形状的设计。

冒口的形状应能够使熔化金属能够平稳地流入冒口，避免熔化金属在流动过程中产生冲刷和扩散。

常见的冒口形状有圆形、方形、锥形等。

在确定冒口形状时，需要综合考虑材料的浇注性能、冷却速率等因素。

最后是冒口的设计者需要计算和确定冒口中金属的流动速度和温度分布。

金属的流动速度和温度分布直接影响到冒口的设计尺寸和位置，以及冒口金属对铸件的冷却效果。

通过数值模拟和实验等手段，可以对冒口的流动速度和温度分布进行计算和分析，从而优化冒口设计。

总之，铸造补缩（冒口）系统设计是一个相对复杂的过程，需要考虑多个因素的相互影响。

只有综合考虑材料的特性、铸件的形状和尺寸以及冷却速率等因素，才能设计出合理有效的补缩（冒口）系统，从而提高铸件的质量。

铸铁件冒口设计诸葛胜铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。

其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图 1 和图 2 所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图 2 缩孔生产图 a)和冒口的补缩图 b) 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。

此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。

铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。

由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。

由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。

FOSECO 公司的发热保温冒口具有高达3 5%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。

在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。

另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。

二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。

其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。

因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。

灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。

对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。