铸铁件收缩模数法冒口设计

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。

模数法计算铸件冒口尺寸哎呀，说到模数法计算铸件冒口尺寸，这可真是个技术活儿，得有点耐心和细心才行。

咱们先得搞清楚，冒口是干啥用的。

简单来说，冒口就是铸造过程中，用来补充铸件凝固时收缩的那部分金属的。

要是冒口尺寸没算好，铸件可能就会有缺陷，比如缩孔啊、缩松啊，那可就麻烦大了。

好了，咱们开始吧。

首先得有个铸件的图，得知道它的体积、形状和材料。

这些信息都很重要，因为它们决定了冒口需要补充多少金属。

比如说，铸件体积大，冒口就得大点；材料收缩率大，冒口也得大点。

接下来，咱们得确定模数。

模数就是冒口体积和铸件体积的比值。

这个比值可不是随便定的，得根据铸件的材料和结构来。

比如说，对于一般的铸铁件，模数可能在0.03到0.05之间；对于铸钢件，可能在0.02到0.04之间。

这个范围得根据实际经验来调整。

然后，咱们就可以开始计算了。

比如说，你有个铸件，体积是100立方厘米，材料是铸铁，模数咱们就取0.04吧。

那么冒口的体积就是100乘以0.04，等于4立方厘米。

这就是冒口需要的金属量。

但是，这还没完呢。

冒口的形状也得考虑进去。

冒口不能太大，也不能太小，得保证金属能顺利流入铸件。

一般来说，冒口的形状可以是圆柱形、圆锥形或者半球形。

每种形状的计算方法都不一样，得根据具体情况来。

比如说，你选择了圆柱形冒口，那么还得计算冒口的高度和直径。

这得根据冒口的体积和形状来。

比如说，你想让冒口的高度是直径的两倍，那么就可以设直径为x，高度为2x。

然后根据体积公式，πx²2x=4，解这个方程，就可以得到x 的值。

最后，别忘了检查一下。

你得确保冒口的位置不会影响铸件的结构，也不会造成铸造过程中的麻烦。

比如说，冒口不能放在铸件的受力部位，也不能放在铸件的表面，以免影响铸件的外观和性能。

哎呀，说了这么多，感觉有点复杂。

不过，只要你耐心点，一步步来，肯定能搞定的。

毕竟，这可是关系到铸件质量的大事儿，马虎不得。

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。

铸铁件收缩模数法冒口设计
铸铁件收缩模数法冒口设计
卢国斌
【期刊名称】《科技创新与生产力》
【年(卷),期】2006(000)006
【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.
【总页数】3页(53-55)
【关键词】冒口设计;收缩时间;补缩率
【作者】卢国斌
【作者单位】山西焦煤集团公司西山机电总厂,山西,太原,030053 【正文语种】中文
【中图分类】TG2
【相关文献】
1.利用模数法设计球墨铸铁件的冒口冷铁工艺实例[J], 薛蕊莉; 林艳茹
2.用碱性树脂砂生产大模数球墨铸铁件的生产实践 [J], 郑秉和
3.《铸钢铸铁件磁粉检测》和《铸钢铸铁件渗透检测》两项国家标准在大连通过审查 [J], 全国铸造标准化技术委员会
4.排气歧管用铸铁件暨奥氏体铸铁件国家标准在河南西峡召开 [J],
5.湿砂型铸铁件的粘砂缺陷--湿砂型铸铁件缺陷讲座(一) [J], 于震中; 龚出群以上内容为文献基本信息，获取文献全文请下载。

§4 铸钢件冒口设计设计步骤：1）确定冒口的安放位置2）初步确定冒口数量3）划分每个冒口的补缩区域，选择冒口类型4）计算冒口的具体尺寸冒口计算方法：模数法＋比例法+补缩液量法（参考资料）一模数法1 计算原理要保证冒口晚于铸件凝固，需冒口的模数大于铸件被补缩部位的模数。

总结：M冒=1.2M件P127式4-5，左边为总收缩量，右边为由冒口补充量。

2 计算步骤1）计算铸件模数根据铸件需补缩部位，划分补缩区，分别计算铸件的模数。

计算方法：公式计算＋图表计算－表4-5（p128-130）。

计算M件用L形体计算公式，为什么不用法兰体公式去套呢？（法兰体高度b无法确定）图4-33B-B剖面图中200应改为220，因计算M B时用的数值是220；另外，冒口直径为φ220，其冒口颈宽也应为220。

（A-A剖面图中200改否.）采用右边的A-A剖面冒口颈满足了要求，A-A剖面冒口颈尺寸怎么得来的呢？不要瞎懵，可列式M颈=3.74=20X/[2（20+X）]，求出X=12.生产中可根据M冒数值查出标准侧冒口，得冒口尺寸（直径、高等），冒口颈尺寸，冒口体积、重量，能补缩的铸件体积及重量（M冒结合εV查）。

3）确定铸钢件体收缩率由表4-3求出。

例如，已知ZG270-500的平均W C=0.35%，若浇注温度为1560°C，可从表4-3查出εV=4.7%（碳钢εV=εC）。

如何查出的呢？浇注温度为1560°C；W C=0.40%，εV=5%；W C=0.20%，εV=3.8%；据此列式（5-3.8）/（0.4-0.2）=（5-X）/（0.4-0.35），解出X=4.7（插入法，比例法）4）确定冒口形状和尺寸查相关表格。

5）确定冒口数目6）校核冒口的最大补缩能力。

二比例法（热节圆法）见p133例题。

1 模数法轮缘与轮辐的交接处为热节，其直径d按作图法得50（大于轮缘厚40）；按作图法且考虑热节增大，见P126图4-31,dy=d+(10~30),取d=60（见P134比例法）。

铸造中铸件需要使用多大直径的冒口补缩怎么计算？铸造生产当中，冒口的设计直接关系着铸件的成品率与质量。

因此，许多铸造厂都非常重视铸件冒口的设计。

所谓冒口，顾名思义就是铁水浇注时冒上来的口，有两个主要作用，一是浇注完成后热液补缩，二是注汤时，型腔内快速排出气体。

排气作用就不说了，就说补缩，铁水在液态向固态凝固时，铸铁的铁水有个特性，先共晶，再共析，共晶过程也是膨胀的过程，共析是收缩的过程，铁水的缩性又与化学成分，冷却速度，型核分布，熔炉速度，熔炼温度，镇静时间，浇注温度有关，难以一言蔽之，铁水熔炼不控制好，就算有最好的计算结论，都是白搭。

老实说，想简单的述说清楚冒口设计的问题，很难，这个问题不是我不回答，而是我每次想回答时，都发现自己要罗列一大堆数据公式，才能把这个问题讲清楚。

这个问题看似简单，基本上等同于简述铸造工艺学。

这太费时间和精力，读者也未几能有耐心看完那样叙述。

然而，如读者真想把冒口设计的基础理论弄明白，系统的学习《铸造工艺学》是必须做的事情。

咱们今天，就只能简要的讲述一下冒口设计的基本要素。

冒口设计要根据不同的材料，不同尺寸，不同形状，不同材质的特性进行设计。

首先，铸造工艺不一样，由此引申出的各类冒口的类型也是不一样的，因而冒口尺寸计算的方法也是不一样的。

简单以材料分类，铸钢件采用的冒口计算方法有模数法，三次方程法，补缩液量法，比例法。

铸铁件因凝固方式特殊（受冶金质量和冷却速度影响），大多靠经验辅以模数法和比例法。

今天，只简单说说铸钢，公式就先都不写了。

第一，模数法模数指的是铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值称为模数。

模数基本等同于铸件的凝固时间，也就是说不同形状大小的铸件，只要模数相同，我们就认为他们的凝固时间几乎相等。

当我们使用模数法时，基本遵循两条原则。

1.冒口的模数需大于铸件被补缩区域的模数。

2.冒口必须有足够的金属溶液补充铸件收缩部分的体积收缩。

第二，三次方程法三次方程法是模数法的延伸，主要用于计算机辅助设计中。

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。

另外，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等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。

1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）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分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一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。

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、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。

1.2.2、冒口不可设置在阻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容易清除的部位。

1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般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、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。

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（或铸件被补缩部分的模数）M铸。

2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。

2.3、计算铸件的体收缩ε。

2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。

1.负压实型（消失模）铸造与普通砂型铸造的冒口设计相比较,有以下几个特点:(1)由于泡沫模型气化和负压凝固成型的原因,冒口的补缩能力明显提高,冒口体积可以减小。

(2)根据实际经验,冒口总体积可以减小约18%~35%,工艺出品率能提高约4%~8.5%。

(3)铸件在垂直方向补缩能力强,顺序凝固倾向明显。

冒口放置方便,可使铸件由水平方向补缩向垂直方向补缩转化。

(4)铸件凝固成型时保持负压时间和真空度的合理选择,是保证冒口更有效的补缩的重要环节。

(5)铸件气孔、渣孔是一项工艺难点,冒口要和其它工艺措施配套使用才能解决。

设计计算补缩冒口（模数法，热节法，周界商法，收缩模数法，均衡凝固法）2.1.4.1冒口的作用及选择原则冒口型腔内以存储金属液的空腔，其功能时多方面的，功能不同的冒，其形状大小，和开设的位置均不同，所以冒口的开设要充分考虑到铸件合金的性质和铸件的特点。

①对于凝固范围宽的，不产生集中缩孔的合金（如锡青铜）冒口的作用主要是排气和收集液流前沿混有夹杂或氧化膜的金属液，这种冒口多置于内浇道对面，其尺寸液不必再大。

②对于要求控制显微组织的铸件，冒口可以收集金属前沿过冷的金属液，避免铸件上出现过冷组织，有些铸铁易出现白口组织的部位，也可以开设这样的冒口。

③对于凝固收缩大，且倾向集中缩孔的合金（如铸钢，黄锰铜和铝青铜等）冒口主要是补偿液态收缩和凝固收缩，以得致密的铸件冒口的选择原则：①冒口尽量设置在铸件热节的上方或是侧旁。

②冒口尽量设置在铸件的最高最厚的部位，对底部热节增设补贴或是冷铁以造成补缩有利条件③冒口不应该开设在主要的受力大的部位，以防止组织粗大，降低强度。

④冒口不应选择在铸造应力集中处，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，可节约铸件精工时，零件外观好。

⑦不同高度的冒口，应使用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。

2.1.4.2 冒口设计分析负压实型铸造与普通砂型铸造的冒口设计相比较.有以下几个特点:(1)由于泡沫模型气化和负压凝固成型的原因.冒口的补缩能力明显提高.冒口体积可以减小。

知识篇——铸件的冒口设计计算1.冒口设计的基本原理铸件冒口主要是在铸钢件上使用。

铸铁件只用于个别的厚大件的灰铸铁件和球铁件上。

金属液在液态降温和凝固过程中，体积要收缩。

铸件的体收缩大约为线收缩的3倍。

因此，铸钢的体收缩通常按3---6%考虑，灰铸铁按2---3%，不过由于灰铸铁和球墨铸铁凝固时的石墨化膨胀，可以抵消部分体积收缩，所以如果壁厚均匀，铸型紧实度高，通常不需要设计冒口。

铸件的体收缩如果得不到补充，就会在铸件上或者内部形成缩孔、缩陷或者缩松。

严重时常常造成铸件报废。

冒口尺寸计算原则是，首先计算需要补缩的金属液需要多少。

通常把这一部分金属液假设成球体，并求出直径（设为d0）用于冒口计算。

冒口补缩铸件是有一定的范围------叫有效补缩距离，设为L，对厚度为h的板状零件通常L=3~5h 。

对棒状零件L=（25~30）√h 式子中，h------铸件厚度2.冒口尺寸的基本计算方法冒口计算的公式、图线、表格等有很多。

介绍如下。

最常用的方法是，冒口直径 D=d0+h理由是假定冒口和铸件以相同的速度凝固，凝固过程是从铸件的两个表面向内层进行，当铸件完全凝固终了，正好冒口凝固了同样的厚度，这时还剩下中间的空心的缩孔，体积正好等于补缩球的体积，这部分金属液在凝固过程中正好补缩进了铸件。

当铸件存在热节时，可以把h换成热节的直径T即可。

即D=do+T 。

另外设计冒口，还有个重要的部位，就是冒口颈，所谓冒口颈就是冒口和铸件的连接通道，冒口里的金属液都是经由冒口颈补缩到铸件里的。

所以对冒口颈的截面是有要求的，通常取冒口颈的直径dj=（0.6~0.8）T 。

冒口高度 H=（1.5~2.5）D 。

H的高度还应该考虑要高于需要补缩部位的高度，否则就成了反补缩了，铸件补缩了冒口，这是要避免的。

3.其它计算方法常用的经验计算方法还有不计算需要估算补缩的金属液，直接将热节园的直径乘个系数得出冒口直径。

例如简单铸件 D=（1.05~1.15）T 外形简单，热节比较集中。