铸件冒口的尺寸计算

冒口的正确选择与设计是铸型工艺设计中的一项重要内容。

目前铸铁件主要指球铁、蠕铁、灰铁件的生产实际中常采用的冒口主要是顶冒口、边冒口、压边冒口及无冒口。

前三种又有明、暗冒口及冷、热冒口之分。

四种冒口中无冒口铸造是最先进的铸造工艺,是冒口设计中首推选用的冒口方案。

但是,无冒口铸造对铁水冶金质量及铸型条件结构、材料、刚度等都有一定的特殊要求,因此在应用上受到一定的限制。

顶冒口特别是内浇道不经过冒口的冷顶冒口,因其补缩效率低、冒口颈大、冒口颐处易产生缩松等,一般在冒口设计时尽盘避免选用。

热压边冒口因补缩效率高、挡渣性能好、易清除等优点,受到铸造工作者的青睐。

但因其对铸型结构有较严格要求,需要铸件有部分直的或弯曲外棱角,因此其应用也受到很大制约。

边冒口与顶冒口一样在铸铁件应用较早,因其对铁水冶金质量、铸型条件适应性好、补缩效率较高、易于清理、使用可靠性好,得到广泛应用。

边冒口在诸种铸铁件冒口中仍具有较强生命力。

边冒口设计通常采用热节圆比例法、模数法和体积法。

边冒口的热节圆比例法在小铸件冒口设计应用较多较可靠。

对于大铸件,因其比例系数变化范围大,设计可靠性差犷需要有丰富的设计经验予以补偿。

边冒口的模数法设计,就笔者所能收集的资料看,除卡赛先生模数法外,大都没有考虑铸铁的凝固特性,因此其应用有一定局限性。

体积法是在冒口体积与铸件或铸件需要补缩部分以下简称铸件需补体积之间建立数学关系本文推荐的办法属体积法的一种,在冒口尺寸与铸件需补重量之间建立数学关系,从而确定冒口尺寸。

而铸件重量是铸型工艺设计中必不可缺的工艺参数,因此,利用本方法,并不增加额外设计工作量。

暗边冒口的冒口顶尽量采用平顶或下图肠心关系图要刷上涂料,以使其发挥大气压力冒口通气芯的作用。

边冒口的冒口底,一般采用半球形和倒圆台形,以倒圆台形为好。

除制模样容易外,还可提高冒口底部金属热拥挤位置,利于加热冒口额,提高补缩效率。

另外,采用球形底,底部消耗过大,降低补缩效率。

所的表达式时应计入底面积并采用一个系数c以圆柱形顶冒口为例如果只能给定冒口的高与直径之比为g采用保温材料冒口侧面积降低系数a底面积中散热部分所占比例为c4ag代入式5ahd代入式5显然这是一个典型的二次方程式可用一般二次方程a三次方程的解法用计算机设计冒口时一种更简单的方法可解冒口三次方程即采用卡尔丹公式求解计算冒口尺寸的三次方程法及其应用铸造技术4199719952004tsinghuatongfangopticaldiscco
的体积和模数来进行计算 ,就会发生误差 。
如图 1 所示 ,若整个铸件的体积为 V , 每个冒口
所补缩的铸件体积为 V B (这里 , V B = 0. 5 V) , 而设
置冒口部位的体积 、表面积及模数分别为 V c , A c 和
M c ,则式 (1) 可写成如下形式 :
图 1 铸件上设置冒口的部位及受冒口补缩的部位 Fig. 1 Location anol feeding zone of riser on t he castings 铸件受冒口补缩的部位 铸件上设置冒口的部位
K1
δ( 1
=
+
mβ) αr M
vr
r
,
K2
=
βV B
vr
, 则可按方程
式 (3) 进行求解 。
v r 和αr 的值取决于所选择的冒口形状[2 ] , 列出
了六种不同形状冒口的 v r 和αr 值 。生产中使用的冒
口有多种形状 ,所以 ,在编制实用的计算机程序时 ,应
针对不同的冒口形状 ,各自导出其 v r 和αr 的表达式 ,
V r = v rd3 A r = αrd2
当冒口尺寸的比例确定后 , 即可将隐式方程化
为显式方程 ,得

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。

A+E+X
E 在边,角和末端冷却速度快 A 靠近冒口处铸件冷却缓慢 X1 添加冷铁在冒口之间的效果 X 添加冷铁在末端的效果
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冒口套计算
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将铸件分为几个部分,分别计算铸件模数MC • 计算冒口模数MF =1.2 x MC • 选择大于冒口模数的冒口套型号 计算每个部分所需补缩量 • 注意：铸件材质决定了体收缩率: 白口铁5%, 碳钢6%, 合金钢9%,高合金钢10% • 检查冒口的补给量是否足够 • 可利用的补缩率％＝f(冒口位置)
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冒口数量和补缩距离的估算
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• 补缩距离：板(宽:厚>5) ，杆(宽:厚<5) • 每个冒口的补缩距离是有限的,它受制于3个因素: E 在边,角和末端冷却速度快 A 靠近冒口处铸件冷却缓慢 添加冷铁在冒口之间或者在末端,补缩距离相应增加X1和X
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砂冒口和加套冒口
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砂冒口只有6-14%的 体积补充,
发热/保温冒口套可达 到75%的体积补充。
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冒口套的优点
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• • • • • • •
顶冒口 侧冒口 砂冒口 8-14% 120mm以内 40% 64% 大于120mm 33% 64%

侧冒口颈的补缩比率:MC:MN:MF=1.0:1.1:1.2

V法冒口与浇口的比例在铸造工艺中，V法是一种常用的铸造方法，它涉及到冒口和浇口的设计。

冒口和浇口的比例在V法铸造中至关重要，它直接影响着铸件的质量和工艺效率。

本文将详细讨论V法冒口与浇口的比例及其对铸造过程的影响。

一、V法铸造的基本原理在讨论冒口与浇口的比例之前，我们首先需要了解V法铸造的基本原理。

V法铸造是一种真空吸铸法，它利用真空泵在模具中创建负压，使熔化的金属液能够顺利填充模具腔体。

这种方法具有充型平稳、铸件精度高、气孔缺陷少等优点。

二、冒口与浇口的作用1.冒口的作用：冒口是铸造过程中用于排气和补缩的通道。

它能够有效地排出型腔中的气体，防止气孔缺陷的产生。

同时，冒口还能在凝固过程中为铸件提供补缩，减少缩孔和缩松等缺陷。

2.浇口的作用：浇口是金属液进入型腔的通道。

它要确保金属液平稳、快速地充满型腔，避免紊流和氧化夹杂物的生成。

合适的浇口设计有助于提高铸件的充型能力和减少铸造缺陷。

三、冒口与浇口的比例冒口与浇口的比例在V法铸造中需要根据具体情况进行优化。

这个比例取决于多个因素，如铸件的结构、尺寸、壁厚以及所需的工艺参数等。

一般而言，冒口的大小应足以排气和补缩，而浇口的大小应确保金属液顺利充满型腔。

如果冒口过大，可能会导致金属液的过早凝固，阻碍补缩和排气的进行。

而冒口过小，则可能无法有效排气，导致气孔缺陷。

同样地，浇口过大可能会导致金属液冲击型腔壁，产生紊流和夹杂物，而浇口过小则可能导致充型不足。

因此，确定合适的冒口与浇口比例是V法铸造中的关键任务。

这通常需要通过实验和模拟来确定最佳比例。

铸造工程师需要综合考虑各种因素，以达到最佳的工艺效果和铸件质量。

四、结论通过对V法铸造中冒口与浇口比例的讨论，我们可以看到这一比例对铸造过程和铸件质量的重要性。

合适的冒口与浇口比例能够确保金属液的平稳充型、有效排气和补缩，从而减少铸造缺陷，提高铸件质量。

在实际应用中，铸造工程师需要根据具体需求和条件，通过实践、实验和模拟来确定最优的冒口与浇口比例。

配套措施：
1）浇口杯应足够大； 2）严格控制浇注时间。
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3
计算实例：
1、绘制模板布置简图
各层铸件内浇道的金属压力头： h1=100mm； h2=250mm； h3=350mm。
2、计算型内金属质量 m /kg
普通冒口
顶冒口、暗冒口 侧冒口
特种冒口
大气压力冒口 发热冒口 保温冒口
铸铁件的 实用冒口
浇注系统当冒口 控制压力冒口
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4
３、冒口形状
球形
圆柱形（带斜度）
球顶圆柱形
腰圆柱形
暗腰圆柱形
４、冒口形式 a）铸钢件
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（二）按浇注系统各组元截面积的比例关系分
1、封闭式浇注系统
∑Ａ内< ∑Ａ横<Ａ直 一般为 ∑Ａ内：∑Ａ横：Ａ直＝1：1.1：1.15
特点：
挡渣力强，金属消耗少，易清理；
充型流速高，易喷射冲砂；
用于不易氧化的金属。
第三章 浇注系统的设计与计算
浇注系统设计正确与否关系到铸件的成败， 是铸造生产中的关键技术
第一节 浇注系统 一、浇注系统的组元
浇口杯： 接纳、引入金属
直浇道：引入金属，形成压头 横浇道：引入金属，阻撇熔渣 内浇道：引入金属，调控温度场
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铸铁件流量系数

M=V/A （cm）
式中，M为模数，V为体积，A为面积。 注意：不论铸件旳形状怎样，只要它们旳模数相等，其
凝固时间就相等或相近。
铸件旳模数和凝固时间τ之间旳关系遵守平方根定律：
τ=(M/k)2
k为凝固系数，与铸件金属、铸型旳热物理性能、铸件形 状、浇注温度等有关。
对碳钢和低合金钢而言，k=(0.9～1.26) ×10-3m/s1/2。
①水平补贴：
最大长度：L=4.7M冒
宽度： B=B冒
接近冒口端旳高度：h1=0.8M冒 远离冒口端旳宽度：h2=0.3M冒
I-I断面处旳补贴模数：
按冒口颈模数计算 M1=ab/[2(a+b-c)]
h1=0.8M冒
h2=0.3M冒
H
T
②垂直补贴 按图3-5-15拟定。
T
T
末端区 冒口区 末端区 缩松区 冒口区 末端区 冒口区
ε0为碳钢旳体收缩率，可由图查出。
εx=ΣKiwi
式中，εx—合金元素对体收缩率旳影响； wi—合金钢中各元素旳含量，wi为w1，w2… Ki—各合金元素对体收缩率旳修正系数，Ki为K1，K2…
Ki可由下表查出
合金元素 修正系数
W
Ni
Mn
-0.53 -0.0354 +0.0585
Cr +0.12
Si +1.03
矩形长杆旳模数： M=ab/2(a+b) 方形长杆旳模数： M=a/4 大平面旳模数： M=T/2 立方体旳模数： M=a/6 空心圆柱体旳模数：M=a/2
多种热节点旳模数计算措施： 1）测定热节点中心和平板中心旳凝固时间。设铸件平 板厚度为T，凝固时间为τ，热节点中心处凝固时间为τj，则 热节点模数：M=T√τj /2 √τ

铸件冒口计算
Л.Ф.Вигоднер;阳光（译）
【期刊名称】《大型铸锻件》
【年(卷),期】1987(000)002
【摘要】砂型铸造时,冒口中形成的缩孔的容积为：V缩=β（V冒＋V件）（1）式中 V冒、V件分别为冒口和铸阵的容积;β为凝固时容积的收缩系数。

我们用 m 来表示冒口和缩孔高度相等时的 V冒/V缩值。

考虑到20%的冒口容积储备量,将式（1）变换后得：
【总页数】3页(P67-68,13)
【作者】Л.Ф.Вигоднер;阳光（译）
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】TG244.4
【相关文献】
1.合金白口铁铸件浇冒口系统的计算机辅助设计 [J], 郭宁;秦紫瑞
2.铸件浇冒口液压分离楔的设计计算 [J], 吴振卿
3.铸件浇冒口砂轮自适应切割 [J], 王维信;孟广耀;王哲;孙英暖
4.梯度冒口在高碳钢轧辊铸件生产中的应用 [J], 武瑞石;刘建宁
5.压边浇冒口与耳冒口在ZQAI 9-4铸件上的应用 [J], 王培清
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消失模铸造浇注系统设计1.选择浇注位置1）重要的加工平面应朝下或垂直放置；2）模样的大平面应垂直或倾斜放置；3）尽量将气化模截面积F与周长n之比最小的面朝上安放；4）尽量将气化模上具有开口部分（如空穴及凹槽等）朝上安放，便于填砂紧实；5）便于开设浇、冒系统和除渣排气通道；6）利于造型材料的填充，避免形成死角区；7）凝固原则，就是使截面的横截面积自下而上逐渐增大；8）浇注位置还应有利于多层铸件的排列，在涂料和干砂充填紧实的过程方便支撑和搬运，使模样某些部位加固，防止变形；9）模样在砂箱中的位置应有利于干砂充填，尽量避免水平面和水平向下的盲孔。

2.确定模样吃砂量原则：在保证铸型强度能承受住金属液冲刷和压挤力作用的前提下，吃砂量尽可能小。

表1 砂箱底部和侧面吃砂量的经验数据一箱浇注多件时，两气化模样之间的距离也可采用上述数据。

顶注的吃砂量应大些，控制在150～300mm之间。

3.选择浇注系统的形式a)顶注、 b)上注、 c)下1/3处浇注、d)阶梯浇注、 e)底注、 f)下雨淋浇注f）e）d）c）b）a）图1 浇注系统的形式对内在质量要求严格的中小件宜采用顶注，对结构复杂的大而薄的铸件宜采用底注， 下1/3处侧注及阶梯浇注系统是适用性最广、应用最多的浇注方式。

选用浇注系统时的依据： 1） 各种形式浇注系统的优缺点2） 合金本身的铸造工艺特性如流动性、易氧化性及收缩性等 3） 铸件的大小和壁厚4. 确定一箱多铸的铸件数量及模组的布置形式5. 内浇道设计（确定内浇口的截面总面积、位置和数量、内浇道的形状和尺寸）1） 内浇口截面总面积（1） 经验法 按传统砂型铸造内浇口设计，然后适当调整，一般增大15%~20%。

（2） 公式计算∑=PH t GF 31.0μ内式中：G —流经内浇道的液态金属重量（kg ）（包括铸件重和浇注系统重量）； μ—流量系数（可参考传统工艺查表）一般取0.3～0.4之间； P H —压头高度，根据模样在砂箱中位置确定；t —浇注时间，消失模采用快速浇注的方法，可按下式计算：对于中小型铸铁件：()G G K t t+=3对大型铸铁件：3G K t t =， t K 是修正值，一般取0.85左右。

2 一般在热节上方，厚壁部分设置； 3 冒口应比铸件晚凝固，最后凝固才能补缩； 4 冒口在满足补缩条件下，尺寸尽量小， 5 防止裂纹产生，冒口不设在铸件应力集中处
（阻碍收缩），防止引起裂纹； 6 尽可能地将冒口设在方便和容易消除冒口残
根的地方； 7 冒口的补缩距离要大于冒口的有效补缩范围。
图3-3-8 平板铸件用冒口补缩时出现缩松区的情况 b-有效补缩区 c-冒口补缩区 e- 末端边角激冷区 f- 缩松区
Mc＝1.92cm
Mr=1.2Mc=2.3cm
查标准圆柱形暗冒口表：当Mr=2.38cm, 收缩 率为5％、每个暗冒口能补缩的最大铸件体积 为 4.1L （ 重 量 32kg ） 时 ， 冒 口 的 尺 寸 为 ￠ 120mm×188mm(h) (h=1.5d) 。 可 见 设 计一个冒口已经足够。
•
• 1、外冷铁 －直接外冷铁、间接外冷铁
• 外冷铁是自铸件外壁施加激冷作用，它不与铸 件表面溶接，可以回收重用。所以外冷铁的材 料以选择导热性好、有足够高的熔点的为好。
• 直接外冷铁 － 金属激冷材料直接与铸件相接 触称为直接外冷铁
• 间接外冷铁 － 金属激冷材料通过一薄层非金 属材料（如砂子、涂料等厚度在10－15mm） 与铸件相接触称为间接冷铁
对于逐层凝固产生集中缩孔的合金，设 置适当容积、足够的温度梯度的冒口，就 可以有效地防止缩孔和缩松。
对于糊状凝固的合金，冒口的作用很小， 适当设置小冒口，可以在一定限度上减少 缩孔缺陷和减少缩松缺陷。
• 二、冒口的类型及设计原理 • 冒口种类 • １）按冒口在铸件上的位置分
• ① 顶冒口：位于铸件的最高处 • ② 侧冒口：设置在铸件的热节点处 • ③ 补贴冒口：方向凝固 • ④ 局部冒口 •

轴承座铸造工艺设计一、工艺分1、审阅零件图仔细阅读零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸图样。

注意零件图的构造是否符合铸造工艺性，有两个方面：〔1〕审查零件要求〔2〕在既定的零件构造条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷。

零件名称：轴承座零件材料：HT150生产批量：大批量生产2、零件技术要求铸件重要的工作外表，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。

3.材料的合理性铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况等等。

用铸造合金〔如铸钢，灰铸铁，球墨铸铁〕的牌号、性能、工艺特点、价格和应用等进展综合分析、判断所选的合金是否合格。

4.审查铸件构造工艺性铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25一下二、工艺方案确实定铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择（1）造型方法、造芯方法的选择根据手工制造和机器造型的特点，选择手工造型（2）铸造方法的选择根据零件的参数，对照表格中的工程比拟，选自砂型铸造。

（3）铸型种类的选择根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。

2、浇注位置确实定根据浇注位置选择的4条主要规那么，选择铸件最大界面，即底面处。

3、分型面的选择本铸件采用两厢造型，根据分型面的选择原那么，分型面取最大截面，即底面。

三、工艺参数查询1、加工雨量确实定根据造型方法、材料类型进展查询。

查的加工余量等级11~13，取加工余量等级为12.根据零件根本尺寸、加工余量等级进展查询。

差得铸件尺寸公差数值为10。

根据零件尺寸公差、公差等级进展查询。

差得机械加工余量为5.5.根据所属的外表类型差得测量面高140，起模角度为0度25分3、铸造圆角确实定根据铸造方法和材料，差得最小铸造圆角半径为33、铸造收缩率确实定根据铸件种类差得：阻碍收缩率为0.8~1.0，自由收缩率为0.9~1.1.4、最小铸造孔的选择根据空的深度、铸件孔的壁厚差得最小铸孔的直径是80mm.四、浇注系统设计〔一〕、浇注位置确实定根据内浇道的位置选择底注式〔二〕、浇注系统类型选择根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统。

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。
（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。
4
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。
10
4 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。
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，使缩孔不致伸入铸件内。为满足此条件应有，
16
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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Leabharlann 和冷铁常可实现此目的。11

球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止球铁铸件缩孔、缩松的成因与防止摘要：球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀能力，因而铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松。

球墨铸铁凝固时，在枝晶和共晶团间的最后凝固区域，收缩的体积得不到完全补充，留下的空洞形成宏观及微观缩松。

La 有助于消除缩松倾向。

分析缩孔缩松形成原因并提出相应的防止办法，有助于减少由此产生的废品损失。

关键词：球墨铸铁、收缩、缩孔、缩松1 前言1.1 缺陷形成原因球墨铸铁生产技术日臻完善，多年技术服务的实践表明，生产中出现的铸造缺陷，完全可以用成熟的经验予以消除。

据介绍：工业发达国家的铸造废品率可以控制在1%以下[1]，国内先进水平也在2%左右，提高企业铸造技术水平，对减少废品十分重要。

1。

显微缩松显微镜观察微细连续缺失空间多角形疏松枝晶间、共晶团边界间众所周知，灰铸铁是逐层凝固方式，球墨铸铁是糊状凝固方式。

逐层凝固可以使铸件凝固时形成一个坚实的封闭外壳，铸件全封闭外壳的体积收缩可以减小壳体内的缩孔容积。

糊状凝固的特点是金属凝固时晶粒在金属液内部整个容积内形核、生长，固相与液相混合存在有如粥糊。

大多数球墨铸铁是共晶或过共晶成分，其糊状凝固方式使铸件外壳没有抵抗石墨化膨胀的能力，铸型产生型壁迁移，增大铸件体积，极易产生内部缩孔、缩松缺陷。

铸型冷却能力强，有利于铸件的容积凝固转变成逐层凝固，使铸件的分散缩松转变成集中缩孔。

然而，批量生产中湿砂型铸造很难被金属型或干砂型取代。

球墨铸铁凝固有以下三个特点，决定球墨铸铁是糊状凝固方式：①球化和孕育处理显著增加异质核心，核心存在于整个熔体，有利于全截面同时结晶。

②石墨球在奥氏体壳包围下生长，生长速度慢，延缓铸件表层形成坚实外壳；而片状石墨的端部始终与铁液接触，生长速度快，凝固时间短，促使灰铁铸件快速形成坚实外壳。

③球墨铸铁比灰铸铁导热率小 20%-30%，散热慢，外壳生长速度降低[3]。

考虑铸型强度的球墨铸铁件冒口设计方法1 引言球墨铸铁件在凝固过程中的共晶石墨析出会产生膨胀力，又因为糊状凝固特性导致铸件在凝固初期难以形成坚硬外壳[1~4]，此时凝固产生的膨胀压力便会作用于铸型。

当铸型强度不够好时，会产生胀型，使铸件收缩增大，当铸型强度比较好时，膨胀压力作用于铸件本身实现自补缩，收缩量减小，因此球墨铸铁件的冒口设计不同于铸钢件，需要综合考虑铸型强度、铸件结构等多种复杂因素[5,6]；并且目前球墨铸铁件结构越来越复杂，铸件热节分析比较困难，冒口的位置难以确定，因此设计复杂球墨铸铁件的冒口比较困难。

目前应用于球墨铸铁件的冒口设计方法主要有收缩模数法[7]、实用冒口法[8]和通用冒口法。

基于几何的冒口优化方法[9~14]，虽然能对冒口大小设计进行优化，但没有考虑合金材质，对球墨铸铁件不一定适用。

收缩模数法设计冒口的原理是均衡凝固技术，将铸件作为一个整体，由于每个部分的凝固速度都不一样，发生收缩和体积膨胀的时间也不相同，通过将所有单元在同一个时刻的收缩和体积膨胀叠加，可以得到整个铸件体积随时间的变化规律，将收缩和膨胀动态叠加和为零时，对应的时间为收缩时间，该时间对应的模数称为铸件收缩模数，在此时间之后，收缩和膨胀动态叠加和大于零，因此，冒口设计充分利用自补缩效果，仅提供收缩时间之前的液态收缩量。

球墨铸铁整个凝固过程中体积随温度变化可以分为液态收缩、体积膨胀、二次收缩三个部分。

在铸型强度比较好时，冒口颈如果在体积膨胀阶段凝固，铸件便可以利用自身的体积膨胀来抵消后期的二次收缩，充分利用石墨析出产生的膨胀压力，从而实现自补缩效果；而在铸型强度比较差时，需要冒口释放一定的膨胀压力，冒口颈凝固稍晚。

模数法计算冒口时只考虑铸件模数，这种方法可以应用于铸钢件、铸铁件等，但这种方法没有考虑球墨铸铁的自补缩作用，对于铸型强度条件好的球墨铸铁，采用这种方法设计的冒口偏大，会造成材料浪费，导致工艺出品率低。

第四章 铸造工艺设计
要求：①掌握铸造工艺方案的制定，
铸造工艺参数确定的原则；② 熟悉浇注系统的组成以及冒口的作用； ③了解冒口尺寸的计算方法。
重点：砂型铸造工艺图的绘制； 难点：浇注位置及分型面的选择。
砂型铸造工艺设计：
为获得好的铸件，减少工 作量，降低成本，合理制订铸 造工艺方案，绘制铸造工艺图。
√
×
2．分型面的选择原则
重要性：
①恰当与否会影响铸件质量； ②使制模、造型、造芯、合箱或清理 等工序复杂化； ③甚至还可增大切削加工的工作量。
1）便于起模，使造型工艺简化
尽量使分型面平直、数量少，避 免不必要的活块和型芯。 √
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起重臂的分型面
√
大平面还常产生夹砂缺陷，故对平板、圆盘类铸件，大平面应朝下。
加工表面上的起模斜度应结合加工 余量直接表示出，而不加工表面上的 斜度（结构斜度）仅需用文字注明。
熟悉浇注系统的组成以及冒口的作用； 分型面：砂箱间的接触表面。 §4-1 铸造工艺方案的确定 □大批量生产条件下，采用机器造型，需要改用图中所示的环状型芯，使铸型简化成只有一个分型面。 一般大量生产的定型产品、特殊重要的单件生产的铸件，铸造工艺设计订得细致，内容涉及较多。 共型芯：增加型芯稳定性、提高模板和砂箱利用率。 熟悉浇注系统的组成以及冒口的作用； 铸钢件：表面粗糙，余量比铸铁大 ①选择铸件的浇注位置及分型面。 铸件的孔、槽是否铸出，不仅取决于工艺上的可能性，还须考虑其必要性。 3）尽量使型腔及主要型芯位于下型 单件、小批生产的一般性产品，铸造工艺设计内容可以简化。 不加工的特形孔、价格较贵的非铁金属铸孔，尽量铸出。 它是制造模样和铸型，进行生产准备和铸件检验的依据（基本工艺文件）。 三、砂芯形状、个数及分块 a）垂直芯头 b）水平芯头 三、砂芯形状、个数及分块 尽量使分型面平直、数量少，避免不必要的活块和型芯。 方案III：从B面分型，铸件全部置于下型。 采用分型方案I时的铸造工艺图 1）铸件的重要加工面应朝下或位于侧面。