冒口设计参考.doc

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1、冒口设计第一节冒口的种类及补缩原理冒口(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。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

2、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

3、.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

4、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。1.模数法>>A.基本原理>>遵守顺序凝固的基本条件。a.冒口的凝固时间τr应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间τc。b.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c.缩孔不致伸入铸件内。A.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证明。铸件凸形表面的凝固层增长速度高于平面和凹形表面

5、。说明铸件形状对其凝固和补缩有影响。铸件形状系数（shapecoefficent）q又名周界商，定义为铸件体积Vc与其模数Mc3之比值，即q＝Vc/Mc3(3-5-7)q值使铸件形状数量化，q值的大小表明了铸件形状的特征——形状越接近于简单的实心球体，q值越小；反之，铸件形状越接近展开的大平板，q值越大。实心球体件q值最小，这时qmin=113。而大平板件q值非常之大。生产中铸件的q值多在113～5000范围内。在其他条件相同时，q值大则冒口补缩效率高。表3-5-7为保温冒口补缩效率η和铸件形状系数q的关系。在设计和校核冒口时，q值大的铸件应选取冒口补缩效率的上限值。C.设计步骤

6、1.把铸件划分为几个补缩区，计算各区的铸件模数Mc 2.计算冒口及颈的模数。 3.确定冒口形状和尺寸（应尽量采用标准系列的冒口尺寸）。 4.检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道是否畅通。 1.校核冒口补缩能力。D.铸件模数的计算铸件结构有的简单，有的复杂。复杂铸件总是由简单几何体与其相交节点所构成。所以，只要掌握简单几何体和其相交节点的模数计算方法，对任何复杂铸件均可应用模数法计算出冒口尺寸。 各种热节点的模数计算方法：1）测定热节中心和平板中心的凝固时间 设铸件平板壁厚为T，凝固时间为τ，热节中心处凝固时间为τj。拟订工艺之前，要进行浇注试验测定其凝固时间，故应用较少

7、。2）热节圆当量板（或杆）法 把热节部位视为以热节圆直径为厚度的板或杆件，见表3-5-8。3）用"一倍厚度法"求热节模数如图3-5-16所示，温度测定试验表明，离热节处一倍壁厚以外的温度，基本与壁体的温度相同。因此，以图示的阴影区作为计算热节模数的依据。此外还有其他方法。对于齿轮轮缘和辐板间形成的T形热节所进行的分析计算表明：一般情况下，一倍厚度法所得模数值稍大，热节圆当量杆法所得模数次之，用扣除散热面积法所得模数略小。总的来说，用上述不同方法计算出的模数值相近，皆能满足工艺设计