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1、第21卷第6期青海大学学报(自然科学版)Vol.21No.62003年12月JournalofQinghaiUniversityDec.2003冒口及冒口设计牛金霞(青海大学机械系,青海西宁810016)摘要:阐述了冒口补缩的机理,对其评定方法和冒口补缩的效率进行了分析,并提出了冒口设计的具体方案。关键词:冒口;补缩;设计中图分类号:TG24文献标识码:A文章编号:1006-8996(2003)06-0060-03HolecollarandholecollardesignNIUJin2xia(MechanicalEngineeringDepartmentof
2、QinghaiUniversity,Xining810016,China)Abstract:Thispaperinterpretsthefillshrinkmechanismofholecollar,analysestheassessmethodofholecollarfillshrinkandefficiencyproblemaboutholecollarfillshrink,givesthematerialprojecttode2signit.Keywords:holecollar;fillshrink;design灰口铸铁和球墨铸铁在冷却、凝固过程中,
3、既有液态收缩,又有凝固收缩。当铸件在液态下和凝固期收缩得不到补偿时,就会在铸件内形成“缩孔”或“缩松”而使铸件报废。因而在铸件凝固过程中必须尽量消除“缩孔”或“缩松”现象的发生。目前,常用的方法:一是以直接补注法消除缩孔,二是用冒口补[1]缩铸钢件。满足直接补注法的成形铸件一般很少,并要求在很多地方同时进行补注,而且在向结晶层补充时,钢液不允许中断。进行连续补注时,则要求补注的速度应与铸件结晶的速度相同,这在生产条件下很难做到。因此实际生产中通常采用冒口进行补缩。冒口是铸型内用以储存金属液的空腔,习惯[2,3]上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。1冒口的补缩
4、机理1.1冒口与铸件间的补缩通道用冒口消除钢铸件缩孔,必须在钢铸件最后凝固部分安置合适冒口,并保证顺序凝固,其目的是使钢铸件凝固过程中始终有“补缩通道”,该通道保证冒口中的钢液能补缩到铸件中去。影响补缩通道的主要因素是铸件的厚度及铸型吸热速度。如何保证补缩通道的畅通是控制钢铸件凝固过程的一个重要问题,也是冒口设计中必须考虑的问题。因此,钢铸件中放垂直补贴或水平补贴来控制钢铸件凝固,使冒口中补缩钢[4]液能顺利流到补缩处,以保证补缩通道畅通。图1所示铸件的凝固过程,由于凝固是从下部和壁的两侧同时推进,这样在液相线之间便形成向冒口方向扩张的夹角Φ(补缩通道扩张角
5、)。在向着冒口张开的扩张角Φ范围内的合金都处于液态,且始终与铸件凝固区域保持畅通,形成补缩通道,使冒口中图1铸件的补缩通道的合金液在重力作用下能畅通无阻的补充到铸件凝固区域中去。补缩通道扩张角的大小和方向决定着补缩通道畅通与否和畅通的程度,扩张角Φ越大,通道越畅收稿日期:2003-05-09作者简介:牛金霞(1978—),女,青海西宁人,助教。第6期牛金霞:冒口及冒口设计61通、补缩越容易。扩张角Φ的大小,主要取决于铸件凝固方向上温度梯度的大小,向着冒口方向的温度梯度增加,扩张角Φ也增大,向着冒口张开,则补缩通道畅通,促使铸件顺序凝固。为保证补缩通道畅通,合
6、金种类不同,所需的最小温度梯度也不同。温度梯度越大,则Φ角越大,反之Φ角越小。1.2冒口的有效补缩距离冒口作用区与末端区长度之和称为冒口的有效补缩距离,简称冒口补缩距离,它是确定冒口数目的依据。通常用冒口补缩距离长度与铸件厚度的倍数表示冒口的有效补缩范围。不同类型的冒口都有一定的补缩范围。冒口补缩距离一般指长度方向但也包括周围各方向。如果铸件被补缩部分超出冒口的有效补缩范围,就会产生缩孔或缩松。反之,如果被补缩部分小于有效补缩范围,铸件虽然是致密的,但未充分发挥冒口的补缩作用,补缩效率低。1.3工艺补贴的应用在实际生产中有些铸件需补缩的高度往往超过冒口的有效
7、补缩距离。由于铸件结构或铸造工艺的不便,难以在中部设置暗冒口,如仅增加冒口直径和高度,补缩效果不明显,况且增大冒口会使大量液流经过内浇道,使铸件在内浇道附近和冒口根部因过热而产生疏松。可在铸件壁板的一侧增加工艺补贴的方法,增加冒口的有效补缩距离,提高冒口的补缩效率。2冒口的设计2.1冒口位置的确定冒口位置的选择对获得优质的铸件至关重要。若选择不当,不仅不能消除铸件的缩孔和疏松,反而会使铸件产生裂纹,加重冒口附近的疏松,同时也给清理、切割等工序带来不便。因[3]此,确定冒口位置应遵循以下原则: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
8、的部位;③冒口不应设在铸件最重要、受力大的部位,以免
