冒口系统设计 ppt课件.ppt

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1、第三章浇冒口系统设计冒口系统设计材料科学工程系吴士平一、冒口的作用为了使铸件在凝固的最后阶段得到补缩，防止缩孔、缩松、裂纹、变形等产生，则在铸件上设置冒口。冒口－储备足量的液态金属，又可排气、集渣。铸造合金凝固时，均产生体积收缩，凝固后均会形成孔洞－缩孔、缩松。合适的冒口工艺可以有效地防止或减少铸件的收缩缺陷。收缩缺陷与合金的凝固特性有关，也与冒口自身设计有关》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

2、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2）按冒口结构分①矩形冒口②圆柱形冒口③球型冒口3）按冒口内腔与大气之间关系①明冒口②暗冒口大气压力冒口③发气压力冒口三、冒口的设计原则（一）设置冒口的必要性（二）、冒口位置选择原则1方向性（顺序）凝固，要使凝固进行方向超香冒口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

3、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（三）确定冒口的种类和类型在选定冒口的种类和类型时要考虑设置冒口的效果和造型及去除冒口时是否方便。图3－13是常采用的几种冒口形式（四）决定冒口的尺寸（1）一般来说，冒口系统（冒口和冒口颈）的凝固应晚于铸件的凝固。（2）冒口要能根据设计的要求提供足够的金属来补偿铸件的液态收缩，凝固收缩以及由于型腔扩大而增加的体积。而且

4、要力求铸件的成品率高。（3）冒口和铸件受补缩部位之间，要保持一定的温度梯度和凝固梯度，以保证补缩通道畅通。（五）校验方向性（顺序）凝固和多冒口的综合效果由于冒口的有无及其位置、大小等将直接影响铸件的温度场，从而影响凝固的进行状态。此外，在多冒口的情况下还有可能发生相互间的干扰。因此需要校验是否不产生缺陷。３－３冒口的设计及计算以铸钢件冒口设计为主，凡实行顺序凝固的一切合金铸件均适用。冒口的设计：凝固时间原则：模数法几何关系原则：缩管法热节圆法（一）模数法模数：体积和散热表面积的比值称模数M=V/A其中：M－　模数（m）；V－　铸件体积

5、（m3）A－　散热表面积（m2）模数法：根据铸件凝固理论，铸件凝固时间决定于它的体积和表面积的比值，即铸件的模数。M小的铸件凝固时间短；M大的铸件凝固时间长，模数方法计算冒口尺寸就是建立在模数的基础之上。模数法基本原理：１、按顺序凝固的基本条件，冒口凝固时间τr应大于铸件被补缩部位的凝固时间τc。已知：式中：Mr,Mc－　为冒口、铸件的模数；Kr,Kc－　为冒口、铸件的凝固系数；Kr=Kc（一般情况下）得：一般取f＝1.2则Mr=f·Mcf为冒口系数（f≥１）对碳钢、低合金钢铸件，冒口、冒口颈和铸件模数关系：侧冒口Mc:Mn:Mr=1

6、:1.1:1.2顶冒口Mr=(1.2-1.0)Mc内浇道通过冒口Mc:Mn:Mr=1:(1-1.03):1.2２、冒口必须能提供足够的金属液以补偿铸件在凝固结束前体收缩（包括型壁移动扩大的容积）故应满足：式中：Vc、Vr、Ve铸件、冒口、型壁移动扩大的体积；ε金属液的收缩率η冒口补缩效率结果：铸件模数（查表）　→　按Mr＝1.2Mc计算得出冒口的模数　→　再查表（）→　分别求出圆柱形、腰圆形（明冒口）或圆柱形按冒口的尺寸设计步骤：①　将铸件划分几个补缩区，计算各区的铸件模数②　计算冒口、冒口颈的模数③　确定冒口的形状和尺寸④　检查顺序

7、凝固条件、补缩距离⑤　核验冒口补缩能力（按表）Vr－冒口体积；εv－铸钢件的收缩率M=(1-1.25)M’M=(1-1.143)M’M=(1-1.151)M’计算实例：ZG４５齿轮如图３－３－１７所示，其收缩率约为５％１）轮缘冒口计算把轮缘看作长方形断面的杆，当在冒口之间不采用冷铁时，大致需要设置三个冒口。在冒口之间设置冷铁，可以只设二个冒口。首先计算轮缘铸件部分的模数Mc=Vc／Ac＝1.96为了保证冒口比铸件晚凝固，一般取Mr＝1.2McMr=1.2Mc＝2.35查标准腰圆形冒口表：当收缩率＝５％、Mr＝2.42cm、每个冒口能补

8、缩最大铸件体积＝4.8L（重量37kg）时冒口的尺寸为a=100mm,b=200mm,h=150mm(h=1.5a)。2）轮毂冒口计算把轮毂同样看成长方形杆，则Mc＝1.92cmMr=1.2Mc=2.3cm查标准圆柱形暗