第三章 浇注系统的设计与计算

1、湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 第一节第一节 浇注系统浇注系统 一、一、浇注系统的浇注系统的组元组元 浇口杯：浇口杯： 接纳、引入金属接纳、引入金属 直浇道：直浇道：引入金属，形成压头引入金属，形成压头 横浇道：横浇道：引入金属，阻撇熔渣引入金属，阻撇熔渣 内浇道：内浇道：引入金属，调控温度场引入金属，调控温度场 浇注系统设计正确与否关系到铸件的成败，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是铸造生产中的关键技

2、术 第三章第三章 浇注系统的设计与计算浇注系统的设计与计算 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 二、对浇注系统的要求二、对浇注系统的要求 u 足够的浇注速度，流动平稳，满足一定时间足够的浇注速度，流动平稳，满足一定时间 内充满型腔；内充满型腔； 防止冲砂，避免铸件出现夹砂防止冲砂，避免铸件出现夹砂 、冷隔等缺陷；、冷隔等缺陷； u 防止旋涡，避免吸气或金属过度氧化；防止旋涡，避免吸气或金属过度氧化； u 内浇道的位置和数量符合铸件所需凝

3、固或补内浇道的位置和数量符合铸件所需凝固或补 缩原则；缩原则； u 结构合理，造型简单；结构合理，造型简单； u 浇注系统本身消耗金属少。浇注系统本身消耗金属少。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 三三 、浇注系统的类型、浇注系统的类型 1. 顶注式顶注式 a) 普通式普通式 b) 楔形式楔形式 c) 压边式压边式 d) 雨淋式雨淋式 e) 搭边式搭边式 （一）（一） 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Depart

4、ment of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 压头大，流动阻力小，压头大，流动阻力小， 能够减少浇不足、冷隔缺陷；能够减少浇不足、冷隔缺陷； 温度分布上高下低，铸件补温度分布上高下低，铸件补 缩效果好缩效果好 对型腔底部冲击力大，对型腔底部冲击力大， 易激溅、氧化、卷入空气，易激溅、氧化、卷入空气， 可造成砂眼、铁豆、气孔、可造成砂眼、铁豆、气孔、 氧化夹渣等缺陷。氧化夹渣等缺陷。 顶注式的优缺点顶注式的优缺点 优点优点 缺点缺点 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of

5、 Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 优点：优点： 充型平稳。横浇道、内充型平稳。横浇道、内 浇道充满时利于挡渣；能浇道充满时利于挡渣；能 够减少金属氧化。够减少金属氧化。 缺点：缺点： 温度分布下高上低，铸温度分布下高上低，铸 件补缩效果不好；件补缩效果不好； 内浇道附近易于过热，内浇道附近易于过热， 易发生缩松和晶粒粗大等易发生缩松和晶粒粗大等 缺陷；缺陷； 铸件顶部、边远处容易铸件顶部、边远处容易 形成浇不到，冷隔等缺陷。形成浇不到，冷隔等缺陷。 应用：应用： 主要用于结构复杂的各主要用于结构复杂的各 种黑色金

6、属铸件和易氧化种黑色金属铸件和易氧化 的有色合金铸件。的有色合金铸件。 底注式的优缺点底注式的优缺点 汽缸头汽缸头 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 中间浇注综中间浇注综 合有顶注式和合有顶注式和 底注式的优缺底注式的优缺 点；点； 内浇道、横内浇道、横 浇道设在分型浇道设在分型 面上，造型方面上，造型方 便。便。 中间浇注应用广泛中间浇注应用广泛 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Ma

7、terials EngineeringDepartment of Materials Engineering 兼有底注式和顶注式兼有底注式和顶注式 的优点，充型平稳。的优点，充型平稳。 但结构复杂，设计和但结构复杂，设计和 计算较难。计算较难。 用于高度大的中、大用于高度大的中、大 型铸件。阶梯式或缝型铸件。阶梯式或缝 隙式用于垂直分型无隙式用于垂直分型无 箱挤压造型或金属型箱挤压造型或金属型 铸造铸造 阶梯式的优缺点阶梯式的优缺点 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Mater

8、ials Engineering 1、封闭式浇注系统、封闭式浇注系统 内 内 横 横 横 横 直 直 开放式浇注系统初期各组元不可能全充满，开放式浇注系统初期各组元不可能全充满， 撇渣能力较差，充形流速不高；撇渣能力较差，充形流速不高； 冲刷力小，受氧化的程度轻。冲刷力小，受氧化的程度轻。 用于易氧化的有色合金铸件、球铁铸件。用于易氧化的有色合金铸件、球铁铸件。 对于铝、镁合金，常用开放式浇注系统。各对于铝、镁合金，常用开放式浇注系统。各 组元截面积比可参考应用：组元截面积比可参考应用： 直 直： ：横 横： ：内 内=1： ：2：4 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 De

9、partment of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 四四 浇注系统组元设计中的创新思维浇注系统组元设计中的创新思维 1、浇口杯中加过滤网，浇口盆中采用挡渣措施。、浇口杯中加过滤网，浇口盆中采用挡渣措施。 2、直浇道底部开设半球形或圆台形窝坑，称、直浇道底部开设半球形或圆台形窝坑，称 为直浇道窝。对铸钢，要用耐火砖。为直浇道窝。对铸钢，要用耐火砖。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materi

10、als Engineering 3、提升横浇道的撇渣效果、提升横浇道的撇渣效果 前过滤前过滤阻流式阻流式缓流式缓流式离心集渣式离心集渣式 轻合金浇注系统中安装过滤网轻合金浇注系统中安装过滤网 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 4、内浇道的设计、内浇道的设计 1） 内浇道的作用：内浇道的作用： 控制液态金属充型速度和流动方向、温度分布和凝固顺序。控制液态金属充型速度和流动方向、温度分布和凝固顺序。 2） 形状：形状：扁平梯形、月牙形和三

11、角形。扁平梯形、月牙形和三角形。 3） 位置的选择：位置的选择： 依据铸件所需凝固方式和流动特性考虑。依据铸件所需凝固方式和流动特性考虑。 同时凝固：同时凝固： 对于壁厚均匀的铸件，拟采用多个内浇道分散引入；对于壁厚均匀的铸件，拟采用多个内浇道分散引入； 对于不均匀的铸件，则从薄壁处引入。对于不均匀的铸件，则从薄壁处引入。 顺序凝固：顺序凝固： 从厚壁处引入金属液。从厚壁处引入金属液。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 5、确定内浇道

12、位置的几个具体问题、确定内浇道位置的几个具体问题 u结构复杂的铸件，壁厚差别大的补缩区域则按顺结构复杂的铸件，壁厚差别大的补缩区域则按顺 序凝固从厚处引入；整个铸件按同时凝固方式采序凝固从厚处引入；整个铸件按同时凝固方式采 用多个内浇道充型。用多个内浇道充型。 u要求各内浇道的流量分布合理要求各内浇道的流量分布合理。 u液流顺壁流入，不冲刷液流顺壁流入，不冲刷 型壁、型芯和铸型凸出部分。型壁、型芯和铸型凸出部分。 u避开铸件重要部位，避开铸件重要部位， 防止晶粒粗大。防止晶粒粗大。 u造型、清理操作方便，造型、清理操作方便， 不阻碍铸件收缩。不阻碍铸件收缩。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车

13、工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 第第二二节节 浇注系统的计算浇注系统的计算 1、 奥赞奥赞(Osann)公式公式 阻流（最小）截面积阻流（最小）截面积 的计算的计算 。 阻流（最小）组元指阻流（最小）组元指 最小截面积的浇道，最小截面积的浇道， 一般为内浇道，即一般为内浇道，即 pgH m 2 A阻 阻= C P HH P2 2 0 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepar

14、tment of Materials Engineering 1）金属充填型腔时平均静压头）金属充填型腔时平均静压头 Hp 的计算的计算 根据水力学相关公式推导得知根据水力学相关公式推导得知 ， 对于从分型面注入：对于从分型面注入： Hp = Ho P 2 / 2C 式中式中 Ho 阻流面以上的金属液静压头，阻流面以上的金属液静压头，mm ; P 阻流面以上的型腔高度，阻流面以上的型腔高度，mm ; C铸件高度，铸件高度， mm ; 对于对于 顶注式顶注式 ： P=O , Hp = Ho 底注式底注式 ： Hp = Ho - C/ 2 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 De

15、partment of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 2）浇注时间的确定）浇注时间的确定 浇注快慢对铸件质量有浇注快慢对铸件质量有 重大影响。重大影响。 浇注时间主要根据合浇注时间主要根据合 金性质靠生产经验选择。金性质靠生产经验选择。 球墨铸铁件的浇注时间参球墨铸铁件的浇注时间参 照图示曲线查询。照图示曲线查询。 一般一般 采用快浇。采用快浇。 对于收缩大的合金件，对于收缩大的合金件， 采用慢浇有利于补缩。采用慢浇有利于补缩。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of

16、Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 3）流量系数）流量系数的确定的确定 铸铁件流量系数铸铁件流量系数 铸钢件流量系数铸钢件流量系数 球墨铸铁件流量系数球墨铸铁件流量系数 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 计算步骤：计算步骤： p gH m S 2 内 以内浇道为阻流（最小）截面，用奥赞以内浇道为阻流（最小）截面，用奥赞(Osann)公式公式 计算每个内浇道截

17、面积。计算每个内浇道截面积。 式中式中Hp可用浇口杯中液面到内浇道中心的距可用浇口杯中液面到内浇道中心的距 离离Ho计算。计算。 配套措施：配套措施： 1）浇口杯应足够大；）浇口杯应足够大； 2）严格控制浇注时间。）严格控制浇注时间。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 各层铸件内浇道的金属压力头：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、计算型内金属质量 m /kg

18、 型内金属质量（即铁水质量数）型内金属质量（即铁水质量数） 为为212 /0.7=34.3 kg 。 3、浇注时间、浇注时间 生产节拍为生产节拍为12S/型。查表浇注时间为型。查表浇注时间为 8S。 约用约用2S充满浇注系统，则充填单个型腔的净浇注时间为充满浇注系统，则充填单个型腔的净浇注时间为 6S。 每个型腔的浇注速度应为每个型腔的浇注速度应为2 kg/6S0.33 kg/S。 1、绘制模板布置简图、绘制模板布置简图 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials E

19、ngineering 4、 选用浇口杯选用浇口杯 根据铸型的浇注速度，使用根据铸型的浇注速度，使用4号浇口杯，铁液积存号浇口杯，铁液积存5.5 kg； 5、分别分别计算或由计算或由内浇道计算诺谟图查各层内浇道计算诺谟图查各层内浇道截面积：内浇道截面积： （流量系数取（流量系数取 =0.5） S1=70mm2 ； S2=45mm； S3=38mm2。 6、分直浇道截面积、分直浇道截面积 S内 内 =2 （70+45+38）=306mm2, S分直 分直=1.2 S内 内=306 1.2=367mm2 分直浇道的截面尺寸：分直浇道的截面尺寸： 上底宽上底宽11mm；下底宽；下底宽22mm；高；高2

20、2mm 。 实际：实际：S分直 分直=363mm2。 。 7、 水平横浇道尺寸水平横浇道尺寸 S横 横=1.3 363 mm2=472 mm2。 选上底宽选上底宽12.5mm；下底宽；下底宽25mm；高；高25mm； 实际截面积实际截面积469mm2。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 小结小结浇注系统设计步骤浇注系统设计步骤 u选择浇注系统类型；选择浇注系统类型； u确定内浇道在铸件上的位置、数目和金属引入方确定内浇道在铸件上的位置

21、、数目和金属引入方 向；向； u决定直浇道高度（一般取决于砂箱高度）；决定直浇道高度（一般取决于砂箱高度）； u计算浇注时间并核算金属在型内的上升速度；计算浇注时间并核算金属在型内的上升速度； u计算阻流（最小）截面积；计算阻流（最小）截面积； u确定组元截面积比；确定组元截面积比； u于铸造工艺上绘制浇注系统结构及组元截面图。于铸造工艺上绘制浇注系统结构及组元截面图。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 复习题复习题 1浇注系统由哪些

22、部分组成？分别说明各个组元的浇注系统由哪些部分组成？分别说明各个组元的 作用？作用？ 2比较顶注式和底注式浇注系统的优缺点。比较顶注式和底注式浇注系统的优缺点。 3比较封闭式和开放式浇注系统的优缺点。比较封闭式和开放式浇注系统的优缺点。 4 . 如何提高横浇道的撇渣效果？如何提高横浇道的撇渣效果？ 5. 内浇道在铸件浇铸中能够起到哪些重要作用？内浇道在铸件浇铸中能够起到哪些重要作用？ 6确定内浇道位置要注意哪些具体问题？确定内浇道位置要注意哪些具体问题？ 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartme

23、nt of Materials Engineering 7如何应用奥赞如何应用奥赞(Osann)公式计算阻流截面积？公式计算阻流截面积？ 如何确定或计算式中各个工艺参数？如何确定或计算式中各个工艺参数？ 8一铸铁件重一铸铁件重 5 吨，平均壁厚为吨，平均壁厚为30毫米，试求浇注毫米，试求浇注 时间？若为铸钢件，其浇注时间时间？若为铸钢件，其浇注时间 应为多少？应为多少？ 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 第三节第三节 冒口、冷铁与铸肋

24、冒口、冷铁与铸肋 、冒口的作用：、冒口的作用：补缩补缩 、排气、集渣、排气、集渣 冒口种类冒口种类 普通冒口普通冒口 顶冒口、暗冒口顶冒口、暗冒口 侧冒口侧冒口 特种冒口特种冒口 大气压力冒口大气压力冒口 发热冒口发热冒口 保温冒口保温冒口 铸铁件的铸铁件的 实用冒口实用冒口 浇注系统当冒口浇注系统当冒口 控制压力冒口控制压力冒口 一一 概述概述 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 球形球形 圆柱形（带斜度）圆柱形（带斜度） 球顶圆柱形

25、球顶圆柱形 腰圆柱形腰圆柱形 暗腰圆柱形暗腰圆柱形 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 、冒口位置、冒口位置 1、铸件热节上方或侧旁；、铸件热节上方或侧旁； 2、铸件最高最厚部位；、铸件最高最厚部位； 3、一个冒口同时补缩几、一个冒口同时补缩几 个铸件；个铸件； 4、不选应力集中部位，、不选应力集中部位， 希望放在加工面上；希望放在加工面上； 5、 用冷铁隔开冒口的用冷铁隔开冒口的 补缩范围。补缩范围。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽

26、车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 二二 铸钢件冒口的设计与计算铸钢件冒口的设计与计算 冒口必须提供足够的金属冒口必须提供足够的金属 液，补偿铸件凝固的体收缩液，补偿铸件凝固的体收缩, 条件应有：条件应有： 即即 Vr =Vc/(-) 式中：式中： Vr 冒口体积；冒口体积； Vc铸件体积；铸件体积； Ve型壁移动所扩大型壁移动所扩大 的体积；的体积； 体收缩率；体收缩率； 冒口补缩效率。冒口补缩效率。 erc VVV)( r V 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工

27、业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 常用合金的体收缩率常用合金的体收缩率 冒口种类或冒口种类或 工艺措施工艺措施 （%） 圆柱或腰园柱形冒口圆柱或腰园柱形冒口 球形冒口球形冒口 补浇冒口时补浇冒口时 浇口通过冒口时浇口通过冒口时 发热保温冒口发热保温冒口 大气压力冒口大气压力冒口 1215 1520 1520 3035 3050 1520 冒口的补缩效率冒口的补缩效率 铸件材质铸件材质（%） 中碳钢中碳钢 wc=1%钢钢 灰铸铁灰铸铁 白口铸铁白口铸铁 纯铝纯铝 纯铜纯铜

28、 2.53.0 4.0 1.9膨胀膨胀 4.05.5 6.6 4.92 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering （一）应用（一）应用 模数法计算冒口尺寸模数法计算冒口尺寸 1、模数概念模数概念 冷凝物体的模数是它的体积冷凝物体的模数是它的体积V 和散热面积和散热面积A 之比。之比。 即即 M=V/A 计算原理是基于冒口计算原理是基于冒口 的凝固时间的凝固时间r 大于铸件补缩部位大于铸件补缩部位 的凝固时间的凝固时间c ， 即即 r c 2

29、r r K M 2 c c K M 而而 c= ； r = 2 r r K M 2 c c K M 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 式中式中 Mr 、 Mc 冒口与被补缩铸件部位冒口与被补缩铸件部位 的模数；的模数； Kr、 Kc 冒口与被补缩铸件的凝冒口与被补缩铸件的凝 固系数。固系数。 对于普通冒口，对于普通冒口， Kr =Kc， Mr = f Mc f 冒口安全系数，冒口安全系数， 一般取一般取f =1.2 。 湖北汽车工业学

30、院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 对于碳钢、低合金钢铸件对于碳钢、低合金钢铸件 u侧冒口侧冒口 ：Mc : Mn : Mr = 1 : 1.1 : 1.2 u内浇道通过冒口：内浇道通过冒口： Mc : Mn : Mr = 1:（11.03）: 1.2 u顶冒口：顶冒口： Mr=（1.21）Mc 式中式中 Mn为冒口颈的模数。为冒口颈的模数。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Eng

31、ineeringDepartment of Materials Engineering 2、简单几何体及、简单几何体及热节部位热节部位模数的计算模数的计算（参照教材参照教材 P106-P107） ba aabb M 34 2 22 用用“一倍厚度法一倍厚度法”求热节模数求热节模数 a）平板或圆柱（）平板或圆柱（a5T）：）：M=T/2 b）矩、方形体：）矩、方形体：M=ab/2（ab） c）立方体、圆柱体、球：）立方体、圆柱体、球：M=a/b d）空心圆柱体：）空心圆柱体：M=a/2 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials Engi

32、neeringDepartment of Materials Engineering 3、模数法冒口设计步骤、模数法冒口设计步骤 把铸件划分为几个补缩区，按简单几何体及热节点把铸件划分为几个补缩区，按简单几何体及热节点模模 数数公式计算各区的铸件模数公式计算各区的铸件模数Mc。 计算冒口及冒口颈的模数。计算冒口及冒口颈的模数。 确定冒口形状和尺寸（应尽量采用标准系列的冒口尺确定冒口形状和尺寸（应尽量采用标准系列的冒口尺 寸）。寸）。 检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道 是否畅通。是否畅通。 应用应用Vr =Vc/(-)公式公式校核冒口补

33、缩能力。校核冒口补缩能力。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 4、冒口设计计算举例、冒口设计计算举例 铸钢件：铸钢件：ZG310-570； 710 kg。 1). 求铸件模数求铸件模数 Mc 上、下凸缘共计四个上、下凸缘共计四个 冒口。每个冒口补冒口。每个冒口补缩半缩半 个个凸缘。依据教材表凸缘。依据教材表4-8中中 管与法兰相交计算管与法兰相交计算 图中：图中：b=20 cm；非冷却面；非冷却面 c=8cm； 取热节圆直径取热节圆直

34、径 Dr = a=10cm 代入得代入得 Mc= 3.84 cm cDrr Drb Mc ）（2 暗冒口暗冒口 顶冒口顶冒口 顶冒口顶冒口 暗冒口暗冒口 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 2). 求求Mr、Mn 冒口模数冒口模数 Mr=1.2 Mc=4.6cm； 底部用侧暗冒口，冒口颈模数底部用侧暗冒口，冒口颈模数 Mn=1.03 Mc=4 cm。 3). 体收缩率体收缩率 （ZG310-570） 取取 =5 4). 确定冒口形状与尺

35、寸确定冒口形状与尺寸 顶部设计为明腰圆柱形冒口，取顶部设计为明腰圆柱形冒口，取Mr=4.5 cm； 其根部尺寸其根部尺寸 a=170 mm，b=380 mm； 单个冒口质量单个冒口质量 m=129 kg ，单个冒口最大补缩能力为，单个冒口最大补缩能力为 280 kg。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 底部侧暗冒口亦取底部侧暗冒口亦取Mr=4.5 cm，根部直径根部直径 d=120 mm ， 高高 360 mm； 冒口颈宽冒口颈宽 2

36、40 mm ，颈高，颈高 127 mm ，单个冒口最大补，单个冒口最大补 缩能力为缩能力为 195 kg。 5). 校核冒口数量校核冒口数量 近似地用圆筒近似地用圆筒400 计算法兰热节中心周长计算法兰热节中心周长d= 1256 mm，显示侧暗冒口数目不足，但基本满足要求。，显示侧暗冒口数目不足，但基本满足要求。 6). 校核冒口最大补缩能力校核冒口最大补缩能力 四个冒口总质量为四个冒口总质量为 950 kg ，有足够钢液提供补缩。，有足够钢液提供补缩。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartme

37、nt of Materials Engineering （二）应用补缩液量法计算冒口尺寸（二）应用补缩液量法计算冒口尺寸 原理原理: 铸件、冒口的凝固层增长速度相等铸件、冒口的凝固层增长速度相等 ； 冒口内供补缩用的金属液体积（名义缩孔体冒口内供补缩用的金属液体积（名义缩孔体 积）为直径积）为直径 d 0 的球。的球。 冒口凝固层厚度为铸件厚度之一半。冒口凝固层厚度为铸件厚度之一半。 冒口中缩孔球直径冒口中缩孔球直径 d 0等于冒口直径与铸件厚等于冒口直径与铸件厚 度之度之 差。差。 冒口冒口 铸件铸件 即即 d 0 = D r - T c Vd 3 06 1 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽

38、车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 根据经验，取冒口高度根据经验，取冒口高度 Hr =（1.151.8）Dr 注：令直径为注：令直径为 d 0 的球体等于铸件被补缩的金属液体积。的球体等于铸件被补缩的金属液体积。 3 6 c V od D r 冒口直径。冒口直径。 式中式中 收缩率；收缩率； Vc铸件体积；铸件体积； 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of

39、Materials Engineering （三）应用（三）应用 比例法计算冒口尺寸比例法计算冒口尺寸 应用比例法计算冒口尺寸简单易行，广为采用。应用比例法计算冒口尺寸简单易行，广为采用。 现以轮形铸钢件为例，介绍应用比例法计算冒口尺寸。现以轮形铸钢件为例，介绍应用比例法计算冒口尺寸。 1、热节圆直径、热节圆直径 d y 的确定的确定 根据零件尺寸加上加工余根据零件尺寸加上加工余 量和收缩量在图上直接量出。量和收缩量在图上直接量出。 2、按比例确定轮缘冒口尺寸、按比例确定轮缘冒口尺寸 放上冒口补贴放上冒口补贴 沿冒口方向在铸件断面上为增加沿冒口方向在铸件断面上为增加 补缩效果而逐渐增厚的多余金

40、属，补缩效果而逐渐增厚的多余金属， 被称为冒口补贴。被称为冒口补贴。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 冒口补贴按下列经验公式计算冒口补贴按下列经验公式计算 d1 = （1.3 1.5）dy ； ； R1 = Rc dy（1 3）mm； R2 =（0.5 1） dy 。 。 冒口尺寸冒口尺寸 暗冒口：暗冒口： Br=（2.2 2.5）dy 明冒口：明冒口： Br =（1.8 2.0 ）dy Ar =（1.5 1.8）Br Hr =（

41、（1.15 1.8）Br 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 碳钢件冒口的有效补缩距离如图所示。碳钢件冒口的有效补缩距离如图所示。 平板铸件的缩松区平板铸件的缩松区板件及杆件铸钢冒口的有效补缩距离板件及杆件铸钢冒口的有效补缩距离 a）宽厚比）宽厚比5 ：1 b）宽厚比）宽厚比5 ：1 关于冒口有效补缩距离的说明关于冒口有效补缩距离的说明 补缩的基本条件：补缩的基本条件： 凝固时间应大于或等于铸件被补缩部分的凝固时间；凝固时间应大于或等于

42、铸件被补缩部分的凝固时间； 有足够的金属液补充铸件（或铸件被补缩部分）的收缩；有足够的金属液补充铸件（或铸件被补缩部分）的收缩； 铸件上被补缩部位内必须保持有通畅的金属液补缩通道铸件上被补缩部位内必须保持有通畅的金属液补缩通道 。 冒口有效补缩距离：冒口有效补缩距离： 指在铸件壁的某一段长度或高度内具有有效补缩。指在铸件壁的某一段长度或高度内具有有效补缩。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 板形铸钢件：板形铸钢件： L = 4.5 T

43、 杆形铸钢件：杆形铸钢件： L = 30T 如上图所示，冒口有效补缩距离如上图所示，冒口有效补缩距离 L = 冒口区冒口区+末端区末端区 L 与铸件的结构、合金成分、冷却条件有关。与铸件的结构、合金成分、冷却条件有关。 灰口铸铁灰口铸铁 件：件： L=（610）Dr 球墨铸铁呈球墨铸铁呈 “糊状凝固糊状凝固” , 冒口的有效补缩距离较灰铸铁小冒口的有效补缩距离较灰铸铁小 ， 其不同条件下的湿型试验数据参见下表。其不同条件下的湿型试验数据参见下表。 铸件壁厚铸件壁厚 /mm 水水 平平 补补 缩缩 垂垂 直直 补补 缩缩 湿湿 型型湿湿 型型湿湿 型型 壳型壳型 6.35 31.75 12.70

44、 101.6-114.3101.6 88.9 88.9 15.86 127.0 25.4 101.6-127.0 114.3 127.0 165.1 38.1 139.7-152.4 228.6 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 应用铸件边缘多处布置外冷铁增加中间激冷端的方法应用铸件边缘多处布置外冷铁增加中间激冷端的方法 , 能够大大延长冷铁能够大大延长冷铁末端区末端区的的长度长度,从而从而可以显著加大冒口可以显著加大冒口有效有效 补

45、缩距离。补缩距离。 冷铁对冒口冷铁对冒口有效补缩距离的影响有效补缩距离的影响 （5）布置外冷铁加大冒口有效补缩距离）布置外冷铁加大冒口有效补缩距离 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering （四）铸件工艺出品率的校核（四）铸件工艺出品率的校核 1 10 00 0% % 浇浇注注系系统统质质量量冒冒口口总总质质量量铸铸件件质质量量 铸铸件件质质量量 铸铸件件工工艺艺出出品品率率 铸件工艺出品率是铸造生产中的一项重要经济指标，表铸件工艺出品率是铸

46、造生产中的一项重要经济指标，表 示得到一件铸件产品究竟需要消耗多少金属液。实际上：示得到一件铸件产品究竟需要消耗多少金属液。实际上： 浇注系统质量约占铸件质量的浇注系统质量约占铸件质量的 3 6。在铸钢生产。在铸钢生产 中，浇、冒口消耗钢液较多，铸件工艺出品率一般只有中，浇、冒口消耗钢液较多，铸件工艺出品率一般只有50 70。 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 铸铁在凝固过程中，石墨化伴随有体积膨胀，可部分或全部铸铁在凝固过程中，石墨

47、化伴随有体积膨胀，可部分或全部 抵消凝固期所发生的体积收缩，具有抵消凝固期所发生的体积收缩，具有“自补缩能力自补缩能力”，据此，对，据此，对 铸铸 铁件可以不设置冒口或减小冒口尺寸。铁件可以不设置冒口或减小冒口尺寸。 （一）铸铁件的均衡凝固技术（一）铸铁件的均衡凝固技术 铸铁件的均衡凝固技术就是铸铁件的均衡凝固技术就是 利用铸件凝固收缩与石墨化膨胀利用铸件凝固收缩与石墨化膨胀 在一定时间内按比例均衡进行的在一定时间内按比例均衡进行的 有限顺序凝固。有限顺序凝固。 图中：图中： ABC 总收缩总收缩 ADC 石墨结晶膨胀值石墨结晶膨胀值 AB， ，P 净（表观）收缩 净（表观）收缩 P 均衡点均

48、衡点 铸铁件的体积收缩和石墨铸铁件的体积收缩和石墨 结晶膨胀值叠加原理示意图结晶膨胀值叠加原理示意图 三三 铸铁件实用冒口的设计铸铁件实用冒口的设计 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering （二）铸铁件实用冒口设计理念（二）铸铁件实用冒口设计理念 铸铁件实用冒口的设计原理铸铁件实用冒口的设计原理 在于合理地应用铸铁件的均衡凝固技术。在于合理地应用铸铁件的均衡凝固技术。 铸铁件实用冒口的设计思路铸铁件实用冒口的设计思路 1）冒口只补充铸件的液

49、态冒口只补充铸件的液态 （一次）收缩，让铸铁冒口和（一次）收缩，让铸铁冒口和 冒口颈先于铸件凝固，然后依冒口颈先于铸件凝固，然后依 靠部分或全部的石墨结晶膨胀靠部分或全部的石墨结晶膨胀 在铸件内部建立压力，实现凝在铸件内部建立压力，实现凝 固阶段的自补缩。固阶段的自补缩。 板件：板件：QT450-5，3070kg，Mc=11.5 湖北汽车工业学院材料工程系湖北汽车工业学院材料工程系 Department of Materials EngineeringDepartment of Materials Engineering 2）要求铸型紧实度较高，刚性好，能够迫使金属液体要求铸型紧实度较高，刚性好，能够迫使金属液体 在石墨膨胀压力作用下流向缩孔、缩松处。在石墨膨胀压力作用下流向缩孔、缩松处。 否则，铸件