冒口冷鐵和鑄肋課件

1、1第第5 5章章 冒口、冷鐵和鑄肋冒口、冷鐵和鑄肋主要用于防止縮孔、縮松、裂紋和變形；主要用于防止縮孔、縮松、裂紋和變形；冒口種類很多冒口種類很多 。2第第1 1節(jié)節(jié) 冒口的種類及補(bǔ)縮原理冒口的種類及補(bǔ)縮原理冒口的種類冒口的種類 按工藝：按工藝： 頂冒口 依位置分 側(cè)(邊)冒口 普通冒口 明冒口 依頂部覆蓋 暗冒口 通用冒口 大氣壓力冒口 依加壓方式 壓縮空氣 發(fā)氣冒口 保溫冒口 發(fā)熱冒口 特種冒口 依加熱方式 加氧冒口冒口 電弧、煤氣加熱冒口 易割冒口 直接實(shí)用冒口（澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口） 鑄鐵件實(shí)用冒口（均衡凝固） 控制壓力冒口 冒口無補(bǔ)縮3按形狀：圓柱形、球頂圓柱形、長（腰）圓柱形、球形、按形

2、狀：圓柱形、球頂圓柱形、長（腰）圓柱形、球形、扁球形等。扁球形等。 4常用冒口常用冒口5通用冒口補(bǔ)縮原理通用冒口補(bǔ)縮原理 適用范圍：所有合金鑄件，實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)縮的條件是遵從順序凝適用范圍：所有合金鑄件，實(shí)現(xiàn)有效補(bǔ)縮的條件是遵從順序凝固原則。固原則。 （1 1）基本條件）基本條件a a 冒口凝固時(shí)間等于或大于鑄件（被補(bǔ)縮部分）的凝固時(shí)間。冒口凝固時(shí)間等于或大于鑄件（被補(bǔ)縮部分）的凝固時(shí)間。b b 足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮，補(bǔ)償澆注足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件的液態(tài)收縮和凝固收縮，補(bǔ)償澆注后型腔擴(kuò)大的體積。后型腔擴(kuò)大的體積。c c 在凝固期間，冒口和被補(bǔ)縮部位之間存在補(bǔ)縮通道，擴(kuò)張角在凝固期

3、間，冒口和被補(bǔ)縮部位之間存在補(bǔ)縮通道，擴(kuò)張角向著冒口。向著冒口。6（2 2）選擇冒口位置的原則）選擇冒口位置的原則 a a 在熱節(jié)的上方或側(cè)旁在熱節(jié)的上方或側(cè)旁 b b 盡量在鑄件最高、最厚部位。低處熱節(jié)設(shè)補(bǔ)貼或冷盡量在鑄件最高、最厚部位。低處熱節(jié)設(shè)補(bǔ)貼或冷鐵。鐵。圖圖3-5-2.ppt3-5-2.ppt c c 不應(yīng)設(shè)在鑄件最重要、受力大的部位。不應(yīng)設(shè)在鑄件最重要、受力大的部位。 d d 不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)減輕對(duì)鑄件的收縮阻不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)減輕對(duì)鑄件的收縮阻礙，避免裂紋。礙，避免裂紋。 e e 盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件。盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件。圖圖

4、3-5-3-5-3.ppt3.ppt f f 冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，外觀冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，外觀好。好。 g g 不同高度的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍不同高度的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開。隔開。圖圖3-5-4.ppt3-5-4.ppt 78（3 3）冒口有效補(bǔ)縮距離的確定）冒口有效補(bǔ)縮距離的確定有效補(bǔ)縮距離有效補(bǔ)縮距離：冒口作用區(qū)與末端區(qū)長度之和。是確定冒冒口作用區(qū)與末端區(qū)長度之和。是確定冒口數(shù)目的依據(jù)。口數(shù)目的依據(jù)。910a a 鑄鋼件冒口的補(bǔ)縮距離鑄鋼件冒口的補(bǔ)縮距離 碳鋼件如下圖碳鋼件如下圖：冒口區(qū)和末端區(qū)長度都隨鑄件厚度增大而冒

5、口區(qū)和末端區(qū)長度都隨鑄件厚度增大而增加，且隨截面的寬厚比減小而減小。增加，且隨截面的寬厚比減小而減小。11小結(jié)：小結(jié)：薄壁件比厚件更難以消除軸線縮松；薄壁件比厚件更難以消除軸線縮松；桿件比板件補(bǔ)縮難度更大；桿件比板件補(bǔ)縮難度更大；階梯形鑄鋼件補(bǔ)縮距離比板件大；階梯形鑄鋼件補(bǔ)縮距離比板件大；垂直補(bǔ)縮距離至少等于水平補(bǔ)縮距離垂直補(bǔ)縮距離至少等于水平補(bǔ)縮距離 。12b b 鑄鐵件通用冒口的補(bǔ)縮距離鑄鐵件通用冒口的補(bǔ)縮距離 灰鐵件灰鐵件：共晶度低，結(jié)晶溫度范圍寬，共晶前析出奧氏體：共晶度低，結(jié)晶溫度范圍寬，共晶前析出奧氏體阻礙補(bǔ)縮，故補(bǔ)縮距離短阻礙補(bǔ)縮，故補(bǔ)縮距離短13球墨鑄鐵球墨鑄鐵：糊狀凝固，只有

6、濕型和殼型鑄造厚大鑄件，鑄：糊狀凝固，只有濕型和殼型鑄造厚大鑄件，鑄型剛度較差時(shí)才用通用冒口補(bǔ)縮。見表型剛度較差時(shí)才用通用冒口補(bǔ)縮。見表3-5-13-5-1。可鍛鑄鐵可鍛鑄鐵：補(bǔ)縮距離為：補(bǔ)縮距離為4-4.54-4.5倍壁厚。倍壁厚。c c 有色合金的冒口補(bǔ)縮距離有色合金的冒口補(bǔ)縮距離 銅合金見表銅合金見表3-5-23-5-2錫青銅、磷青銅：糊狀凝固，有效補(bǔ)縮距離短，易出現(xiàn)分錫青銅、磷青銅：糊狀凝固，有效補(bǔ)縮距離短，易出現(xiàn)分散縮松。散縮松。 無錫青銅和黃銅：凝固范圍窄，補(bǔ)縮距離大。黃銅無錫青銅和黃銅：凝固范圍窄，補(bǔ)縮距離大。黃銅5-9t5-9t。鋁、錳青銅鋁、錳青銅5-8t5-8t。共晶型鋁合

7、金：共晶型鋁合金：4.5t4.5t。非共晶型的鋁合金：非共晶型的鋁合金：2t2t。 14d d 外冷鐵對(duì)補(bǔ)縮距離的影響外冷鐵對(duì)補(bǔ)縮距離的影響在兩個(gè)冒口間放冷鐵，形成兩個(gè)末端區(qū)，顯著增加有效補(bǔ)縮在兩個(gè)冒口間放冷鐵，形成兩個(gè)末端區(qū)，顯著增加有效補(bǔ)縮距離。距離。端部放冷鐵延長末端區(qū)。端部放冷鐵延長末端區(qū)。1516 e e 補(bǔ)貼的應(yīng)用補(bǔ)貼的應(yīng)用實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮的基本條件之一：鑄件凝固時(shí)始終保持實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)縮的基本條件之一：鑄件凝固時(shí)始終保持向著冒口的補(bǔ)縮通道擴(kuò)張角。壁厚均勻的板形件往往向著冒口的補(bǔ)縮通道擴(kuò)張角。壁厚均勻的板形件往往難以達(dá)到這個(gè)要求。難以達(dá)到這個(gè)要求。補(bǔ)貼：在靠近冒口的鑄件壁上補(bǔ)加的傾斜的金屬

8、塊。補(bǔ)貼：在靠近冒口的鑄件壁上補(bǔ)加的傾斜的金屬塊。補(bǔ)貼可從結(jié)構(gòu)上造成向著冒口的補(bǔ)縮通道擴(kuò)張角，有補(bǔ)貼可從結(jié)構(gòu)上造成向著冒口的補(bǔ)縮通道擴(kuò)張角，有效延長補(bǔ)縮距離。效延長補(bǔ)縮距離。17補(bǔ)貼種類：補(bǔ)貼種類：金屬補(bǔ)貼金屬補(bǔ)貼加熱（耐火隔片）補(bǔ)貼加熱（耐火隔片）補(bǔ)貼發(fā)熱（保溫）補(bǔ)貼發(fā)熱（保溫）補(bǔ)貼18補(bǔ)貼的位置：補(bǔ)貼的位置：水平補(bǔ)貼：最大長度為冒水平補(bǔ)貼：最大長度為冒口模數(shù)的口模數(shù)的4.74.7倍，其它尺倍，其它尺寸如圖。寸如圖。 垂直補(bǔ)貼：試驗(yàn)條件和垂直補(bǔ)貼：試驗(yàn)條件和關(guān)系曲線如圖，生產(chǎn)條件關(guān)系曲線如圖，生產(chǎn)條件變化時(shí)補(bǔ)貼厚度乘以補(bǔ)償變化時(shí)補(bǔ)貼厚度乘以補(bǔ)償系數(shù)。系數(shù)。 19 垂直補(bǔ)貼：試驗(yàn)條件和關(guān)系曲線

9、如圖，生產(chǎn)條件變化時(shí)補(bǔ)貼厚垂直補(bǔ)貼：試驗(yàn)條件和關(guān)系曲線如圖，生產(chǎn)條件變化時(shí)補(bǔ)貼厚度乘以補(bǔ)償系數(shù)。度乘以補(bǔ)償系數(shù)。2021局部熱節(jié)的補(bǔ)貼尺寸：采用局部熱節(jié)的補(bǔ)貼尺寸：采用aheuversaheuvers氏滾圓法。重要部氏滾圓法。重要部位的熱節(jié)可用擴(kuò)大滾圓法，如圖。位的熱節(jié)可用擴(kuò)大滾圓法，如圖。o o22第第2 2節(jié)節(jié) 鑄鋼件（通用）冒口的設(shè)計(jì)與計(jì)算鑄鋼件（通用）冒口的設(shè)計(jì)與計(jì)算2.1 2.1 模數(shù)法模數(shù)法 在鑄件材質(zhì)、鑄型性質(zhì)和澆注條件確定后，凝固時(shí)間主在鑄件材質(zhì)、鑄型性質(zhì)和澆注條件確定后，凝固時(shí)間主要決定于鑄件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。要決定于鑄件的結(jié)構(gòu)形狀和尺寸。 時(shí)間、體積、表面積。時(shí)間、體積、表

10、面積。體積越大，熱量越多。體積越大，熱量越多。表面積越大，散熱越快。表面積越大，散熱越快。 鑄件的模數(shù)鑄件的模數(shù) 凝固時(shí)間凝固時(shí)間 avm 2km23（1 1）基本原理）基本原理 遵守順序凝固的基本條件遵守順序凝固的基本條件a a 冒口的凝固時(shí)間應(yīng)冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于等于大于等于鑄件被補(bǔ)縮部位的凝固時(shí)間。鑄件被補(bǔ)縮部位的凝固時(shí)間。 凝固時(shí)間遵循凝固時(shí)間遵循chvorinovchvorinov公式公式 式中式中 m mr r、m mc c 分別為冒口模數(shù)和鑄件模數(shù)；分別為冒口模數(shù)和鑄件模數(shù)； k kr r、k kc c 分別為冒口、鑄件的凝固系數(shù)。分別為冒口、鑄件的凝固系數(shù)。2)(rkrmr2)

11、(ckcmc24設(shè)計(jì)冒口不要求求出鑄件和冒口絕對(duì)凝固時(shí)間，只需要求出設(shè)計(jì)冒口不要求求出鑄件和冒口絕對(duì)凝固時(shí)間，只需要求出模數(shù)，知道相對(duì)凝固時(shí)間。模數(shù)，知道相對(duì)凝固時(shí)間。對(duì)于普通冒口，由于對(duì)于普通冒口，由于 k kr r=k=kc c， f f 冒口的安全系數(shù)，冒口的安全系數(shù)，f f=1.2=1.2 碳鋼、低合金鋼鑄件冒口、冒口頸、鑄件模數(shù)間的關(guān)系：碳鋼、低合金鋼鑄件冒口、冒口頸、鑄件模數(shù)間的關(guān)系：側(cè)冒口：側(cè)冒口：內(nèi)澆道通過冒口：內(nèi)澆道通過冒口：頂冒口：頂冒口： 2.1:1.1:1:rncmmm2.1:)03.11(:1:rncmmmcrmm)2 . 11 ( crmm crfmm 25 b b

12、 冒口必須提供冒口必須提供足夠的金屬液足夠的金屬液 式中式中 - - 金屬從澆注完到凝固完畢的體收縮率，見下表。金屬從澆注完到凝固完畢的體收縮率，見下表。 - -冒口的補(bǔ)縮效率。冒口的補(bǔ)縮效率。 = =（補(bǔ)縮體積（補(bǔ)縮體積/ /冒口體積）冒口體積） 100%100%，見，見表表3-5-63-5-6。 rercvvvv)(2627、對(duì)冒口體積的影響如圖對(duì)冒口體積的影響如圖28（2 2）鑄件形狀系數(shù)的影響）鑄件形狀系數(shù)的影響 鑄件形狀系數(shù)鑄件形狀系數(shù) q q的意義的意義q q值越小，越接近簡單實(shí)心球體；值越小，越接近簡單實(shí)心球體；q q值越大，越接近展開的值越大，越接近展開的大平板。對(duì)于實(shí)心球體大

13、平板。對(duì)于實(shí)心球體q=113q=113，生產(chǎn)中的鑄件在，生產(chǎn)中的鑄件在113-5000113-5000范圍內(nèi)。范圍內(nèi)。q q值對(duì)補(bǔ)縮效率的影響值對(duì)補(bǔ)縮效率的影響q q值越大，冒口的補(bǔ)縮效率越高。見表值越大，冒口的補(bǔ)縮效率越高。見表3-5-73-5-7。3ccmvq 29（3 3）通用冒口設(shè)計(jì)步驟）通用冒口設(shè)計(jì)步驟 把鑄件劃分為幾個(gè)補(bǔ)縮區(qū)，計(jì)算各區(qū)的鑄件模數(shù)。把鑄件劃分為幾個(gè)補(bǔ)縮區(qū)，計(jì)算各區(qū)的鑄件模數(shù)。 按比例計(jì)算冒口及冒口頸的模數(shù)。按比例計(jì)算冒口及冒口頸的模數(shù)。 確定冒口的形狀及尺寸。確定冒口的形狀及尺寸。 檢查順序凝固條件（補(bǔ)縮距離是否足夠、補(bǔ)縮通道是否檢查順序凝固條件（補(bǔ)縮距離是否足夠、補(bǔ)

14、縮通道是否暢通）。暢通）。 校核冒口的補(bǔ)縮能力。校核冒口的補(bǔ)縮能力。30（4 4） 鑄件模數(shù)的計(jì)算鑄件模數(shù)的計(jì)算模數(shù)：又稱為鑄件折算模數(shù)：又稱為鑄件折算厚度厚度 簡單幾何體的模數(shù)計(jì)算簡單幾何體的模數(shù)計(jì)算avm 31相交節(jié)點(diǎn)的模數(shù)相交節(jié)點(diǎn)的模數(shù)a a 測定熱節(jié)中心和平板中心的凝固時(shí)間。測定熱節(jié)中心和平板中心的凝固時(shí)間。b b 熱節(jié)圓當(dāng)量板（或桿）法。把熱節(jié)部位視為以熱節(jié)圓直熱節(jié)圓當(dāng)量板（或桿）法。把熱節(jié)部位視為以熱節(jié)圓直徑徑為厚度的板或桿件。為厚度的板或桿件。 表表3-5-83-5-8323334c c 用用“一倍厚度法一倍厚度法”求熱節(jié)模數(shù)。求熱節(jié)模數(shù)。3536372.2 2.2 三次方程法三

15、次方程法原理：凝固結(jié)束時(shí)冒口模數(shù)應(yīng)該等于鑄件模數(shù)，最理想原理：凝固結(jié)束時(shí)冒口模數(shù)應(yīng)該等于鑄件模數(shù)，最理想 crmmrcrravvm/ )(ccccavvm/ )(cccrcravvavv/ )(/ )(382.3 2.3 補(bǔ)縮液量法補(bǔ)縮液量法假定：鑄件、冒口凝固層增長速度相等；冒口內(nèi)補(bǔ)縮用的假定：鑄件、冒口凝固層增長速度相等；冒口內(nèi)補(bǔ)縮用的金屬液體為直徑金屬液體為直徑 球。球。鑄件中最大凝固層厚度為鑄件壁厚的一半，冒口凝固層厚鑄件中最大凝固層厚度為鑄件壁厚的一半，冒口凝固層厚度也為鑄件壁厚的一半。度也為鑄件壁厚的一半。冒口中縮孔球直徑冒口中縮孔球直徑 等于等于冒口直徑與鑄件的壁厚差：冒口直徑與

16、鑄件的壁厚差：其中直徑為其中直徑為 的球體體積等的球體體積等鑄件被補(bǔ)縮部分的體積。鑄件被補(bǔ)縮部分的體積。0d0dtddr00dtdr0d392.4 2.4 比例法比例法熱節(jié)圓直徑與冒口的比熱節(jié)圓直徑與冒口的比例關(guān)系例關(guān)系 402.5 2.5 鑄件工藝出品率鑄件工藝出品率%100澆注系統(tǒng)質(zhì)量冒口總質(zhì)量鑄件質(zhì)量鑄件質(zhì)量鑄件工藝出品率41第第3 3節(jié)節(jié) 鑄鐵件實(shí)用冒口的設(shè)計(jì)鑄鐵件實(shí)用冒口的設(shè)計(jì)3.1 3.1 鑄鐵的體收縮鑄鐵的體收縮特點(diǎn)特點(diǎn) 具有石墨化膨脹。具有石墨化膨脹。球鐵凝固過程球鐵凝固過程 三個(gè)階段：三個(gè)階段： 一次收縮一次收縮 體積膨脹體積膨脹 二次收縮二次收縮 三個(gè)階段的收縮、膨脹并非三

17、個(gè)階段的收縮、膨脹并非定值，在很大范圍內(nèi)變化。定值，在很大范圍內(nèi)變化。42球鐵體積膨脹的特點(diǎn)球鐵體積膨脹的特點(diǎn) 溫度可高于共晶溫度。溫度可高于共晶溫度。 實(shí)驗(yàn)數(shù)值大于計(jì)算數(shù)值，實(shí)驗(yàn)數(shù)值大于計(jì)算數(shù)值， 認(rèn)為體積膨脹還與氣體的析出有關(guān)。認(rèn)為體積膨脹還與氣體的析出有關(guān)。影響鑄鐵收縮、膨脹的因素影響鑄鐵收縮、膨脹的因素a a 冶金質(zhì)量影響冶金質(zhì)量影響 在其它工藝因素相同的條件下，冶金質(zhì)量好的鑄件一次在其它工藝因素相同的條件下，冶金質(zhì)量好的鑄件一次收縮、體積膨脹、二次收縮的值都小。收縮、體積膨脹、二次收縮的值都小。冶金質(zhì)量的評(píng)定：從冶金質(zhì)量的評(píng)定：從y y形式樣上取樣做金相檢驗(yàn)，以形式樣上取樣做金相檢驗(yàn)

18、，以1mm1mm2 2面積上的石墨球數(shù)為準(zhǔn)。面積上的石墨球數(shù)為準(zhǔn)。150 150 好；好；90 90 差。差。43影響冶金質(zhì)量的工藝因素：影響冶金質(zhì)量的工藝因素：爐料的組成及品質(zhì)。爐料的組成及品質(zhì)。爐型。爐型。鐵液的停留時(shí)間。鐵液的停留時(shí)間。孕育。孕育。b b 冷卻速度的影響：冷卻速度的影響：冷卻速度越大，鑄鐵的液態(tài)收縮、體積膨脹和二次收縮值冷卻速度越大，鑄鐵的液態(tài)收縮、體積膨脹和二次收縮值也越大。也越大。影響冷卻速度的因素：影響冷卻速度的因素：鑄造方法。鑄造方法。鑄件模數(shù)。對(duì)小模數(shù)的鑄件，應(yīng)安放冒口。鑄件模數(shù)。對(duì)小模數(shù)的鑄件，應(yīng)安放冒口。44c c 化學(xué)成分化學(xué)成分如圖如圖3-5-213-5

19、-21，高于，高于w wc c+1/7w+1/7wsisi=3.9=3.9線的區(qū)域?yàn)橹旅軈^(qū)。線的區(qū)域?yàn)橹旅軈^(qū)。碳量對(duì)消除球鐵件的縮松比硅的作用強(qiáng)碳量對(duì)消除球鐵件的縮松比硅的作用強(qiáng)7 7倍。倍。w wc c/w/wsisi比對(duì)比對(duì)v v、l、的影響如圖。當(dāng)為的影響如圖。當(dāng)為w wc c/w/wsisi1.181.18時(shí)體收時(shí)體收縮率最小。縮率最小。453.2 3.2 實(shí)用冒口設(shè)計(jì)法實(shí)用冒口設(shè)計(jì)法設(shè)計(jì)原則設(shè)計(jì)原則冒口和冒口頸先于鑄件凝固，利用冒口和冒口頸先于鑄件凝固，利用部分或全部的共晶膨脹部分或全部的共晶膨脹量在鑄件內(nèi)部建立壓力，量在鑄件內(nèi)部建立壓力，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮，更有利于克服縮松，更有

20、利于克服縮松缺陷。缺陷。實(shí)用冒口的優(yōu)勢實(shí)用冒口的優(yōu)勢 出品率高出品率高 對(duì)縮松防止效果好，成本低。對(duì)縮松防止效果好，成本低。46實(shí)用冒口的種類及適用范圍實(shí)用冒口的種類及適用范圍47(1)(1)直接實(shí)用冒口（包括澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口）直接實(shí)用冒口（包括澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口）基本原理基本原理 當(dāng)鑄件處于液態(tài)收縮期，冒口能夠進(jìn)行補(bǔ)縮；當(dāng)鑄件處于液態(tài)收縮期，冒口能夠進(jìn)行補(bǔ)縮； 當(dāng)當(dāng)液態(tài)收縮終止或體積膨脹開始時(shí)，讓冒口頸及時(shí)凍結(jié)，液態(tài)收縮終止或體積膨脹開始時(shí)，讓冒口頸及時(shí)凍結(jié)，利用鑄鐵的共晶膨脹在高強(qiáng)度鑄型內(nèi)形成內(nèi)壓力，迫使利用鑄鐵的共晶膨脹在高強(qiáng)度鑄型內(nèi)形成內(nèi)壓力，迫使液體流向縮孔、縮松處。液體流向縮孔、縮松處。

21、 這樣就可預(yù)防鑄件于凝固期出現(xiàn)真空度，從而避免這樣就可預(yù)防鑄件于凝固期出現(xiàn)真空度，從而避免出現(xiàn)縮孔、縮松。也稱為壓力冒口。出現(xiàn)縮孔、縮松。也稱為壓力冒口。48應(yīng)用應(yīng)用鑄型強(qiáng)度較高，如干型、自硬型。鑄型強(qiáng)度較高，如干型、自硬型。濕型：球鐵件模數(shù)小于濕型：球鐵件模數(shù)小于0.48cm0.48cm，灰鐵件模數(shù)小于，灰鐵件模數(shù)小于0.75cm0.75cm。薄件薄件 鑄件模數(shù)大，膨脹壓力高。鑄件模數(shù)大，膨脹壓力高。球鐵比灰鑄鐵的膨脹壓力高。球鐵比灰鑄鐵的膨脹壓力高。49冒口和冒口頸的設(shè)計(jì)冒口和冒口頸的設(shè)計(jì) a a 冒口的體積冒口的體積 鑄鐵液態(tài)收縮率的計(jì)算：鑄鐵液態(tài)收縮率的計(jì)算： 對(duì)鑄鐵對(duì)鑄鐵 = =（9

22、0+30c90+30c）x10 x10- -6 6)1ttp（液液液50根據(jù)平衡相圖，鑄鐵的碳含量每增大根據(jù)平衡相圖，鑄鐵的碳含量每增大1%1%，液相線溫度下降，液相線溫度下降9090。所以：所以：6110)901540()3090()901540()ctcctttppp液液液（51亞共晶灰鑄鐵收縮率與碳當(dāng)量有亞共晶灰鑄鐵收縮率與碳當(dāng)量有關(guān)。關(guān)。冒口有效體積的確定：冒口有效體積的確定：冒口的有效體積比鑄件須補(bǔ)縮的冒口的有效體積比鑄件須補(bǔ)縮的鐵水量要大些。鐵水量要大些。冒口的形式：大氣壓力冒口。冒口的形式：大氣壓力冒口。52 b b 冒口頸的計(jì)算冒口頸的計(jì)算 設(shè)計(jì)原則：鑄件液態(tài)收縮結(jié)束或共晶膨脹

23、開始時(shí)刻，設(shè)計(jì)原則：鑄件液態(tài)收縮結(jié)束或共晶膨脹開始時(shí)刻，冒口頸應(yīng)及時(shí)凍結(jié)。冒口頸應(yīng)及時(shí)凍結(jié)。傳熱學(xué)推導(dǎo)：傳熱學(xué)推導(dǎo)： 冒口頸模數(shù)的修正：澆注時(shí)的溫度損失、鑄件外殼薄層凝冒口頸模數(shù)的修正：澆注時(shí)的溫度損失、鑄件外殼薄層凝固的熱損失。修正結(jié)果見圖固的熱損失。修正結(jié)果見圖3-5-243-5-24。clctctmmppsn115011505354關(guān)鍵模數(shù)的確定：它本身的體積膨脹量能補(bǔ)償所有更厚部關(guān)鍵模數(shù)的確定：它本身的體積膨脹量能補(bǔ)償所有更厚部分的液態(tài)收縮量，直到比它厚的部分開始膨脹為止。分的液態(tài)收縮量，直到比它厚的部分開始膨脹為止。關(guān)鍵部分的膨脹和比它厚的部分的液態(tài)收縮只有同時(shí)發(fā)生，關(guān)鍵部分的膨脹和

24、比它厚的部分的液態(tài)收縮只有同時(shí)發(fā)生，且是相互關(guān)聯(lián)的，才可能相互抵償。且是相互關(guān)聯(lián)的，才可能相互抵償。55這也表明，更厚的部分也可以滿足關(guān)鍵部分的要求。這也表明，更厚的部分也可以滿足關(guān)鍵部分的要求。注意：注意：冒口只須補(bǔ)償關(guān)鍵部分共晶之前的液態(tài)收縮體積。冒口只須補(bǔ)償關(guān)鍵部分共晶之前的液態(tài)收縮體積。直接實(shí)用冒口的有效補(bǔ)縮距離是無限的。直接實(shí)用冒口的有效補(bǔ)縮距離是無限的。56用澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口用澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口 應(yīng)用：薄壁鑄件，球鐵件應(yīng)用：薄壁鑄件，球鐵件 灰鐵件灰鐵件 時(shí)時(shí)采用。采用。 設(shè)計(jì)：內(nèi)澆道做冒口頸，設(shè)計(jì)：內(nèi)澆道做冒口頸，按圖按圖3-5-243-5-24確定，但要控確定，但要控制澆注溫度。制澆

25、注溫度。 冒口冒口高于鑄件高于鑄件最高水平面的只澆道和澆最高水平面的只澆道和澆口杯部分?？诒糠帧?例：下圖球鐵件例：下圖球鐵件48. 0sm75. 0sm57直接實(shí)用冒口的優(yōu)缺點(diǎn)直接實(shí)用冒口的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)： 鑄件工藝出品率高。鑄件工藝出品率高。 冒口位置便于選擇，冒口頸可很長。冒口位置便于選擇，冒口頸可很長。 冒口便于去除，花費(fèi)少。冒口便于去除，花費(fèi)少。缺點(diǎn)缺點(diǎn)要求高強(qiáng)度鑄型。要求高強(qiáng)度鑄型。要求嚴(yán)格控制澆注溫度范圍要求嚴(yán)格控制澆注溫度范圍 2525，以保證冒口頸凍結(jié)，以保證冒口頸凍結(jié)時(shí)間準(zhǔn)確。時(shí)間準(zhǔn)確。 復(fù)雜鑄件關(guān)鍵模數(shù)不易確定。為驗(yàn)證冒口頸是否正確需復(fù)雜鑄件關(guān)鍵模數(shù)不易確定。為驗(yàn)證

26、冒口頸是否正確需生產(chǎn)試驗(yàn)。生產(chǎn)試驗(yàn)。 58（2 2）控制壓力冒口）控制壓力冒口 （釋壓冒口）（釋壓冒口） 基本原理基本原理控制壓力在控制壓力在濕型濕型可承受的范圍?？沙惺艿姆秶?。當(dāng)用濕型鑄造球墨鑄鐵件當(dāng)用濕型鑄造球墨鑄鐵件0.48 2.5cm0.48 2.5cm時(shí)，安放冒時(shí)，安放冒口補(bǔ)給鑄件的液態(tài)收縮，在共晶膨脹初期冒口頸暢通，可口補(bǔ)給鑄件的液態(tài)收縮，在共晶膨脹初期冒口頸暢通，可使鑄件內(nèi)鐵液回填冒口以釋放部分壓力。通過使鑄件內(nèi)鐵液回填冒口以釋放部分壓力。通過控制回填程控制回填程度度在鑄件內(nèi)建立適中的內(nèi)壓來克服二次收縮缺陷在鑄件內(nèi)建立適中的內(nèi)壓來克服二次收縮缺陷縮松?？s松。59 控制壓力的機(jī)理：

27、控制壓力的機(jī)理： 如圖，以如圖，以d d曲線為例。曲線為例。 二次收縮：體積膨脹：二次收縮：體積膨脹：鑄型所能容納的膨脹：鑄型所能容納的膨脹：t t1 1以上。以上。 不足以補(bǔ)償二次收縮的不足以補(bǔ)償二次收縮的膨脹：膨脹：t t0 0以上。以上。 膨脹量控制范圍：膨脹量控制范圍：（cs+z/2cs+z/2） z/2z/2 鐵液回填冒口的終止目鐵液回填冒口的終止目標(biāo)：標(biāo)：t t2 2。 60三種控制方法：三種控制方法： a a 冒口頸適時(shí)凍結(jié)。冒口頸適時(shí)凍結(jié)。 用冒口頸尺寸控制。澆注溫度、冶金質(zhì)量的變動(dòng)可能用冒口頸尺寸控制。澆注溫度、冶金質(zhì)量的變動(dòng)可能導(dǎo)致控制失敗，不可靠。導(dǎo)致控制失敗，不可靠。

28、b b 用暗冒口的容積實(shí)現(xiàn)控制。用暗冒口的容積實(shí)現(xiàn)控制。暗冒口被回填滿后建立內(nèi)壓，澆注溫度不能超過暗冒口被回填滿后建立內(nèi)壓，澆注溫度不能超過t t0 0對(duì)應(yīng)的對(duì)應(yīng)的溫度。否則回填不滿。溫度。否則回填不滿。 c c 采用冒口頸尺寸和暗冒口容積雙重控制。采用冒口頸尺寸和暗冒口容積雙重控制。控制澆注溫度和冶金質(zhì)量。冶金質(zhì)量好的鐵液（圖中控制澆注溫度和冶金質(zhì)量。冶金質(zhì)量好的鐵液（圖中b b），），二次收縮小，擴(kuò)大了二次收縮小，擴(kuò)大了z z區(qū)，并且不會(huì)使鑄件脹大變形。，區(qū)，并且不會(huì)使鑄件脹大變形。，容易實(shí)現(xiàn)壓力控制容易實(shí)現(xiàn)壓力控制61設(shè)計(jì)方法設(shè)計(jì)方法 a a 冒口和冒口頸冒口和冒口頸冒口模數(shù)冒口模數(shù) m

29、 mr r：主要取決于鑄件厚大部分的模數(shù)：主要取決于鑄件厚大部分的模數(shù)m ms s和冶金質(zhì)和冶金質(zhì)量。按下圖確定。量。按下圖確定。 冒口位置和形式：靠近鑄件厚大部位，暗冒口，以冒口模冒口位置和形式：靠近鑄件厚大部位，暗冒口，以冒口模數(shù)確定其尺寸，以有效體積大于鑄件所需補(bǔ)縮的體積校核數(shù)確定其尺寸，以有效體積大于鑄件所需補(bǔ)縮的體積校核（圖（圖3-5-303-5-30）。）。 冒口頸：采用短冒口頸，模數(shù)按下式：冒口頸：采用短冒口頸，模數(shù)按下式： m mn n=0.67m=0.67mr r冒口頸的形狀可選圓形、正方形和矩形。冒口頸的形狀可選圓形、正方形和矩形。6263b b 冒口的補(bǔ)縮距離冒口的補(bǔ)縮距

30、離 概念：由凝固部位向冒口概念：由凝固部位向冒口回填鐵液的距離?；靥铊F液的距離。 影響因素：模數(shù)、冶金質(zhì)影響因素：模數(shù)、冶金質(zhì)量。如下圖量。如下圖 冶金質(zhì)量好、模數(shù)大，則冶金質(zhì)量好、模數(shù)大，則輸送距離大。輸送距離達(dá)輸送距離大。輸送距離達(dá)不到的部位，鑄件內(nèi)膨脹不到的部位，鑄件內(nèi)膨脹力過大，可能使鑄件脹大、力過大，可能使鑄件脹大、變形及產(chǎn)生縮松。變形及產(chǎn)生縮松。64c c 冒口的位置和數(shù)目冒口的位置和數(shù)目冒口應(yīng)安放到模數(shù)大的位置。冒口應(yīng)安放到模數(shù)大的位置。復(fù)雜鑄件：依鐵液輸送距離和模數(shù)復(fù)雜鑄件：依鐵液輸送距離和模數(shù)體積分額圖決定冒口體積分額圖決定冒口位置及數(shù)目，如圖。位置及數(shù)目，如圖。若若 ，則可

31、判定分體，則可判定分體1 1可通過分可通過分體體2 2將多余的鐵液輸送到安放在分體將多余的鐵液輸送到安放在分體3 3的冒口內(nèi)，此時(shí)只需的冒口內(nèi)，此時(shí)只需一個(gè)冒口；否則，則應(yīng)在分體一個(gè)冒口；否則，則應(yīng)在分體1 1、3 3上分別安放冒口。上分別安放冒口。8 . 0/12mm65d d其它經(jīng)驗(yàn)其它經(jīng)驗(yàn)盡量采用內(nèi)澆道通過邊冒口引入的方式。盡量采用內(nèi)澆道通過邊冒口引入的方式。采用大氣壓力暗冒口。采用大氣壓力暗冒口。采用扁薄內(nèi)澆道，長度至少為厚度的采用扁薄內(nèi)澆道，長度至少為厚度的4 4倍。要求澆注后迅倍。要求澆注后迅速凝固以在冒口中形成縮孔。速凝固以在冒口中形成縮孔。要求快澆。要求快澆。宜高溫澆注。宜高溫

32、澆注。1371-14271371-1427o oc c希望采用冶金質(zhì)量好的鐵液。希望采用冶金質(zhì)量好的鐵液。適用于濕型中鑄造模數(shù)適用于濕型中鑄造模數(shù)0.48-2.5cm0.48-2.5cm的球鐵件、的球鐵件、 0.75-0.75-2.0cm2.0cm的灰鐵件。的灰鐵件。要求鑄型的硬度大于要求鑄型的硬度大于8585。66（3 3）無冒口補(bǔ)縮法的應(yīng)用條件）無冒口補(bǔ)縮法的應(yīng)用條件 a a 鐵液的冶金質(zhì)量好。鐵液的冶金質(zhì)量好。b b 球鐵的平均模數(shù)大于球鐵的平均模數(shù)大于2.5cm2.5cm。c c 鑄型的強(qiáng)度、剛度足夠，上下箱牢固鎖緊。鑄型的強(qiáng)度、剛度足夠，上下箱牢固鎖緊。d d 低溫澆注低溫澆注130

33、0-1350 1300-1350 。e e 快澆，防止鑄型頂部被過分烘烤和減小膨脹損失?？鞚?，防止鑄型頂部被過分烘烤和減小膨脹損失。f f 采用小的扁薄內(nèi)澆口，分散引入，每個(gè)面積不超過采用小的扁薄內(nèi)澆口，分散引入，每個(gè)面積不超過15x60mm15x60mm，以盡早凝固。，以盡早凝固。g g 設(shè)明出氣孔，直徑設(shè)明出氣孔，直徑20mm20mm，相距，相距1m1m，均勻布置。，均勻布置。h h 為安全起見，可采用安全冒口。為安全起見，可采用安全冒口。67 例例 ：前蓋板下壓模工藝。：前蓋板下壓模工藝。o o683.3 3.3 鑄鐵件的均衡凝固技術(shù)鑄鐵件的均衡凝固技術(shù)均衡凝固的定義均衡凝固的定義利用鑄

34、鐵液利用鑄鐵液收縮和膨脹收縮和膨脹的的動(dòng)態(tài)疊加動(dòng)態(tài)疊加，采取工藝措施，使單，采取工藝措施，使單位時(shí)間的收縮與補(bǔ)縮、收縮與膨脹位時(shí)間的收縮與補(bǔ)縮、收縮與膨脹按比例按比例進(jìn)行的一種凝固進(jìn)行的一種凝固原則，可理解為有限的順序凝固。原則，可理解為有限的順序凝固。均衡凝固的工藝原則均衡凝固的工藝原則 a a 鑄鐵件的體收縮率是鑄鐵件的體收縮率是不確定不確定的，與所有的工藝條件有的，與所有的工藝條件有關(guān)。關(guān)。 b b 越是薄小件越要強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，厚大件補(bǔ)縮要求低。越是薄小件越要強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，厚大件補(bǔ)縮要求低。 c c 鑄鐵件的冒口鑄鐵件的冒口不必晚于不必晚于鑄件凝固，因此，冒口模數(shù)鑄件凝固，因此，冒口模數(shù)可以小于

35、鑄件模數(shù)。應(yīng)充分利用石墨化膨脹?？梢孕∮阼T件模數(shù)。應(yīng)充分利用石墨化膨脹。69d d 冒口冒口不應(yīng)放在鑄件熱節(jié)點(diǎn)不應(yīng)放在鑄件熱節(jié)點(diǎn)上，要靠近熱節(jié)以利于補(bǔ)縮，上，要靠近熱節(jié)以利于補(bǔ)縮，又要離開熱節(jié)，以減少冒口對(duì)鑄件的干擾又要離開熱節(jié)，以減少冒口對(duì)鑄件的干擾。 e e 開設(shè)澆冒口時(shí)，要開設(shè)澆冒口時(shí)，要避免澆冒口和鑄件接觸處形成接避免澆冒口和鑄件接觸處形成接觸熱節(jié)觸熱節(jié)。 f f 推薦耳冒口、飛邊冒口等推薦耳冒口、飛邊冒口等冒口頸薄、寬、短冒口頸薄、寬、短的形式，的形式，圖圖3-5-353-5-35。7071727374 g g 鑄件的鑄件的厚壁厚壁熱節(jié)熱節(jié)應(yīng)放在澆注位置的應(yīng)放在澆注位置的下部下部。當(dāng)

36、厚薄相差較。當(dāng)厚薄相差較大時(shí)，厚壁熱節(jié)處安放外冷鐵，鑄件可不安放冒口大時(shí)，厚壁熱節(jié)處安放外冷鐵，鑄件可不安放冒口。如果鑄。如果鑄件大平面處于上箱，可采用溢流冒口保證大平面的表面質(zhì)量。件大平面處于上箱，可采用溢流冒口保證大平面的表面質(zhì)量。 h h 采用冷鐵，平衡壁厚差，消除熱節(jié)。不僅能防止厚處采用冷鐵，平衡壁厚差，消除熱節(jié)。不僅能防止厚處熱節(jié)的縮松，且可使熱節(jié)的縮松，且可使石墨化膨脹提前石墨化膨脹提前，減小冒口尺寸，減小冒口尺寸，增強(qiáng)增強(qiáng)自補(bǔ)縮作用自補(bǔ)縮作用。 i i 優(yōu)先采用頂注工藝優(yōu)先采用頂注工藝。提高自補(bǔ)縮程度。提高自補(bǔ)縮程度。75均衡凝固與均衡凝固與順序順序凝固的異同凝固的異同都強(qiáng)調(diào)鑄件

37、的補(bǔ)縮。均衡凝固的補(bǔ)縮技術(shù)，強(qiáng)調(diào)鑄件的都強(qiáng)調(diào)鑄件的補(bǔ)縮。均衡凝固的補(bǔ)縮技術(shù)，強(qiáng)調(diào)鑄件的自補(bǔ)自補(bǔ)縮縮，冒口只是補(bǔ)縮不足的差額，冒口只是補(bǔ)縮不足的差額，冒口不必晚于鑄件凝固冒口不必晚于鑄件凝固，冒，冒口不應(yīng)該放在鑄件的熱節(jié)上，冒口的補(bǔ)縮是有限的；順序凝口不應(yīng)該放在鑄件的熱節(jié)上，冒口的補(bǔ)縮是有限的；順序凝固的固的冒口，冒口，強(qiáng)調(diào)冒口要晚于鑄件凝固強(qiáng)調(diào)冒口要晚于鑄件凝固，冒口放在鑄件最高的，冒口放在鑄件最高的厚實(shí)部位或熱節(jié)處。厚實(shí)部位或熱節(jié)處。 76均衡凝固與均衡凝固與同時(shí)同時(shí)凝固的異同凝固的異同都強(qiáng)調(diào)澆口、冒口要從鑄件的薄壁處引入，使鑄件溫差減小都強(qiáng)調(diào)澆口、冒口要從鑄件的薄壁處引入，使鑄件溫差減小，

38、以避免局部過熱。同時(shí)凝固強(qiáng)調(diào)的是減小應(yīng)力、裂紋與變，以避免局部過熱。同時(shí)凝固強(qiáng)調(diào)的是減小應(yīng)力、裂紋與變形，而形，而不考慮補(bǔ)縮不考慮補(bǔ)縮；由于均衡凝固使冒口避開了鑄件的熱節(jié)；由于均衡凝固使冒口避開了鑄件的熱節(jié)，使鑄件得到補(bǔ)縮的同時(shí)，也減小了應(yīng)力、變形和裂紋。，使鑄件得到補(bǔ)縮的同時(shí)，也減小了應(yīng)力、變形和裂紋。77冒口設(shè)計(jì)基礎(chǔ)冒口設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 鑄鐵件體積收縮與膨脹的疊加原理鑄鐵件體積收縮與膨脹的疊加原理p p 點(diǎn)稱為點(diǎn)稱為均衡點(diǎn)均衡點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著鑄件收縮對(duì)應(yīng)著鑄件收縮值等于膨脹值的值等于膨脹值的時(shí)間，此時(shí)表觀時(shí)間，此時(shí)表觀收縮為零，既冒收縮為零，既冒口補(bǔ)縮的終止時(shí)口補(bǔ)縮的終止時(shí)間。間。78幾個(gè)參數(shù)幾個(gè)參數(shù)a

39、 a 收縮時(shí)間分?jǐn)?shù)收縮時(shí)間分?jǐn)?shù) 鑄鐵件表觀收縮時(shí)間與鑄件凝固時(shí)間的比值。鑄鐵件表觀收縮時(shí)間與鑄件凝固時(shí)間的比值。 或或在生產(chǎn)中可用觀測冒口或澆口杯液面停止下降的時(shí)間來判在生產(chǎn)中可用觀測冒口或澆口杯液面停止下降的時(shí)間來判定定 值。值。acappt/acpaptap79b b 收縮模數(shù)收縮模數(shù)均衡點(diǎn)均衡點(diǎn)p p對(duì)應(yīng)的模數(shù)，即凝固時(shí)間為對(duì)應(yīng)的模數(shù)，即凝固時(shí)間為apap的鑄件的模數(shù)的鑄件的模數(shù) 式中式中 - -鑄件的模數(shù)；鑄件的模數(shù)； - -收縮模數(shù)系收縮模數(shù)系數(shù)，數(shù)， 。 cpmfm2tpacapf2pmcm2f80c c 周界商周界商可以看出幾何體模數(shù)是相等的（凝固時(shí)間相同），周界商大，可以看出幾

40、何體模數(shù)是相等的（凝固時(shí)間相同），周界商大，體積大的，同樣時(shí)間內(nèi)凝固的體積大，自補(bǔ)縮能力強(qiáng)。體積大的，同樣時(shí)間內(nèi)凝固的體積大，自補(bǔ)縮能力強(qiáng)。mccvq3vcmcmc3q直徑為直徑為a的球體的球體0.5236 a3a/6a3/216113等邊圓柱體等邊圓柱體 a0.7854 a3a/6a3/216170邊長為邊長為 a立方體立方體a3a/6a3/21621681 d d 鑄鐵件的補(bǔ)縮率鑄鐵件的補(bǔ)縮率鑄件從冒口和澆口中得到的補(bǔ)縮液體體積與鑄件、冒口體鑄件從冒口和澆口中得到的補(bǔ)縮液體體積與鑄件、冒口體積的比值。積的比值。 100%100%與工藝條件、鑄件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)與工藝條件、鑄件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。和鑄

41、件體積與冒口體積之補(bǔ)縮液體體積f82冒口設(shè)計(jì)的收縮模數(shù)法冒口設(shè)計(jì)的收縮模數(shù)法均衡凝固冒口的補(bǔ)縮時(shí)間、冒口大小、冒口位置及個(gè)數(shù)都和均衡凝固冒口的補(bǔ)縮時(shí)間、冒口大小、冒口位置及個(gè)數(shù)都和順序凝固有很大差別，是有限補(bǔ)縮。順序凝固有很大差別，是有限補(bǔ)縮。83a a 冒口模數(shù)冒口模數(shù) 式中式中 、 冒口、鑄件的模數(shù)；冒口、鑄件的模數(shù)； 冒口平衡系數(shù)，為冒口平衡系數(shù)，為冒口原始模數(shù)與殘余模數(shù)之比，冒口原始模數(shù)與殘余模數(shù)之比，取取 ； 收縮模數(shù)系收縮模數(shù)系數(shù)，數(shù)， ，和鑄件模數(shù)、質(zhì)，和鑄件模數(shù)、質(zhì)量、周界商有關(guān)；量、周界商有關(guān)； 安全系安全系數(shù)，數(shù)， 。冒口補(bǔ)縮時(shí)間：鑄鐵件冒口不必要補(bǔ)縮到鑄件凝固完畢，冒口補(bǔ)

42、縮時(shí)間：鑄鐵件冒口不必要補(bǔ)縮到鑄件凝固完畢，但要補(bǔ)縮到表觀收縮時(shí)間但要補(bǔ)縮到表觀收縮時(shí)間apap，p p點(diǎn)后鑄件進(jìn)行自補(bǔ)縮。點(diǎn)后鑄件進(jìn)行自補(bǔ)縮。圖圖3-5-35.ppt3-5-35.pptcrmfffm3212frmcm1f3f2 . 11f85. 025. 02f5 . 11 . 13f84 b b 冒口的體積冒口的體積參與補(bǔ)縮的液態(tài)金屬量參與補(bǔ)縮的液態(tài)金屬量式中式中 冒口補(bǔ)縮效率，一般取冒口補(bǔ)縮效率，一般取10%-30%10%-30%； 鑄件補(bǔ)縮率；鑄件補(bǔ)縮率； 冒口的體積；冒口的體積； 鑄件的體積。鑄件的體積。冒口大?。好翱谔峁┙o鑄件的補(bǔ)縮量不是液態(tài)收縮和固態(tài)收冒口大小：冒口提供給鑄件的

43、補(bǔ)縮量不是液態(tài)收縮和固態(tài)收縮總和，而只是表觀收縮值?？s總和，而只是表觀收縮值。圖圖3-5-35.ppt3-5-35.pptcvrvfffvvcr85 c c 冒口頸模數(shù)冒口頸模數(shù)理論上應(yīng)等于鑄件的收縮模數(shù)，但考慮到冒口、鑄件對(duì)冒理論上應(yīng)等于鑄件的收縮模數(shù)，但考慮到冒口、鑄件對(duì)冒口頸的熱影響，鐵液流通熱效應(yīng)，冒口頸的凝固時(shí)間會(huì)延口頸的熱影響，鐵液流通熱效應(yīng)，冒口頸的凝固時(shí)間會(huì)延長，約為其幾何模數(shù)的長，約為其幾何模數(shù)的2-42-4倍，因此，倍，因此，而而 故故式中式中 考慮流通熱效應(yīng)后的冒口頸模數(shù)；考慮流通熱效應(yīng)后的冒口頸模數(shù)； 流通效應(yīng)的模數(shù)增大系流通效應(yīng)的模數(shù)增大系數(shù)，數(shù)， 。npnmfmmc

44、nmffm)/(2nmf24 . 1fnmcpmfm286d d 冒口位置：由于冒口不必晚于鑄件凝固，冒口處的凝固時(shí)冒口位置：由于冒口不必晚于鑄件凝固，冒口處的凝固時(shí)間只要大于或等于間只要大于或等于apap時(shí)間即可，冒口不要放在熱節(jié)上或厚壁時(shí)間即可，冒口不要放在熱節(jié)上或厚壁處，這樣就不會(huì)延長鑄件的凝固時(shí)間。處，這樣就不會(huì)延長鑄件的凝固時(shí)間。e e 冒口的補(bǔ)縮距離和個(gè)數(shù)：冒口補(bǔ)縮是在比較早的時(shí)間階段冒口的補(bǔ)縮距離和個(gè)數(shù)：冒口補(bǔ)縮是在比較早的時(shí)間階段完成的，處于液態(tài)，補(bǔ)縮暢通無阻，補(bǔ)縮距離教遠(yuǎn)，一般只完成的，處于液態(tài)，補(bǔ)縮暢通無阻，補(bǔ)縮距離教遠(yuǎn)，一般只安裝安裝1-21-2個(gè)冒口。個(gè)冒口。 87冒口

45、設(shè)計(jì)的分段比例法冒口設(shè)計(jì)的分段比例法 小件：小件：d =d =（1.2-2.01.2-2.0）t t 中件：中件：d =d =（1.0-1.21.0-1.2）t t 大件：大件：d =d =（0.6-1.00.6-1.0）t t88899091第四節(jié)第四節(jié) 提高通用冒口的補(bǔ)縮效率的措施和特種冒口提高通用冒口的補(bǔ)縮效率的措施和特種冒口主要措施主要措施提高冒口中金屬液的補(bǔ)縮壓力；提高冒口中金屬液的補(bǔ)縮壓力；延長冒口中金屬液的保持時(shí)間。延長冒口中金屬液的保持時(shí)間。4.1 4.1 大氣壓力冒口大氣壓力冒口結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu) 如圖：型時(shí)作出錐頂砂或在暗冒口頂部插砂芯。如圖：型時(shí)作出錐頂砂或在暗冒口頂部插砂芯。92

46、效果效果 可補(bǔ)縮比冒口高出可補(bǔ)縮比冒口高出1480mm1480mm的鋼、鐵鑄件。實(shí)際上由于的鋼、鐵鑄件。實(shí)際上由于枝晶阻力、析出氣體的作用，補(bǔ)縮高度枝晶阻力、析出氣體的作用，補(bǔ)縮高度200mm200mm左右。左右。93設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)鑄鋼件：按普通冒口確定尺寸，冒口高度取允許的最小值。鑄鋼件：按普通冒口確定尺寸，冒口高度取允許的最小值。大氣壓力側(cè)冒口可按下式確定。大氣壓力側(cè)冒口可按下式確定。 冒口頸截面為橢圓形，短軸為冒口頸截面為橢圓形，短軸為b b，長軸為（，長軸為（1.2-1.61.2-1.6）b b。944.2 4.2 保溫、發(fā)熱冒口保溫、發(fā)熱冒口 結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)：用保溫材料或發(fā)熱材料作冒口套、頂部

47、使用保溫劑、發(fā)熱劑用保溫材料或發(fā)熱材料作冒口套、頂部使用保溫劑、發(fā)熱劑的冒口。的冒口。效果：效果：延長冒口中金延長冒口中金屬液的保持時(shí)屬液的保持時(shí)間，見表間，見表3-5-3-5-1010。95冒口套的組成冒口套的組成 a a 耐火材料耐火材料石英砂、鎂砂、鉻鐵礦砂等。石英砂、鎂砂、鉻鐵礦砂等。 b b 保溫材料保溫材料膨脹珍珠巖、蛭石、大孔陶粒、發(fā)電廠粉煤灰、陶瓷棉等膨脹珍珠巖、蛭石、大孔陶粒、發(fā)電廠粉煤灰、陶瓷棉等纖維材料。這些材料的主要化學(xué)成分為氧化硅和氧化鋁，纖維材料。這些材料的主要化學(xué)成分為氧化硅和氧化鋁，且呈多孔狀。且呈多孔狀。96 c c 發(fā)熱劑和點(diǎn)火劑發(fā)熱劑和點(diǎn)火劑發(fā)熱劑常用鋁粉

48、、硅鐵粉和氧化鐵的混合物，稱為鋁硅發(fā)熱發(fā)熱劑常用鋁粉、硅鐵粉和氧化鐵的混合物，稱為鋁硅發(fā)熱劑。在金屬液的熱作用下，溫度超過劑。在金屬液的熱作用下，溫度超過12501250攝氏度時(shí)，發(fā)生劇攝氏度時(shí)，發(fā)生劇烈的化學(xué)反應(yīng)而烈的化學(xué)反應(yīng)而放出大量的熱放出大量的熱，因而延長了冒口的凝固時(shí)間。，因而延長了冒口的凝固時(shí)間。用于鑄鋼大型冒口效果較好。但用于小型冒口或有色金屬難用于鑄鋼大型冒口效果較好。但用于小型冒口或有色金屬難以達(dá)到反應(yīng)溫度，這時(shí)應(yīng)加入點(diǎn)火劑和氧化劑，如硝酸鈉、以達(dá)到反應(yīng)溫度，這時(shí)應(yīng)加入點(diǎn)火劑和氧化劑，如硝酸鈉、硝酸鉀等。硝酸鉀等。 2ai+fe 2ai+fe2 2o o3 3aiai2 2o

49、 o3 3+2fe+q+2fe+q 3si+fe 3si+fe2 2o o3 33sio3sio2 2+4fe+q+4fe+q97 d d 延緩、填充劑延緩、填充劑起延緩放熱反應(yīng)進(jìn)行的作用，常用硅砂、耐火磚粉、剛玉砂。起延緩放熱反應(yīng)進(jìn)行的作用，常用硅砂、耐火磚粉、剛玉砂。 e e 粘結(jié)劑粘結(jié)劑 常用膨潤土、礬土水泥、水玻璃、酚醛樹脂等。常用膨潤土、礬土水泥、水玻璃、酚醛樹脂等。冒口套實(shí)例冒口套實(shí)例陶瓷棉保溫冒口陶瓷棉保溫冒口大孔陶粒保溫冒口大孔陶粒保溫冒口電廠灰、膨脹珍珠巖復(fù)合保溫冒口電廠灰、膨脹珍珠巖復(fù)合保溫冒口煙道灰復(fù)合保溫冒口煙道灰復(fù)合保溫冒口發(fā)熱冒口套發(fā)熱冒口套98保溫、發(fā)熱冒口的計(jì)算

50、保溫、發(fā)熱冒口的計(jì)算 式中式中 保溫冒口模數(shù)保溫冒口模數(shù) 普通冒口模數(shù)普通冒口模數(shù) 鑄件模數(shù)鑄件模數(shù) 保溫（發(fā)熱）冒口的模數(shù)增大系數(shù)保溫（發(fā)熱）冒口的模數(shù)增大系數(shù) 可用實(shí)驗(yàn)法測定：可用實(shí)驗(yàn)法測定：ee ememmcre/2 . 1/emrmcmee99 與與 冒口套厚度冒口套厚度 有關(guān)系。有關(guān)系。冒口越厚，冒口越厚， 越大越大一般一般 如圖，用來確定經(jīng)濟(jì)、合理的保溫套厚度。如圖，用來確定經(jīng)濟(jì)、合理的保溫套厚度。ee)(emfe1001014.3 4.3 易割冒口易割冒口結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)如圖，在冒口根部放一片耐火陶瓷或耐火材料制成的帶孔如圖，在冒口根部放一片耐火陶瓷或耐火材料制成的帶孔隔板，使冒口中金屬

51、液通過孔對(duì)鑄件補(bǔ)縮。隔板，使冒口中金屬液通過孔對(duì)鑄件補(bǔ)縮。102隔板的組成與制作：成分見表隔板的組成與制作：成分見表3-5-123-5-12?；炷刖鶆蚝笤谛竞??；炷刖鶆蚝笤谛竞袃?nèi)成型，自然干燥內(nèi)成型，自然干燥24-4824-48小時(shí)后，再經(jīng)烘干，或繼續(xù)燒結(jié)。小時(shí)后，再經(jīng)烘干，或繼續(xù)燒結(jié)。隔板的尺寸隔板的尺寸 對(duì)圓補(bǔ)縮頸：對(duì)圓補(bǔ)縮頸： 對(duì)長方形補(bǔ)縮頸：對(duì)長方形補(bǔ)縮頸：103104第五節(jié)第五節(jié) 冷鐵冷鐵冷鐵：加快局部冷卻，使鑄件實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固或順序凝固。冷鐵：加快局部冷卻，使鑄件實(shí)現(xiàn)同時(shí)凝固或順序凝固。冷鐵種類冷鐵種類 外冷鐵：在鑄件表面，可以回收；外冷鐵：在鑄件表面，可以回收； 內(nèi)冷鐵：在鑄件內(nèi)部

52、，與鑄件成為一體。內(nèi)冷鐵：在鑄件內(nèi)部，與鑄件成為一體。. .冷鐵的材質(zhì)冷鐵的材質(zhì)外冷鐵材質(zhì)外冷鐵材質(zhì): :金屬類：鋼金屬類：鋼, ,鑄鐵鑄鐵, ,銅銅 其他類：比石英砂蓄熱系數(shù)大的材料，如鉻砂、鎂砂、鋯砂和其他類：比石英砂蓄熱系數(shù)大的材料，如鉻砂、鎂砂、鋯砂和石墨，在局部都可以起到外冷鐵的作用。石墨，在局部都可以起到外冷鐵的作用。 內(nèi)冷鐵材質(zhì)：與鑄件的材質(zhì)相同。內(nèi)冷鐵材質(zhì)：與鑄件的材質(zhì)相同。105冷鐵的作用冷鐵的作用1 1）在冒口難于補(bǔ)縮的部位防止縮孔、縮松。）在冒口難于補(bǔ)縮的部位防止縮孔、縮松。2 2）防止壁厚交叉部位及急劇變化部位產(chǎn)生裂紋。）防止壁厚交叉部位及急劇變化部位產(chǎn)生裂紋。3 3）

53、與冒口配合使用，能加強(qiáng)鑄件的順序凝固條件，擴(kuò)大冒口）與冒口配合使用，能加強(qiáng)鑄件的順序凝固條件，擴(kuò)大冒口補(bǔ)縮距離或范圍，減少冒口數(shù)目或體積。補(bǔ)縮距離或范圍，減少冒口數(shù)目或體積。1064 4）用冷鐵加速個(gè)別熱節(jié)的冷卻，使整個(gè)鑄件接近于同時(shí)凝）用冷鐵加速個(gè)別熱節(jié)的冷卻，使整個(gè)鑄件接近于同時(shí)凝固。既可防止或減輕鑄件變形，又可提高工藝出品率。固。既可防止或減輕鑄件變形，又可提高工藝出品率。5 5）改善鑄件局部的金相組織和力學(xué)性能。如細(xì)化基體組織）改善鑄件局部的金相組織和力學(xué)性能。如細(xì)化基體組織，提高鑄件表面硬度和耐磨性等。，提高鑄件表面硬度和耐磨性等。6 6）減輕或防止厚壁鑄件中的偏析。）減輕或防止厚壁

54、鑄件中的偏析。107一一. .外冷鐵外冷鐵( (一一) )種類種類: :1. 1.直接外冷鐵直接外冷鐵: : 直接與鑄件接觸的冷鐵直接與鑄件接觸的冷鐵1082. 2.間接外冷鐵間接外冷鐵: : 冷鐵與鑄件熱節(jié)之間用型砂隔開冷鐵與鑄件熱節(jié)之間用型砂隔開. .目的：防止球鐵目的：防止球鐵, , 灰鐵產(chǎn)生白口灰鐵產(chǎn)生白口. .防止合金鋼材質(zhì)的鑄件防止合金鋼材質(zhì)的鑄件 產(chǎn)生裂紋，其激冷作用不如直接外冷鐵。產(chǎn)生裂紋，其激冷作用不如直接外冷鐵。109( (二二) )作用特點(diǎn)作用特點(diǎn)用接觸面積為用接觸面積為76mm76mm76mm76mm、厚度不同的外冷鐵，澆注、厚度不同的外冷鐵，澆注127mm127mm1

55、27mm127mm203mm203mm的碳素鋼長方體進(jìn)行凝固速度的系統(tǒng)試的碳素鋼長方體進(jìn)行凝固速度的系統(tǒng)試驗(yàn)。其結(jié)果為：驗(yàn)。其結(jié)果為：1101 1）在開始階段，外冷鐵處鋼的凝固速度大，以后外冷鐵處）在開始階段，外冷鐵處鋼的凝固速度大，以后外冷鐵處的凝固速度同型砂處差不多。說明外冷鐵吸熱后激冷作用的凝固速度同型砂處差不多。說明外冷鐵吸熱后激冷作用減弱。減弱。2 2）冷鐵厚度大，激冷作用強(qiáng)。但當(dāng)厚度達(dá)一定值后，鋼的）冷鐵厚度大，激冷作用強(qiáng)。但當(dāng)厚度達(dá)一定值后，鋼的凝固速度將不再增加。如厚度凝固速度將不再增加。如厚度1313、2525、75mm75mm的冷鐵效果幾的冷鐵效果幾乎一樣。因而沒有必要用過

56、厚的外冷鐵。乎一樣。因而沒有必要用過厚的外冷鐵。3) 3)外冷鐵處鋼的凝固層約為砂型處的外冷鐵處鋼的凝固層約為砂型處的2 2倍多。在冷鐵與砂型倍多。在冷鐵與砂型的交接處，由于凝固層厚度不同，線收縮開始的時(shí)間不同的交接處，由于凝固層厚度不同，線收縮開始的時(shí)間不同，容易產(chǎn)生裂紋。，容易產(chǎn)生裂紋。111112（三）使用注意事項(xiàng)（三）使用注意事項(xiàng)1 1）外冷鐵的位置和激冷能）外冷鐵的位置和激冷能力的選擇，不應(yīng)破壞順序力的選擇，不應(yīng)破壞順序凝固條件，不應(yīng)堵塞補(bǔ)縮凝固條件，不應(yīng)堵塞補(bǔ)縮通道。通道。2 2）每塊冷鐵勿過大、過長）每塊冷鐵勿過大、過長，冷鐵之間應(yīng)留間隙。避，冷鐵之間應(yīng)留間隙。避免鑄件產(chǎn)生裂紋和

57、因冷鐵免鑄件產(chǎn)生裂紋和因冷鐵受熱膨脹而毀壞鑄型。受熱膨脹而毀壞鑄型。3 3）外冷鐵厚度可參照）外冷鐵厚度可參照 表表3- 3-5-145-14 選取。選取。1134 4）盡量把外冷鐵放在鑄件底部和側(cè)面。頂部外冷鐵不易固定，）盡量把外冷鐵放在鑄件底部和側(cè)面。頂部外冷鐵不易固定，且常影響型腔排氣。且常影響型腔排氣。5 5）外冷鐵工作表面應(yīng)平整光潔，去除油污和銹蝕，涂以涂料。）外冷鐵工作表面應(yīng)平整光潔，去除油污和銹蝕，涂以涂料。鋼中鐵和碳將有如下反應(yīng)鋼中鐵和碳將有如下反應(yīng) feo+cfeo+cfe+cofe+co fe fe2 2o o3 3+c2fe+3co +c2fe+3co 6 6）鑄鐵外冷鐵

58、多次使用后，易使鑄件產(chǎn)生氣孔。用于要求高的）鑄鐵外冷鐵多次使用后，易使鑄件產(chǎn)生氣孔。用于要求高的鑄件應(yīng)限制使用次數(shù)。使用中氧及其他氣體會(huì)沿石墨縫隙進(jìn)入鑄件應(yīng)限制使用次數(shù)。使用中氧及其他氣體會(huì)沿石墨縫隙進(jìn)入冷鐵內(nèi)部，造成其氧化、生長。當(dāng)再次應(yīng)用時(shí)，遇熱就會(huì)析出冷鐵內(nèi)部，造成其氧化、生長。當(dāng)再次應(yīng)用時(shí)，遇熱就會(huì)析出氣體，導(dǎo)致鑄件氣孔。氣體，導(dǎo)致鑄件氣孔。114( (四四) )外冷鐵計(jì)算外冷鐵計(jì)算1. 1.工作表面積工作表面積(1)(1)冷鐵的位置對(duì)激冷作用的影響冷鐵的位置對(duì)激冷作用的影響無氣隙冷鐵無氣隙冷鐵: : 在鑄件內(nèi)側(cè)或底部放置的冷鐵，在鑄件內(nèi)側(cè)或底部放置的冷鐵，當(dāng)鑄件收縮時(shí)當(dāng)鑄件收縮時(shí),

59、,鑄件能與冷鐵緊鑄件能與冷鐵緊密接觸，稱無氣隙外冷鐵。密接觸，稱無氣隙外冷鐵。 有氣隙外冷鐵有氣隙外冷鐵: :在鑄件頂部和外側(cè)的冷鐵，為有氣在鑄件頂部和外側(cè)的冷鐵，為有氣隙外冷鐵。隙外冷鐵。115鑄鋼件鑄鋼件: : 無氣隙外冷鐵的激冷效果，相當(dāng)于在原有砂型的散熱表無氣隙外冷鐵的激冷效果，相當(dāng)于在原有砂型的散熱表面積上凈增了兩倍的冷鐵工作表面積（面積上凈增了兩倍的冷鐵工作表面積（as=ao+2acas=ao+2ac1 1）; ; 有氣隙外冷鐵的效果，相當(dāng)于在原有砂型散熱表面積上有氣隙外冷鐵的效果，相當(dāng)于在原有砂型散熱表面積上凈增了一倍的冷鐵工作表面積（凈增了一倍的冷鐵工作表面積（as=ao+ac

60、as=ao+ac2 2）。）。 應(yīng)用外冷鐵可使鑄件凝固時(shí)間縮短，相當(dāng)于使鑄件模數(shù)應(yīng)用外冷鐵可使鑄件凝固時(shí)間縮短，相當(dāng)于使鑄件模數(shù)由由momo減小為減小為mm1 1，由此可導(dǎo)出外冷鐵工作表面積，由此可導(dǎo)出外冷鐵工作表面積acac。116對(duì)無氣隙外冷鐵有對(duì)無氣隙外冷鐵有: :（as=ao+2ac1）對(duì)有氣隙外冷鐵對(duì)有氣隙外冷鐵有有: :（as=ao+ac2）117上兩式中上兩式中 : : v v0 0鑄件（被激冷處）的體積；鑄件（被激冷處）的體積； ac ac、asas、a a0 0冷鐵工作表面積、冷鐵工作表面積、 砂型等效面積、鑄件的表面積；砂型等效面積、鑄件的表面積； m m0 0、mm1 1