鑄造工藝學(xué)冒口設(shè)計(jì)方案(共113頁(yè)).ppt

1、鑄造工藝學(xué)鑄造工藝學(xué)冒口設(shè)計(jì)冒口設(shè)計(jì) 學(xué)院 機(jī)械系主講人：柴知章2第第8章章 冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)冒口系統(tǒng)設(shè)計(jì)合金從液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)楣虘B(tài)的過(guò)程稱為凝固，鑄件的凝固規(guī)律是鑄造工藝的根本理論。研究凝固的控制，對(duì)防止鑄造缺陷，改善鑄件組織及力學(xué)性能，獲得優(yōu)質(zhì)健全鑄件都有重要意義。 ab1 1 鑄件的凝固方式鑄件的凝固方式 逐層凝固逐層凝固 糊狀凝固糊狀凝固 中間凝固中間凝固 2 2 影響鑄件凝影響鑄件凝固方式的主要固方式的主要因素因素1合金的結(jié)晶溫度范圍 合金的結(jié)晶溫度范圍愈小，凝固區(qū)域愈窄，愈傾向于逐層凝固 。固相線液相線液c表層中心t鑄件成分溫度表層中心t鑄件液固表層中心St鑄件溫度液相線固凝固區(qū) 鑄件的凝固

2、鑄件的凝固2 鑄件的溫度梯度 在合金結(jié)晶溫度范圍已定的前提下，凝固區(qū)域的寬窄取決與鑄件內(nèi)外層之間的溫度差。假設(shè)鑄件內(nèi)外層之間的溫度差由小變大，那么其對(duì)應(yīng)的凝固區(qū)由寬變窄 。表層中心St鑄件溫度成分溫度S1T1T21 1 收縮的概念收縮的概念T澆T液T固T室合金的收縮經(jīng)歷如下三個(gè)階段：1液態(tài)收縮 從澆注溫度到凝固開(kāi)始溫度之間的收縮。T澆 T液鑄件的收縮鑄件的收縮體收縮率是鑄件產(chǎn)生縮孔或縮松的根本原因。 %100 鑄鑄件件鑄鑄件件鑄鑄型型VVVV %100 鑄件鑄件鑄件鑄件鑄型鑄型LLLL 體收縮率：線收縮率：線收縮率是鑄件產(chǎn)生應(yīng)力、變形、裂紋的根本原因。 3固態(tài)收縮 從凝固終止溫度到室溫間的收縮

3、。 T固 T室2凝固收縮 從凝固開(kāi)始到凝固終止溫度間的收縮。 T液 T固2 2 縮孔與縮松縮孔與縮松液態(tài)合金在冷凝過(guò)程中，假設(shè)其液態(tài)收縮和凝固收縮所縮減的容積得不到補(bǔ)充，那么在鑄件最后凝固的部位形成一些孔洞。大而集中的稱為縮孔，細(xì)小而分散的稱為縮松。1)縮孔和縮松的形成冒口 儲(chǔ)存補(bǔ)縮用金屬液的空腔。順序凝固 鑄件按照一定的次序逐漸凝固。暗冒口冷鐵熱節(jié)2)縮孔和縮松的防止 防止縮孔和縮松常用的工藝措施就是控制鑄件的凝固次序，使鑄件實(shí)現(xiàn)“順序凝固。 3 3 尋找熱節(jié)的方法尋找熱節(jié)的方法等溫線法內(nèi)切圓法冷鐵同時(shí)凝固同時(shí)凝固 整個(gè)鑄件幾乎同時(shí)凝固。整個(gè)鑄件幾乎同時(shí)凝固。冒口是鑄型內(nèi)用以儲(chǔ)存金屬液的空腔

4、，在金屬冷卻和凝固過(guò)程中，補(bǔ)給金屬液，從而防止縮孔、縮松的形成，同時(shí)還有集渣和排氣的作用。習(xí)慣上 ，把冒口所鑄成的金屬實(shí)體也稱為冒口。8.18.1 冒口的種類及補(bǔ)縮原理冒口的種類及補(bǔ)縮原理 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(wú)補(bǔ)縮1 1 按工藝冒口分為按工藝冒口分為 10 冒口的種類和形狀冒口的種類和形狀 2 2 按形狀冒口分為按形狀冒口分為圓柱形、

5、球頂圓柱形、長(zhǎng)腰圓柱形、球形、扁圓柱形、球頂圓柱形、長(zhǎng)腰圓柱形、球形、扁球形等。球形等。 11121冒口的凝固時(shí)間必須大于鑄件被補(bǔ)縮局部的凝固時(shí)間。2冒口應(yīng)具有足夠大的體積，以保證有足夠的金屬液補(bǔ)充鑄件內(nèi)部的體收縮。3在鑄件凝固時(shí)冒口與被補(bǔ)縮部位之間應(yīng)有通暢的補(bǔ)縮通道。4為增加鑄件局部冷卻速度，在鑄型局部區(qū)域設(shè)置激冷能力強(qiáng)的材料如鑄鐵、石墨或鑄鋼等作為冷鐵。 冒口的補(bǔ)縮原理冒口的補(bǔ)縮原理1 1 冒口的補(bǔ)縮原理冒口的補(bǔ)縮原理2 2 冒口位置的選擇原那么冒口位置的選擇原那么 在熱節(jié)的上方或側(cè)旁；在熱節(jié)的上方或側(cè)旁； 盡量在鑄件最高、最厚盡量在鑄件最高、最厚部位，低處熱結(jié)設(shè)補(bǔ)貼或冷部位，低處熱結(jié)設(shè)補(bǔ)

6、貼或冷鐵；鐵；不應(yīng)設(shè)在鑄件最重要、不應(yīng)設(shè)在鑄件最重要、受力大的部位；受力大的部位； 不要選在鑄造應(yīng)力集中不要選在鑄造應(yīng)力集中處，應(yīng)減輕對(duì)鑄件的收縮阻處，應(yīng)減輕對(duì)鑄件的收縮阻礙，防止裂紋；礙，防止裂紋； 盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)盡量用一個(gè)冒口同時(shí)補(bǔ)縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件；縮幾個(gè)熱節(jié)或鑄件； 冒口布置在加工面上，冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，外觀可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，外觀好；好； 不同高度的冒口，用冷不同高度的冒口，用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開(kāi)。開(kāi)。 1314153 3 冒口有效補(bǔ)縮距離確實(shí)定冒口有效補(bǔ)縮距離確實(shí)定16有效補(bǔ)縮距離：冒口作用區(qū)與末端區(qū)長(zhǎng)度之和。是確定冒口數(shù)目

7、的依據(jù)。1鑄鋼件冒口的補(bǔ)縮距離 碳鋼件如以下圖：冒口區(qū)和末端區(qū)長(zhǎng)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。總結(jié)：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；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。182鑄鐵件通用冒口的補(bǔ)縮距離鑄鐵件通用冒口的補(bǔ)縮距離灰鐵件如以下圖：共晶度低，結(jié)晶溫度范圍寬，共晶前灰鐵件如以下圖：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。析出奧氏體阻礙補(bǔ)縮，故補(bǔ)縮距離短。球墨鑄鐵：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(jiàn)表。 可鍛鑄鐵：補(bǔ)縮距離為4-4.5T。3有色合金的冒口

8、補(bǔ)縮距離有色合金的冒口補(bǔ)縮距離銅合金見(jiàn)表。銅合金見(jiàn)表。錫青銅、磷青銅：糊狀凝固，有效補(bǔ)縮距離短，易出現(xiàn)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。分散縮松。無(wú)錫青銅和黃銅：凝固范圍窄，補(bǔ)縮距離大。黃銅無(wú)錫青銅和黃銅：凝固范圍窄，補(bǔ)縮距離大。黃銅5-9T。鋁、錳青銅鋁、錳青銅5-8T。共晶型鋁合金：共晶型鋁合金：4.5T。非共晶型的鋁合金：非共晶型的鋁合金：2T。 4外冷鐵對(duì)補(bǔ)縮距外冷鐵對(duì)補(bǔ)縮距離的影響離的影響 在兩個(gè)冒口間放冷鐵，在兩個(gè)冒口間放冷鐵，形成兩個(gè)末端區(qū)，顯著形成兩個(gè)末端區(qū)，顯著增加有效補(bǔ)縮距離。增加有效補(bǔ)縮距離。 端端部放冷鐵延長(zhǎng)末端區(qū)。部放冷鐵延長(zhǎng)末端區(qū)。實(shí)現(xiàn)冒口補(bǔ)

9、縮的根本條件之一：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難以到達(dá)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，有效延長(zhǎng)補(bǔ)縮距離。228.1.3 8.1.3 補(bǔ)貼的應(yīng)用補(bǔ)貼的應(yīng)用補(bǔ)貼種類：金屬補(bǔ)貼加熱耐火隔片補(bǔ)貼發(fā)熱保溫補(bǔ)貼補(bǔ)貼的位置：水平補(bǔ)貼：最大長(zhǎng)度為冒口模數(shù)的4.7倍，其它尺寸如圖。 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)。 2324局部熱節(jié)的補(bǔ)貼尺寸：采用AHeuvers氏滾圓法。重要部位的熱節(jié)可用擴(kuò)大滾圓法。 選擇冒口位置的原那么選擇冒口位置的原那么 a 在熱結(jié)的上方或側(cè)旁在熱

10、結(jié)的上方或側(cè)旁 b 盡量在鑄件最高、最厚部位。低處熱結(jié)設(shè)補(bǔ)貼或冷鐵。盡量在鑄件最高、最厚部位。低處熱結(jié)設(shè)補(bǔ)貼或冷鐵。 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 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，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，防止裂紋。防止裂紋。 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 f 冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，外觀好。冒口布置在加工面上，可節(jié)約鑄件精整工時(shí)，外觀好。 g 不同高度的冒口，應(yīng)用冷鐵使各個(gè)冒口的補(bǔ)縮范圍隔開(kāi)。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(kāi)。

11、2627冒口的凝固時(shí)間應(yīng)大于等于鑄件被補(bǔ)縮部位的凝固時(shí)間。冒口與被補(bǔ)縮部位間應(yīng)能形成補(bǔ)縮通道的擴(kuò)張角。實(shí)驗(yàn)說(shuō)明，薄壁件凝固時(shí)間與壁厚的平方成正比，即遵循Chvorinov公式=K2。冒口的凝固時(shí)間和鑄件的凝固時(shí)間，分別可寫(xiě)成如下形式。22()()CccMMrrKKr8.28.2鑄鋼件冒口的設(shè)計(jì)與計(jì)算鑄鋼件冒口的設(shè)計(jì)與計(jì)算8.2.1 8.2.1 什么是模數(shù)什么是模數(shù)式中 Mr、Mc 分別為冒口模數(shù)和鑄件模數(shù); Kr、Kc 分別為冒口、鑄件的凝固系數(shù)，一般Kr=Kc。因此，可以用模數(shù)來(lái)表示鑄件凝固的先后。模數(shù)：又稱為鑄模數(shù)：又稱為鑄件折算厚度件折算厚度. M=V/A =體積體積/散熱面積散熱面積

12、29 1 1 簡(jiǎn)單幾何體簡(jiǎn)單幾何體模數(shù)的計(jì)算模數(shù)的計(jì)算模數(shù)的計(jì)算模數(shù)的計(jì)算302 2 相交節(jié)點(diǎn)的模數(shù)計(jì)算相交節(jié)點(diǎn)的模數(shù)計(jì)算 a a測(cè)量法測(cè)量法 測(cè)量出熱節(jié)中心測(cè)量出熱節(jié)中心處的凝固時(shí)間和平壁處的凝固時(shí)間和平壁中心處的凝固時(shí)間中心處的凝固時(shí)間 ，用下式計(jì)算用下式計(jì)算2jTMTj式中， 平板壁厚； 熱節(jié)中心處凝固時(shí)間； 平壁中心處凝固時(shí)間。b一倍厚度法一倍厚度法以相交的地方為基準(zhǔn)，分別向外移動(dòng)一倍的板寬的長(zhǎng)度，得圖中陰影局部；然后用陰影局部的模數(shù)，作為熱節(jié)的模數(shù)。c熱節(jié)圓當(dāng)量法熱節(jié)圓當(dāng)量法對(duì)于普通冒口，由于 Kr=Kc, Mr=f*Mc f 冒口平安系數(shù)，又稱冒口擴(kuò)大系數(shù)。 碳鋼、低合金鋼鑄件，

13、冒口r、冒口頸n、鑄件c模數(shù)間的關(guān)系如下。通常用下面的關(guān)系來(lái)設(shè)計(jì)冒口和冒口頸尺寸:1:1.1:1.2cnrM MM 側(cè)冒口 ，:1:(1 1.03):1.2cnrMMM 內(nèi)澆道通過(guò)冒口時(shí)，(1.2 1)rCMM頂冒口，用模數(shù)法設(shè)計(jì)冒口用模數(shù)法設(shè)計(jì)冒口 1 1 計(jì)算冒口的模數(shù)，設(shè)計(jì)冒口的形狀和尺寸計(jì)算冒口的模數(shù)，設(shè)計(jì)冒口的形狀和尺寸 式中式中 金屬?gòu)臐沧⑼甑侥掏戤叺捏w收縮率，金屬?gòu)臐沧⑼甑侥掏戤叺捏w收縮率， 冒口的冒口的補(bǔ)縮效率。補(bǔ)縮效率。=補(bǔ)縮體積補(bǔ)縮體積/冒口體積。冒口體積。通常用上式來(lái)校核冒口的尺寸夠不夠。通常用上式來(lái)校核冒口的尺寸夠不夠。rercVVVV)( 2 2 檢驗(yàn)冒口提供足夠

14、的金屬液夠不夠檢驗(yàn)冒口提供足夠的金屬液夠不夠36、對(duì)冒口體積的影響 越大，所需的冒口體積越大；越大，所需的冒口體積越小。 冒口除了要求體積夠大，能夠提供所需的金屬液和后凝固的要求外，還需要有冒口到補(bǔ)縮處的通暢的補(bǔ)縮通道。鑄鋼齒輪如圖鑄鋼齒輪如圖8-9,材料為材料為ZG310-570,收縮率為收縮率為5%.38(1)輪緣冒口計(jì)算 把輪緣看作長(zhǎng)方形斷面的桿,當(dāng)不采用冷鐵時(shí),大致需要設(shè)置三個(gè)冒口.冒口之間設(shè)置冷鐵時(shí),可以只設(shè)置兩個(gè)冒口.由圖看到,補(bǔ)縮節(jié)點(diǎn)的熱節(jié)圓直徑dy為56mm.考慮補(bǔ)貼尺寸及尖砂對(duì)散熱的影響,將熱節(jié)圓直徑dy為56mm1.1=62mm,于是Mc= dy10.6/2(dy+10.6

15、)=6.210.6/2(6.2+10.6)=1.96cm為了保證冒口比鑄件晚凝固,取Mr=1.2Mc=2.35cm.當(dāng)收縮率為5%Mr=2.42cm,每個(gè)冒口能補(bǔ)縮最大鑄件體積為4.8L(質(zhì)量37kg)時(shí),冒口尺寸a=100mm,b=200mm,h=150mm(h=1.5a).模數(shù)法模數(shù)法 計(jì)算舉例計(jì)算舉例 (2)輪轂冒口計(jì)算輪轂冒口計(jì)算 把輪轂看作長(zhǎng)方形斷面的桿把輪轂看作長(zhǎng)方形斷面的桿,用類似的用類似的方法計(jì)算方法計(jì)算.該補(bǔ)縮節(jié)點(diǎn)的熱節(jié)圓直徑為該補(bǔ)縮節(jié)點(diǎn)的熱節(jié)圓直徑為50mm.于是于是50mm1.1=55mm,計(jì)算得計(jì)算得, Mc=5.512.7/2(5.5+12.7)=1.92cm Mr=

16、1.2Mc=2.30cm 查標(biāo)準(zhǔn)圓柱形冒口表查標(biāo)準(zhǔn)圓柱形冒口表,當(dāng)當(dāng)Mr=2.38cm收縮率收縮率5%每個(gè)冒口每個(gè)冒口能補(bǔ)縮最大鑄件體積為能補(bǔ)縮最大鑄件體積為4.2L(質(zhì)量質(zhì)量32kg)時(shí)時(shí),冒口尺寸冒口尺寸120mm180mmh=1.5d?？梢?jiàn)設(shè)置一個(gè)冒口已?？梢?jiàn)設(shè)置一個(gè)冒口已足夠。足夠。39如果考慮砂芯的影響，按表8-3k=1.5，那么501.5=75mm，計(jì)算得Mc=7.512.7/27.5+12.7=2.36 Mr=1.2Mc=2.83cm查標(biāo)準(zhǔn)圓柱形冒口表,當(dāng)Mr=2.85cm收縮率5%每個(gè)冒口能補(bǔ)縮最大鑄件體積為7L(質(zhì)量54kg)時(shí),冒口尺寸150mm225mmh=1.5d。這個(gè)

17、冒口可能偏大，要通過(guò)試澆來(lái)選定。 408 8。2 22 2 三次方程法三次方程法假設(shè) 鑄件凝固層增長(zhǎng)速度與冒口凝固層增長(zhǎng)速度相等； 假設(shè)冒口內(nèi)供補(bǔ)縮用的金屬液體積為直徑d0的球。由于鑄件中最大凝固層厚度為壁厚T的一半，因此冒口直徑Dr與冒口中縮孔球直徑關(guān)系為：d0=Dr-T?？s孔球的體積應(yīng)該大于鑄件和冒口本身體收縮的容積。418.2.3 8.2.3 補(bǔ)縮液量法補(bǔ)縮液量法求出需要補(bǔ)縮的體積求出需要補(bǔ)縮的體積V V補(bǔ)，再補(bǔ)，再折合成縮孔球的直徑折合成縮孔球的直徑d0d0，用公式，用公式 Dr=d0+TDr=d0+T求出冒口直徑，冒口高求出冒口直徑，冒口高度度HrHr一般取一般取Hr=(1.15-1

18、.8)DrHr=(1.15-1.8)Drdo=do=6Vc/6Vc/428.2.4 8.2.4 比例法比例法現(xiàn)以常見(jiàn)輪形鑄鋼件為例,介紹比例法確定冒口尺寸的方法步驟圖8-11(1)熱節(jié)圓直徑dy確實(shí)定量出熱節(jié)圓直徑dy(2)按比例確定輪緣冒口尺寸1)冒口補(bǔ)貼按以下經(jīng)驗(yàn)比例關(guān)系確定:d1=(1.3-1.5)dy;R1=R件+dy+(1-3)mm;R2=(0.5-1)dy;=5-15mm2)冒口尺寸用下述比例關(guān)系計(jì)算:暗冒口寬:B=(2.2-2.5)dy明冒口寬:B=(1.8-2.0)dy冒口長(zhǎng):A=(1.5-1.8) B3計(jì)算冒口補(bǔ)縮距離，L=4dy。當(dāng)兩冒口距離超過(guò)此值時(shí)，應(yīng)放置冷鐵或設(shè)水平補(bǔ)

19、貼。433)輪轂冒口尺寸1輪轂補(bǔ)貼按以下關(guān)系確定D1=dy2當(dāng)輪轂較小時(shí)用一個(gè)冒口，冒口尺寸為：冒口直徑：D=2-15-20mm，2是輪轂直徑冒口高度：H=2-2.5d1+r r的值待d1確定后按圖作出。當(dāng)輪轂較大時(shí)用兩個(gè)冒口和多個(gè)，冒口尺寸按輪緣冒口確實(shí)定方法計(jì)算。8.2.5 8.2.5 鑄件工藝出品率鑄件工藝出品率100%+鑄件質(zhì)量工藝出品率鑄件質(zhì)量 冐口質(zhì)量 澆注系統(tǒng)質(zhì)量 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

20、距離是否足夠、補(bǔ)縮通道是檢查順序凝固條件補(bǔ)縮距離是否足夠、補(bǔ)縮通道是否暢通；否暢通； 校核冒口的補(bǔ)縮能力。校核冒口的補(bǔ)縮能力。458.2.6 8.2.6 通用冒口設(shè)計(jì)步驟通用冒口設(shè)計(jì)步驟 典型鑄鋼件冒口設(shè)計(jì)實(shí)例圖典型鑄鋼件冒口設(shè)計(jì)實(shí)例圖8-12，質(zhì)量為，質(zhì)量為370kg，采用，采用圓柱形明冒口，圓柱形明冒口，=5%時(shí)的最大補(bǔ)縮量時(shí)的最大補(bǔ)縮量m補(bǔ)為補(bǔ)為548kg，冒口區(qū)長(zhǎng)度冒口區(qū)長(zhǎng)度L1為為250mm，末端區(qū)的長(zhǎng)度，末端區(qū)的長(zhǎng)度L3為為350mm，冒口高度為長(zhǎng)度的冒口高度為長(zhǎng)度的1.5倍，倍，H冒冒=1.5D冒。試計(jì)算冒口數(shù)冒。試計(jì)算冒口數(shù)量和尺寸。量和尺寸。解：解：m件件=370kg， H冒

21、冒=1.5D冒，冒， L1=250mm，L3=350mm =5% m補(bǔ)補(bǔ)=548kg1計(jì)算模數(shù)計(jì)算模數(shù)M件鑄件體積件鑄件體積46V=63-3343/42=48607.2cm鑄件的外表積=兩個(gè)平面+兩個(gè)側(cè)面+上下端面A=(63-33)43+ (63+33)43/2+ 63-33/4=10031.76M件=V/A=48607.2/10031.76=4.85 5cm2計(jì)算冒口模數(shù) M冒冒1.2M件件 M冒冒=1.2M件件=1.25=6cm(3)確定確定 =5%4確定冒口尺寸確定冒口尺寸 ， H冒冒=1.5D冒，冒， H冒冒=V冒冒/A冒冒= DH/4/ D2/4+DH=6cm，所以，所以D=32cm

22、，H=48cm。5據(jù)據(jù)L冒校核冒口數(shù)目冒校核冒口數(shù)目 半圓周長(zhǎng)半圓周長(zhǎng)47L= 63/2=98.91 100cm冒口補(bǔ)縮距離L冒=L1+L3=250+350mm=60cm故冒口放在中間正好補(bǔ)縮，且只用一個(gè)冒口即可。6校核冒口最大補(bǔ)縮能力 m件=370kg， m補(bǔ)=548kg m補(bǔ) m件，故所設(shè)計(jì)的冒口適宜。1 1 鑄鐵體收縮過(guò)程鑄鐵體收縮過(guò)程 灰鐵，球鐵、蠕鐵在凝灰鐵，球鐵、蠕鐵在凝固過(guò)程中，由于析出石墨而固過(guò)程中，由于析出石墨而體積膨脹，稱為石墨化膨脹。體積膨脹，稱為石墨化膨脹。凝固過(guò)程分三個(gè)階段：凝固過(guò)程分三個(gè)階段：一次收縮階段；體積膨脹階一次收縮階段；體積膨脹階段；二次收縮階段以球鐵段；

23、二次收縮階段以球鐵為例。為例。理論上每析出理論上每析出1%1%的石墨，的石墨，鑄件體積會(huì)增大鑄件體積會(huì)增大0.890.890.95%0.95%。而實(shí)際上鑄鐵體積。而實(shí)際上鑄鐵體積增大增大2%2%，因此認(rèn)為體積膨脹，因此認(rèn)為體積膨脹還與氣體的析出有關(guān)。還與氣體的析出有關(guān)。488.38.3 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)8.3.1 8.3.1 鑄鐵的體收縮鑄鐵的體收縮2 2 影響鑄鐵體收縮、膨脹的因素影響鑄鐵體收縮、膨脹的因素 1 1冶金質(zhì)量的影響冶金質(zhì)量的影響在其它工藝因素相同的條件下，冶金質(zhì)量好的鑄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。件一

24、次收縮、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)，形式樣上取樣做金相檢驗(yàn)，以以1mm21mm2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 廢鋼廢鋼 回爐料回爐料爐爐 型：沖天爐型：沖天爐 反射爐反射爐 無(wú)芯感應(yīng)爐無(wú)芯感應(yīng)爐 電弧電弧爐爐鐵液停留時(shí)間：停留時(shí)間長(zhǎng)，溫度高，降低冶金鐵液停留時(shí)間：停留時(shí)間長(zhǎng)，溫度高，降低冶金質(zhì)量質(zhì)量孕孕 育：孕育質(zhì)量好，冶金質(zhì)量高。育：孕育質(zhì)量好，冶金質(zhì)量高。2冷卻速度的影響：冷卻速度越大，非平衡凝固越嚴(yán)重，亞共晶合金的初生奧氏體數(shù)量越多，造成鑄鐵凝固前的體收縮增加。冷卻速度越大，鑄鐵

25、的液態(tài)收縮、體積膨脹和二次收縮值也越大。鑄件模數(shù)越大，冷卻速度越低。對(duì)小模數(shù)Mc2.5cm鑄鐵件，可不安放冒口。3化學(xué)成分的影響高于wc+1/7wSi=3.9線的區(qū)域?yàn)橹旅軈^(qū)。碳量對(duì)消除球鐵件的縮松作用比硅的作用強(qiáng)7倍。當(dāng)為wc/wSi1.18時(shí)體收縮率最小。51安放冒口的目的是為了補(bǔ)給鑄件的一次液態(tài)收縮。并使冒口頸先于鑄件凝固，在剛度好的高強(qiáng)度鑄型內(nèi)，利用石墨化膨脹共晶膨脹在鑄件內(nèi)部建立壓力，迫使液體流向縮孔和縮松形成處，實(shí)現(xiàn)自補(bǔ)縮。實(shí)用冒口的優(yōu)勢(shì)：出品率高；對(duì)縮松防止效果好，本錢(qián)低。實(shí)用冒口的種類如下。528.3.2 8.3.2 實(shí)用冒口設(shè)計(jì)法實(shí)用冒口設(shè)計(jì)法1 1 直接實(shí)用冒口包括澆注系統(tǒng)

26、當(dāng)冒口直接實(shí)用冒口包括澆注系統(tǒng)當(dāng)冒口1 1根本原理根本原理當(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)液態(tài)收縮終止或體積膨脹開(kāi)始時(shí)，讓冒口頸及時(shí)當(dāng)液態(tài)收縮終止或體積膨脹開(kāi)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)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，迫使液體流向縮孔、縮松處，這樣就可預(yù)防壓力，迫使液體流向縮孔、縮松處，這樣就可預(yù)防鑄件內(nèi)凝固期出現(xiàn)真空度，從而防止出現(xiàn)縮孔、縮鑄件內(nèi)凝固期出現(xiàn)真空度，從而防止出現(xiàn)縮孔、縮松。松。膨脹壓力的影響因素膨脹壓力的影響因素 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

27、膨脹壓力高；球鐵比灰鑄鐵的膨脹壓力高； 鑄型強(qiáng)度高，膨脹壓力高。鑄型強(qiáng)度高，膨脹壓力高。 53適用于0.48M0.6MPa)，M1cm的球鐵件可用直接實(shí)用冒口， M1.5cm的灰鐵件可用直接實(shí)用冒口；一般濕型， M0.48cm的球鐵件可用直接實(shí)用冒口， M0.75cm的灰鐵件可用直接實(shí)用冒口。 2 冒口和冒口頸的設(shè)計(jì)冒口和冒口頸的設(shè)計(jì) 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： 也可查右邊表也可查右邊表551-6=)+3010pEttC液液液（對(duì)鑄鐵，（90）=-6EpEp液液(90+30C )(t -1150)=(90+30C )（t -1150) 10 根據(jù)平衡

28、相圖，鑄鐵的碳含量每增大1%，液相線溫度下降90。 冒口有效體積確實(shí)定：冒口有效體積確實(shí)定： 冒口的有效體積是高于鑄件最高點(diǎn)水平面的那局部體冒口的有效體積是高于鑄件最高點(diǎn)水平面的那局部體積，它比須補(bǔ)縮的鐵水量要大些。一般可取鑄件體積的積，它比須補(bǔ)縮的鐵水量要大些。一般可取鑄件體積的56%。 b 冒口頸的計(jì)算冒口頸的計(jì)算 設(shè)計(jì)原那么：鑄件液態(tài)收縮結(jié)束或共晶膨脹開(kāi)始時(shí)刻，設(shè)計(jì)原那么：鑄件液態(tài)收縮結(jié)束或共晶膨脹開(kāi)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)。11501150/ 0.835/ ( .)ppptMnMstL CMnMstLCJg C為冒口徑模數(shù)；為鑄件的關(guān)鍵模數(shù)；為 澆注溫度；為鑄鐵的熔化

29、熱，209J/g;為鐵液比熱容，57關(guān)鍵模數(shù)確實(shí)定：它本身的體積膨脹量能補(bǔ)償所有更厚局部的液態(tài)收縮量，直到比它厚的局部開(kāi)始膨脹為止。關(guān)鍵局部的膨脹和比它厚的局部的液態(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。這也說(shuō)明，更厚的局部也可以滿足關(guān)鍵局部的要求。注意：冒口只須補(bǔ)償關(guān)鍵局部共晶之前的液態(tài)收縮體積，直接實(shí)用冒口的有效補(bǔ)縮距離是無(wú)限的。583 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，球應(yīng)用：薄壁鑄件，球鐵件鐵件 MS 0.48cm，灰鐵，灰鐵件件 MS 0.75cm時(shí)采用。時(shí)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，依據(jù)鑄件模數(shù)確定冒口頸依據(jù)鑄件模數(shù)確定冒口頸模數(shù)，

30、但要控制澆注溫度。模數(shù)，但要控制澆注溫度。這里的冒口就是：高于這里的冒口就是：高于鑄件最高水平面的直澆道鑄件最高水平面的直澆道和澆口杯局部。和澆口杯局部。 例：以下圖球鐵件。例：以下圖球鐵件。594直接實(shí)用冒口的優(yōu)缺點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 鑄件工藝出品率高； 冒口位置便于選擇，冒口頸可很長(zhǎng)； 冒口便于去除，花費(fèi)少。 缺點(diǎn)： 要求高強(qiáng)度鑄型； 要求嚴(yán)格控制澆注溫度范圍 25，以保證冒口頸凍結(jié)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生產(chǎn)試驗(yàn)。 1根本原理根本原理當(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 MS 0.8，那么可判定分體1可通過(guò)分體2將多余的鐵液輸送到安放在分體3的冒

31、口內(nèi)，此時(shí)只需一個(gè)冒口；否那么，那么應(yīng)在分體1、3上分別安放冒口。67c c 冒口的位置和數(shù)目冒口的位置和數(shù)目盡量采用內(nèi)澆道通過(guò)邊冒口引入的方式;采用大氣壓力暗冒口;采用扁薄內(nèi)澆道，長(zhǎng)度至少為厚度的4倍。要求澆注后迅速凝固以在冒口中形成縮孔;要求快澆;宜高溫澆注:1371-1427oC;希望采用冶金質(zhì)量好的鐵液;適用于濕型中鑄造模數(shù)的球鐵件、 的灰鐵件;要求鑄型的硬度大于85。68d d 其它經(jīng)驗(yàn)其它經(jīng)驗(yàn)a 鐵液的冶金質(zhì)量好；b 球鐵的平均模數(shù)大于2.5cm；c 鑄型的強(qiáng)度、剛度足夠，上下箱牢固鎖緊；d 低溫澆注1300-1350；e 快澆，防止鑄型頂部被過(guò)分烘烤和減小膨脹損失；f 采用小的扁

32、薄內(nèi)澆口，分散引入，每個(gè)面積不超過(guò)15X60mm，以盡早凝固；g 設(shè)置明出氣孔，直徑20mm，相距1m，均勻布置；h 為平安起見(jiàn)，可采用平安冒口。693 3 無(wú)冒口補(bǔ)縮法的應(yīng)用條件無(wú)冒口補(bǔ)縮法的應(yīng)用條件例：前蓋板下壓模工藝。 設(shè)置了平安冒口，頂暗冒口，質(zhì)量不超過(guò)澆注質(zhì)量的2%。起彌補(bǔ)工藝條件的偏差的作用。701 1 均衡凝固的定義均衡凝固的定義利用鑄鐵液態(tài)收縮和膨脹的動(dòng)態(tài)疊加，采取工利用鑄鐵液態(tài)收縮和膨脹的動(dòng)態(tài)疊加，采取工藝措施，使單位時(shí)間的收縮與補(bǔ)縮、收縮與膨脹按藝措施，使單位時(shí)間的收縮與補(bǔ)縮、收縮與膨脹按比例進(jìn)行的一種凝固原那么，可理解為有限的順序比例進(jìn)行的一種凝固原那么，可理解為有限的順

33、序凝固。凝固。2 2 均衡凝固的工藝原那么均衡凝固的工藝原那么 a a 鑄鐵件的體收縮率是不確定的，與所有的鑄鐵件的體收縮率是不確定的，與所有的工藝條件有關(guān)；工藝條件有關(guān)； b b 越是薄小件越要強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，厚大件補(bǔ)縮要越是薄小件越要強(qiáng)調(diào)補(bǔ)縮，厚大件補(bǔ)縮要求低；求低； c c 鑄鐵件的冒口不必晚于鑄件凝固，因此，鑄鐵件的冒口不必晚于鑄件凝固，因此，冒口模數(shù)可以小于鑄件模數(shù)，應(yīng)充分利用石墨化膨冒口模數(shù)可以小于鑄件模數(shù)，應(yīng)充分利用石墨化膨脹；脹；718.3.3 8.3.3 鑄鐵的均衡凝固理論鑄鐵的均衡凝固理論d 鑄件的厚壁熱節(jié)應(yīng)放在澆注位置的下部。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

34、冒口。如果鑄件大平面處于上箱，可采用溢流冒口保證大平面的外表質(zhì)量。 e 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，且可使石墨化膨脹提前，減小冒口尺寸，增強(qiáng)自補(bǔ)縮作用。f 優(yōu)先采用頂注工藝。提高自補(bǔ)縮程度。7273幾種冒口類型幾種冒口類型743 3 冒口設(shè)計(jì)根底冒口設(shè)計(jì)根底鑄鐵件體積收縮與鑄鐵件體積收縮與膨脹的疊加原理。膨脹的疊加原理。77 P點(diǎn)稱為均衡點(diǎn)，對(duì)應(yīng)著鑄件收縮值等于膨脹值的時(shí)間，此時(shí)表觀收縮為零，既冒口補(bǔ)縮的終止時(shí)間。4 4 幾個(gè)參數(shù)幾個(gè)參數(shù)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。 Pt=AP/ AC 在生產(chǎn)中可用觀測(cè)冒口或澆口杯液面停止

35、下降的時(shí)間來(lái)判定AP值。b 收縮模數(shù)收縮模數(shù)MP均衡點(diǎn)P對(duì)應(yīng)的模數(shù)，即凝固時(shí)間為AP的鑄件的模數(shù)。式中 MC -鑄件的模數(shù)； f2-收縮模數(shù)系數(shù). 78cpMfM2tPACAPf2鑄件從冒口和澆口中得到的補(bǔ)縮液體體積與鑄件、冒口體積之比。 鑄鐵件的補(bǔ)縮率與工藝條件、鑄件結(jié)構(gòu)密切相關(guān)。79100%F 補(bǔ)縮液體體積鑄件體積與冒口體積之和d d 鑄鐵件的補(bǔ)縮鑄鐵件的補(bǔ)縮率率c c 周界商周界商即鑄件形狀系數(shù)q， 在模數(shù)等條件相等的條件下，周界商大的鑄件在單位時(shí)間，單位面積的散熱能力相對(duì)較小，鑄件的自補(bǔ)縮能力就較大。MccVq3 a 冒口模數(shù)冒口模數(shù) 式中式中 Mr、MC 冒口、鑄件的模數(shù)；冒口、鑄件

36、的模數(shù)； 冒口平衡系數(shù)，為冒口原始模數(shù)與剩余模冒口平衡系數(shù)，為冒口原始模數(shù)與剩余模數(shù)之比，取數(shù)之比，取 ； 收縮模數(shù)系數(shù)，和鑄件模數(shù)、質(zhì)量、周界收縮模數(shù)系數(shù)，和鑄件模數(shù)、質(zhì)量、周界商有關(guān)商有關(guān) 平安系數(shù)，平安系數(shù)， 。crMfffM3212f1f3f2 . 11f85. 025. 02f5 . 11 . 13f5 5 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b 冒口的體積冒口的體積推導(dǎo)：參與補(bǔ)縮的液態(tài)金屬量式中 冒口補(bǔ)縮效率，一般取10%-30%； 鑄件補(bǔ)縮率； 冒口的體積； 鑄件的體積。81cVrVFFFVVcr 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)

37、，冒口頸的凝固時(shí)間會(huì)延長(zhǎng)，約為其幾何模數(shù)的2-4倍，因此，故式中 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)增大系數(shù)， 82ncpnMfMfMM2cnMffM)/(2nMf24 . 1f C C 冒口頸模數(shù)冒口頸模數(shù) 小件：小件：D =T 中件：中件：D =T 大件：大件：D =T836 6 冒口設(shè)計(jì)的分段比例法冒口設(shè)計(jì)的分段比例法848.4.1 8.4.1 大氣壓力冒口大氣壓力冒口 造型時(shí)在暗冒口頂部插一個(gè)砂芯，或在冒口上部作出錐頂砂，伸入到冒口中心區(qū)，稱為大氣壓力冒口。 澆注后冒口雖然結(jié)殼，但外界的大氣壓力仍可通過(guò)砂芯的孔隙作用于內(nèi)部金屬液面上。由于鑄件結(jié)殼后鑄型中的金屬液上有大氣壓力

38、作用，這樣就增加了冒口的補(bǔ)縮壓力。8.4 8.4 提高冒口補(bǔ)縮效率的措施和特種冒口提高冒口補(bǔ)縮效率的措施和特種冒口主要措施為提高冒口中金屬液的補(bǔ)縮壓力或保持時(shí)間。85大氣壓力冒口可補(bǔ)縮比冒口高出1480mm的鑄件。實(shí)際上由于枝晶阻力、析出氣體的作用，補(bǔ)縮高度H為200 mm 左右。大氣壓力冒口設(shè)計(jì)大氣壓力冒口設(shè)計(jì)對(duì)鑄鐵件：多采用帶對(duì)鑄鐵件：多采用帶錐頂砂的冒口。錐頂砂的冒口。對(duì)鑄鋼件：按普通冒對(duì)鑄鋼件：按普通冒口確定尺寸，冒口高度口確定尺寸，冒口高度取允許的最小值。大氣取允許的最小值。大氣壓力側(cè)冒口可按下式確壓力側(cè)冒口可按下式確定。定。 b=(1.3-1.7)dy b=(1.3-1.7)dy

39、Dr=(2.0-2.5)dy Dr=(2.0-2.5)dy 冒口頸截面為橢圓形，冒口頸截面為橢圓形，長(zhǎng)軸為長(zhǎng)軸為b b，短軸為，短軸為b b 。1 1 原理原理 用保溫材料或發(fā)熱材料作冒口套、頂部用保溫材料或發(fā)熱材料作冒口套、頂部使用保溫套、發(fā)熱套的冒口叫保溫冒口和發(fā)熱冒口。使使用保溫套、發(fā)熱套的冒口叫保溫冒口和發(fā)熱冒口。使用保溫套、發(fā)熱套，能大大延長(zhǎng)冒口中金屬液的保持時(shí)用保溫套、發(fā)熱套，能大大延長(zhǎng)冒口中金屬液的保持時(shí)間。間。冒口的補(bǔ)縮效率能到達(dá)冒口的補(bǔ)縮效率能到達(dá)30%30%50%50%。使鑄件的工藝出。使鑄件的工藝出品率提高品率提高101025%25%。8.4.2 8.4.2 保溫、發(fā)熱冒

40、口保溫、發(fā)熱冒口2 2 冒口套的組成冒口套的組成a a 耐火材料：石英砂、鎂砂、鉻鐵礦砂等。耐火材料：石英砂、鎂砂、鉻鐵礦砂等。b b 保溫材料：保溫材料：主要化學(xué)成分為氧化硅和氧化鋁，且呈多孔狀。主要化學(xué)成分為氧化硅和氧化鋁，且呈多孔狀。膨脹珍珠巖、蛭石、大孔陶粒、粉煤灰、陶瓷棉等膨脹珍珠巖、蛭石、大孔陶粒、粉煤灰、陶瓷棉等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、硅鐵粉和氧化鐵的混合物，稱發(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。為鋁硅發(fā)熱劑。溫度超過(guò)溫度超過(guò)12501250時(shí)：時(shí)：2AI+Fe2O3AI2O3+2Fe+Q2AI+Fe2O3AI2O3+2Fe+Q

41、 3Si+Fe2O33SiO2+4Fe+Q3Si+Fe2O33SiO2+4Fe+Q用于鑄鋼大型冒口效果較好。但用于小型冒口或用于鑄鋼大型冒口效果較好。但用于小型冒口或有色金屬時(shí)難以到達(dá)反響溫度，這時(shí)應(yīng)參加點(diǎn)火劑和有色金屬時(shí)難以到達(dá)反響溫度，這時(shí)應(yīng)參加點(diǎn)火劑和氧化劑，如硝酸鈉、硝酸鉀等。氧化劑，如硝酸鈉、硝酸鉀等。87 d 延緩、填充劑： 起延緩放熱反響進(jìn)行的作用，常用硅砂、耐火磚粉、剛玉砂。 e 粘結(jié)劑常用膨潤(rùn)土、礬土水泥、水玻璃、酚醛樹(shù)脂等。 保溫、發(fā)熱冒口的計(jì)算 ME=MrE=1.2McE式中：ME 保溫冒口模數(shù)； Mr普通冒口模數(shù)； Mc鑄件模數(shù)； E 保溫發(fā)熱冒口的模數(shù)增大系數(shù)，E可用

42、實(shí)驗(yàn)法測(cè)定：用來(lái)確定經(jīng)濟(jì)、合理的保溫套厚度。8889市售的保溫冒口套，其E1.31.4。一般保溫冒口的套厚取11.5ME在冒口根部放一片耐火陶瓷或耐火材料制成的帶孔隔板，使冒口中金屬液通過(guò)孔對(duì)鑄件補(bǔ)縮。易于從鑄件上去除冒口，大大降低去除冒口的費(fèi)用。908.4.3 8.4.3 易割冒口易割冒口91隔板的成分和制備工藝見(jiàn)書(shū)。隔板的尺寸見(jiàn)下表。為增加鑄件局部冷卻速度，在型腔內(nèi)部或型腔外表安放的金屬塊，稱為冷鐵。其它蓄熱系數(shù)大的材料也行冷鐵分為：內(nèi)冷鐵、外冷鐵。放置在型腔內(nèi)與鑄件熔合在一起的金屬激冷塊，稱為內(nèi)冷鐵。內(nèi)冷鐵成為鑄件的一局部，應(yīng)和鑄件的材質(zhì)相同。放置在型腔外表上，使型腔內(nèi)的局部金屬液快速冷

43、卻凝固的金屬激冷塊，稱為外冷鐵。外冷鐵可回收屢次使用。外冷鐵的材料有： 鋼、鑄鐵、銅、鋁等金屬材料，激冷能力強(qiáng)； 石墨、碳素砂、鉻砂、鎂砂、鋯砂等。928.5 8.5 冷鐵冷鐵冷鐵的作用:a 冷鐵用在冒口難以補(bǔ)縮的部位，防止縮孔、縮松。b 冷鐵用在壁厚交叉部位及壁厚急劇變化部位，防止裂紋產(chǎn)生。c 冷鐵與冒口配合使用，能加強(qiáng)鑄件的順序凝固條件，擴(kuò)大 冒口補(bǔ)縮距離范圍，減少冒口數(shù)目或體積。d 加劇個(gè)別熱節(jié)的冷卻，促進(jìn)同時(shí)凝固，減小鑄造應(yīng)力，提高鑄造工藝出品率。e 改善局部的組織和金相性能。93948.5.1 8.5.1 外冷鐵外冷鐵 1 1 分類分類 外冷鐵分為：直接外冷鐵、間接外外冷鐵分為：直接

44、外冷鐵、間接外冷鐵。冷鐵。直接外冷鐵：與鑄件外表直接接觸，分有氣隙和無(wú)直接外冷鐵：與鑄件外表直接接觸，分有氣隙和無(wú)氣隙兩種。氣隙兩種。 間接外冷鐵：冷鐵同被急冷鑄件之間有10-15mm厚的砂層相隔。2 2 外冷鐵的凝固速度實(shí)驗(yàn)外冷鐵的凝固速度實(shí)驗(yàn)澆注碳素鋼件，鑄件尺寸127x127x203(mm)，冷鐵面積76x76，厚度如圖。 96a 外冷鐵吸熱后急冷作用減弱；b 冷鐵厚度大，急冷作用強(qiáng)，當(dāng)厚度到達(dá)一定值后，凝固速度不再增加；c 外冷鐵處鋼的凝固層厚度約為砂型處的兩倍多。由于凝固層厚度不同，線收縮開(kāi)始時(shí)間不同，易產(chǎn)生裂紋。所以，外冷鐵側(cè)面作成45度角。以平緩過(guò)度。另外，需急冷外表積大時(shí)，易采

45、用多塊小型外冷鐵，交錯(cuò)布置，留有間隙。973 3 使用外冷鐵時(shí)注意使用外冷鐵時(shí)注意 a a 不應(yīng)破壞順序凝固和補(bǔ)縮不應(yīng)破壞順序凝固和補(bǔ)縮通道；通道； b b 外冷鐵不宜過(guò)大，塊間留外冷鐵不宜過(guò)大，塊間留間隙；間隙； c c 外冷鐵厚度參照表外冷鐵厚度參照表3-5-143-5-14； d d 外冷鐵盡量放在底部和側(cè)外冷鐵盡量放在底部和側(cè)部；部； e e 冷鐵外表干凈，平整、光冷鐵外表干凈，平整、光潔；潔； f f 限制外冷鐵的使用次數(shù)。限制外冷鐵的使用次數(shù)。98 1 工作外表積工作外表積外冷鐵相當(dāng)于增加了鑄件散熱外外冷鐵相當(dāng)于增加了鑄件散熱外表積，從而減小了鑄件模數(shù)。表積，從而減小了鑄件模數(shù)。模數(shù)由模數(shù)由 M0M1 ，M0為熱節(jié)為熱節(jié)處模數(shù)，處模數(shù)， M1為加冷鐵后的模數(shù)。為加冷鐵后的模數(shù)。對(duì)無(wú)氣隙外冷鐵，砂型等效散熱對(duì)無(wú)氣隙外冷鐵，砂型等效散熱面積：面積：AS=A0+2AC1對(duì)有氣隙外冷鐵：砂型等效散熱對(duì)有氣隙外冷鐵：砂型等效散熱面積面積 AS=A0+AC1 A0鑄件外表積鑄件外表積 ； AC1冷鐵工作外表積。冷鐵工作外表積。 994 4 外冷鐵的計(jì)算外冷鐵的計(jì)算 鑄件壁下面圓盤(pán)厚鑄件壁下面圓盤(pán)厚4cm M0 2.0上下外表面積均上下外表面積均為為100 cm2。假設(shè)上下外表均。假設(shè)上下外表均用面積為用面積為100 cm2的外冷鐵：的外冷鐵：AS=200+2*100