鑄鋼件冒口的設(shè)計規(guī)范

1、鑄鋼件冒口的設(shè)計規(guī)范鋼水從液態(tài)冷卻到常溫的過程中，體積發(fā)生收縮。在液態(tài)和凝固狀態(tài)下，鋼水的體積收縮可導(dǎo)致鑄件產(chǎn)生縮孔、縮松。冒口的作用就是補縮鑄件，消除縮孔、縮松缺陷。另外，冒口還具有出氣和集渣的作用。1、冒口設(shè)計的原則和位置1.1冒口設(shè)計的原則1.1.1、冒口的凝固時間要大于或等于鑄件（或鑄件被補縮部分）的凝固時間。1.1.2、冒口所提供的補縮液量應(yīng)大于鑄件（或鑄件被補縮部分）的液態(tài)收縮、凝固收縮和型腔擴大量之和。1.1.3、冒口和鑄件需要補縮部分在整個補縮的過程中應(yīng)存在通道。1.1.4、冒口體內(nèi)要有足夠的補縮壓力，使補縮金屬液能夠定向流動到補縮對象區(qū)域，以克服流動阻力，保證鑄件在凝固的過程

2、中一直處于正壓狀態(tài)既補縮過程終止時，冒口中還有一定的殘余金屬液高度。1.1.5、在放置冒口時，盡量不要增大鑄件的接觸熱節(jié)。1.2、冒口位置的設(shè)置1.2.1、冒口一般應(yīng)設(shè)置在鑄件的最厚、最高部位。1.2.2、冒口不可設(shè)置在阻礙收縮以及鑄造應(yīng)力集中的地方。1.2.3、要盡量把冒口設(shè)置在鑄件的加工面或容易清除的部位。1.2.4、對于厚大件一般采用大冒口集中補縮，對于薄壁件一般采用小冒口分散補縮。1.2.5、應(yīng)根據(jù)鑄件的技術(shù)要求、結(jié)構(gòu)和使用情況，合理的設(shè)置冒口。1.2.6、對于清理冒口困難的鋼種，如高錳鋼、耐熱鋼鑄件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也盡量采用易割冒口或縮脖型冒口。2、設(shè)置冒口的步驟與

3、方法冒口的大小、位置及數(shù)量對于鑄鋼件的質(zhì)量至關(guān)重要。對于大型鑄鋼件來說，必須把握技術(shù)標準及使用情況，充分了解設(shè)計意圖，分清主次部位，集中解決關(guān)鍵部位的補縮。以模數(shù)法為例，冒口設(shè)計的步驟如下：2.1、對于大、中型鑄鋼件，分型面確定之后，首先要根據(jù)鑄件的結(jié)構(gòu)劃分補縮范圍，并計算鑄件的模數(shù)（或鑄件被補縮部分的模數(shù)）M。鑄2.2、根據(jù)鑄件（或鑄件被補縮部分）的模數(shù)M確定冒口模數(shù)M。鑄，冒2.3、計算鑄件的體收縮。2.4、確定冒口的具體形狀和尺寸。2.5、根據(jù)冒口的補縮距離，校核冒口的數(shù)量。2.6、根據(jù)鑄件結(jié)構(gòu)，為了提高補縮距離，減少冒口的數(shù)量，或者使冒口的補縮通道暢通，綜合設(shè)置內(nèi)外冷鐵及冒口增肉。2.

4、7、校核冒口的補縮能力，要求V+V）WVn。冒件冒3、設(shè)計冒口尺寸的方法3.1、模數(shù)法在鑄件的材料、鑄型的性質(zhì)和澆注條件確定之后，鑄件的凝固時間決定于鑄件的模數(shù)。模數(shù)M=V/A（厘米），V體積（厘米3）；A散熱面積（厘米2）。隨著辦公條件的改善，計算機的普及，模數(shù)可以用計算機進行計算。方法是：用SolidWorks軟件畫出鑄件（或鑄件被補縮部分）的立體圖，計算出鑄件的體積和散熱面積，然后用公式M=V/A計算模數(shù)。冒口的凝固時間大于鑄件的凝固時間，冒口的模數(shù)一般是鑄件模數(shù)的1.11.2倍，M=1.11.2M冒鑄對于厚實鑄件，如：圓柱體、塊狀鑄件，用模數(shù)法確定的冒口往往偏大，故必須采取一些方法加快

5、鑄件的凝固，同時延長冒口的凝固時間。通常采用以下方法：1、加放內(nèi)、外冷鐵；2、補澆冒口；3、采用保溫冒口。采用以上措施后，M冒=KM鑄，K按下表進行選擇。鑄件壁厚鑄件模數(shù)內(nèi)冷鐵及冒口補澆情況K200下較多內(nèi)冷鐵，冒口不補澆114.5下滿內(nèi)冷鐵，冒口補澆一次0.923下滿內(nèi)冷鐵，冒口補澆二次0.90.8528.5下滿內(nèi)冷鐵，冒口補澆34次0.850.80注：對于要求比較高的鑄件、探傷件，盡量不放內(nèi)冷鐵。3.2、熱節(jié)圓法根據(jù)鑄件壁厚部位熱節(jié)圓的大小來確定冒口尺寸的一種方法。熱節(jié)圓法主要適用于輪形鑄件，一般冒口與熱節(jié)不連通，需要用滾熱節(jié)圓的方法確定冒口增肉，然后確定冒口尺寸?？梢杂美L圖軟件畫出鑄件熱

6、節(jié)的形狀，然后畫出熱節(jié)的內(nèi)切圓，即為熱節(jié)圓。4、鋼的體收縮率碳鋼的體收縮率C的大小與碳鋼的含碳量和澆注溫度有關(guān)。如下圖:元素及其含量有關(guān)。合金元素對鑄鋼體收縮率的影響如下：合金元素WNiMnCrSiAl修正系數(shù)Ki-0.53-0.03540.05850.121.031.7合金鋼的體收縮率E=EC+SKiXiXi為合金元素的含量注：以上修正系數(shù)只適用于低于1600C時的體收縮。5、冒口的有效補縮距離冒口區(qū)與末端區(qū)之和稱為冒口補縮距離，超出該距離，在鑄件中間區(qū)產(chǎn)生軸線縮松。5.1、板件和桿件的補縮距離通常把斷面的寬厚比為5：1以上的稱為板型件；斷面的寬厚比為5：1以下的稱為桿型件。下圖為碳鋼（C=

7、0.200.30%）,板型件的厚度W175mm、桿型件的厚度200mm的冒口有效補縮距離。在鑄件的末端區(qū)和冒口之間放外冷鐵，冒口有效補縮距離如下：從以上可以看出：（1）冒口對板型件的有效補縮距離大于桿型件的有效補縮距離。（2）桿型件的末端區(qū)長度遠大于冒口區(qū)長度。（3）使用外冷鐵，可以有效的提高冒口的有效補縮距離。另外，冒口的有效補縮距離還受以下因素的影響：（1）厚實鑄件的凝固區(qū)域變寬，冒口的有效補縮距離相對較小。（2）結(jié)晶溫度范圍較寬的鑄鋼，冒口的有效補縮距離較小；結(jié)晶溫度范圍較窄的鑄鋼，冒口的有效補縮距離較大。例如，含碳量為0.15%的碳素鋼比含碳量為0.30%的碳素鋼的結(jié)晶溫度范圍較窄，冒

8、口的有效補縮距離較后者大30%。（3）使用發(fā)熱冒口，可以增加冒口的有效補縮距離。5.2、輪型件冒口的有效補縮距離輪型件講究冒口的延續(xù)度。冒口的延續(xù)度為冒口根部長度（沿輪型周向）之和與輪形周長的比率，稱為冒口的延續(xù)度。延續(xù)度的大小取決于輪緣的厚度與其內(nèi)在質(zhì)量的要求程度。如銑齒齒輪、缸體其延續(xù)度適當(dāng)增加不重要的且厚壁輪型件可適當(dāng)減少。一般小件(0600mm)不銃齒的輪型件，冒口的延續(xù)度取2535%。中等高度和大小齒輪和齒圈(銑齒深度不超度4/10輪緣厚度)，冒口的延續(xù)度取3640%。輪緣較高的雙輻板、三輻板齒輪，冒口的延續(xù)度取3842%。高壓缸類的受壓與有探傷要求件，冒口延續(xù)度可取100%。6、冒

9、口補貼對于致密度要求高的鑄件，當(dāng)冒口的補縮距離達不到時，應(yīng)在冒口處設(shè)置補貼造成向冒口方向的順序凝固，以增加冒口的補縮距離。6.1、水平補貼水平補貼可以按下圖進行計算匚WQ2UA727合A6.2、垂直補貼對于壁厚100mm碳素鋼板狀鑄件，澆注系統(tǒng)為上注時，鑄件的補貼厚度如下圖：根據(jù)鑄鋼件的形狀、澆注位置和鋼種的不同，補貼厚度=KK2a,為桿狀件補貼的補償系數(shù)，K2為鑄件材質(zhì)和澆注方式的補償系數(shù)。#HtlCMH桿狀件補貼的補償系數(shù)K1橫斷面的寬厚比4.0：1.03.0：1.02.0：1.01.5：1.01.0：1.0補償系數(shù)1.01.251.51.72.0鑄件材質(zhì)和澆注方式的補償系數(shù)k2材質(zhì)和澆注

10、方式碳鋼及低合金鋼高合金鋼上注底注上注底注補償系數(shù)1.01.251.251.56厚實鑄件的軸線縮松是很難消除的，對于一般鑄件，軸線縮松只要不被切削加工所顯露，則不影響它的使用性能。對于壓力容器鑄件和用于承受疲勞沖擊應(yīng)力的鑄件，一般均隨其工礦壓力、溫度、應(yīng)力狀況和鑄件壁厚的不同，而分別允許存在射線探傷等級13級的軸線縮松。一般鑄鋼件的軸線縮松允許45級。據(jù)厚度為100150mm介于桿-板之間的鑄鋼試驗件的試驗結(jié)果，射線探傷質(zhì)量等級與補貼斜率存在如下關(guān)系：射線探傷質(zhì)量等級12345補貼斜率（）1011910896857對大型汽輪機缸體、泵體類薄壁型打壓、探傷鑄件的補縮，根據(jù)日本室蘭的經(jīng)驗，UT按A

11、STM標準，RT按ASME標準，對不同補縮斜度的鑄件進行無損檢測的結(jié)果，補縮斜度可按：補縮斜度8%（1：12.5）可達1級補縮斜度6%（1：16.6）可達2級補縮斜度3%（1：33.3）可達3級7、冒口的補縮效率不同類型的冒口的補縮效率n為:冒口類型明冒口、邊冒口暗頂冒口球形暗冒口保溫冒口n(%)1415202545另外，冒口覆蓋劑也能提高冒口的補縮效率。好的覆蓋劑可以提高冒口的補縮效率5%。8、保溫冒口目前，保溫套主要分成：珍珠巖復(fù)合型保溫套、纖維復(fù)合型保溫套、空心微珠復(fù)合型保溫套和陶粒保溫套。后兩種可以做較大鑄鋼件的保溫套。保溫套的堆密度一般控制在0.60.8g/cm3。保溫套的厚度一般取

12、保溫冒口模數(shù)的11.5倍，保溫效果好的取下限。保溫劑的用量約為冒口重量的1.01.7%，冒口的上部不見紅時，保溫效果比較理想。在此條件下，保溫冒口的模數(shù)約為普通冒口模數(shù)的1.31.4倍，補縮效率為2545。9、冒口的形狀與尺寸按照冒口的保溫性能可分為普通冒口和保溫冒口；按照冒口的形狀可分為圓冒口和矩形冒口；按照冒口是否被砂型所覆蓋可分為明冒口和暗冒口。目前，在我廠鑄鋼件的生產(chǎn)過程中，直徑小于（或等于）1600mm圓冒口，一般采用保溫冒口，直徑大于1600mm圓冒口，一般采用普通冒口。為了提高冒口的補縮距離（或延續(xù)度），可采用矩形冒口。在鑄件的上部一般采用明冒口，在鑄件的下部一般采用暗冒口。9.

13、1、圓形暗冒口Z1LI編號D(mm)H(mm)R(mm)重量（kg）模數(shù)（cm）1901304351.721001404871.931101505392412016058112.2513017063142.4614018068172.6715019073212.7816020078252.9917022081303.11018024086373.31119026091443.51220028086563.713220310106724.114240340116954.5152603501261174.8162803801361445.2173004001451745.5183204101552

14、005.8193504201702656.2204004301953206.9214504502204207.59.2、矩形明冒口矩形明冒口的重量和模數(shù)：編號ABH2503003504004505005506007008001300150961201441701983.74.14.44.64.723502001782122502853264.85.15.35.55.734002502953413924455005.76.06.26.56.745003005005706437228106.87.17.47.67.95600350780880985109012007.98.28.58.79.067

15、00400116012901420170019908.99.39.610.010.69.3、圓型明冒口圓形明冒口的重量、模數(shù)表編號高度（H）3504004505005506006507007508009001000110013002222623033463925.76.06.26.56.723503443974535105707.57.88.08.38.634005105706457207937.57.88.08.38.6445070679588297610708.38.79.09.39.5550096010651170128511409.29.59.810.110.4655012601390

16、15301660180010.110.410.811.011.276001625177519302090242011.011.311.611.912.486502050223024102800320012.012.312.513.113.697002550276031903610410012.813.113.814.314.8編號高度（H）80090010001100120013001400150016001700180019002000107503120360041004600515013.614.314.915.416.0118004000460051505750635014.915.51

17、6.016.617.2129005650635070507800860016.717.217.918.419.0131000765085009400103001120018.419.119.720.420.9141100101001110012200133001435020.220.821.522.122.6151200129501420015350167001805022.122.723.223.824.4161300164001785019300209002220023.724.525.225.726.2171400204002200023100245002720025.526.326.8

18、27.528.0181500270002900031100333003540027.328.028.629.229.89.4、保溫冒口保溫冒口的重量、模數(shù)表編號高度（H）40045050055060070080090010001100120013001400150014003624074524975436.76.97.17.37.525006367077778489898.08.38.68.89.236001221142416281730183110.010.510.911.311.5470019392216235424932769304611.712.212.613.013.313.558002894325636173979434113.313.814.314.715.0690041204578503654945952640