冒口系统设计
一﹑冒口设计
1. 冒口设计的基本原则
1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。
2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补缩浇注后型腔扩大的体积。
3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩松的合金铸件，还需要注意将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固
2. 冒口设计的基本内容
1）冒口的种类和形状
（1)冒口的种类
?????????????????????????????????????????????????????????????????????????顶冒口依位置分侧冒口贴边冒口普通冒口明冒口依顶部覆盖分暗冒口大气压力冒口依加压方式分压缩空气冒口通用冒口（传统）发气压力冒口保温冒口发热冒口特种冒口依加热方式分加氧冒口电弧加热冒口，煤气加热冒口易割冒口直接实用冒口（浇注系统当铸铁件的实用冒口（均衡凝固）
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冒口）控制压力冒口冒口无补缩 图1 冒口分类
（2）冒口的形状
常用的冒口有球形、圆柱形、长方体形、腰圆柱形等。对于具体铸件，冒口形状的选择主要应考虑以下几方面:
a）球形 b)球顶圆柱形 c）圆柱形 d）腰圆柱形（明） e）腰圆柱形（暗）
图2 常用的冒口形状
①冒口的补缩效果: 冒口的形状不同，补缩效果也不同，常用冒口模数（M）的大小来评定冒口的补缩效果(M=冒口体积/冒口散热面积)，在冒口体积相同的情况下，球形冒口的散热面积最小，模数最大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果，依次为圆柱形，长方体形等。
②铸件被补缩部位的结构情祝: 冒口形状的选泽还要考虑铸件被补缩部位的结构形状和造型工艺是否方便。球形冒口的补缩效果虽好，但是造型起模困难，在铝、镁合金铸造生产中较少采用，而应用最广泛的是圆柱形明冒口，这种冒口的补缩效果较好，造型起模方便。有时由于铸件结构形状的需要，亦采用长方柱体和扇形冒口，只是将其四棱的尖角改为较大的圆角，以防止边角效应影响补缩效果。经改进后的这些冒口就称为椭圆柱体冒口和腰形，冒口。在铸钢件生产中则经常使用球顶圆柱形暗冒口。
2.冒口的补缩原理
1）冒口与铸件间的补缩通道
在铸件凝固过程中，要使冒口中的金属液能够不断地补偿铸件的体收缩，冒口与铸件被补缩部位之间应始终保持着畅通的补缩通道。否则，冒口再大也起不到补缩作用。
2）冒口的有效补缩距离
冒口作用区长度和末端区长度之和称为冒口有效补缩距离。正确确定冒口的有效补缩距离是很重要的工艺间题。
冒口的有效补缩距离与合金种类、铸件结构、几何形状以及铸件凝固方向上的温度梯度有关，也和凝固时析出气体的反压力及冒口的补缩压力有关。详见《铸造工艺学》p255~257 3）工艺补贴的应用
在实际生产中往往有些铸件需补缩的高度超过冒口的有效补缩距离。由于铸件结构或铸造工艺上不便，难以在中部设置暗冒口，此时单靠增加冒口直径和高度，补缩效果很不明显，况且增大冒口会使大量液流经过内浇道，使铸件在内浇道附近和冒口根部因过热而产生疏松。在这种情况下，一般采用在铸件壁板的一侧增加工艺补贻的方法，来增加冒口的有效补缩距离，提高冒口的补缩效率（如下图）
图3 铸件补贴工艺示意图
3. 冒口位置的确定
冒口位置的选择对获得优质铸件有着重要的意义。冒口位置选择不当，不仅不能消除铸件的缩孔和疏松，反而会使铸件产生裂纹，加重冒口附近的疏松，还会给清理、切割等工序带来不便。
1）、冒口位置选择的原则：
（1）冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。
（2）冒口应尽量设在铸件最高、最后的部位。
（3）冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防止组织粗大降低强度。
（4）冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免引起裂纹。
(5) 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。
（6）冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外观好。
（7）不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。
2）、冒口数量的确定
关于冒口数量,一般是按照冒口有效补缩距离、冒口延续度和工艺出品率进行
确定与校核的。合理施放冷铁,延长有效补缩距离,可以减少冒口个数。
4. 冒口尺寸的确定
合理地确定冒口尺寸，在铸造生产中是一个很重要的工艺问题。目前还缺少一种适合各种合金、各种结构铸件、被大家所公认的确定冒口尺寸的办法，往往都采用在特定条件下根据生产经验总结出来的近似计算法。因此在应用这些方法时，要注意结合生产的具体情况，才能得到较好的结果。具体将在后面冒口设计的常用方法中详细说明。
5、评定冒口补缩作用的方法
冒口尺寸确定得是否可靠、合理，冒口是否发挥了有效补缩作用、应通过生产实践的检验，其检验或评定的方法主要有以下4种
1) 比较铸件实收率铸件实收率又称工艺出品率，常用下式表示
a=
Gc
Gc+Gr+Gg
×100% （1）
式中： a——铸件实收率，（%）
Gc，Gr，Gg分别为铸件﹑冒口和浇注系统的重量，（kg）
将按上式计算的结果与根据生产经验所规定的同类铸件的实收率相比较，若小于经验数据，则说明冒日尺寸过大，应予以适当减小(一般是减小冒口高度)。反之，如果大于本厂的经验数据，则冒口尺寸可能偏小，应适当加大冒口尺寸或采取其它工艺措施提高冒口的补缩效率。
2) 实际检验铸件质量: 按照有关标准和验收技术文件规定的项目来检验铸件质量，如通过X光透视检查铸件是否有与冒口设计有关的缩孔和缩松缺陷，此种方法对结晶温度范围较窄，易产生集中缩孔的合金铸件比较有利。
3) 检验冒口的缩孔深度
4) 测定冒口凝固时间变化率后两种详见《铸造工艺学》p264～265
6.提高冒口补缩效率的方法
在铸造生产中，冒口的重量约为铸件重量的50%～100%，在铝合金和镁合金砂型铸造中有的冒口重量甚至是铸件重量的二倍以上，铸件实收率很低，冒口的补缩效率不高、去除冒口的劳动量大。因此，采取措施努力提高冒口的补缩效率，对于节约能量、劳力和降低铸件生产成本具有重要意义。要提高冒口的补缩效率，最有效的途径是增加冒口的补缩压力和廷长冒口的凝固时间，在工艺上经常采用的措施有:
1）大气压力冒口
2）保温冒口
3）发热冒口
4）易割冒口
以上措施详细参考《铸造工艺学》p265～p269
3.冒口设计的常用方法
常用冒口设计方法有以下六种：
1）模数法——广泛应用于铸钢件冒口设计中，也适用于铸铁件，非铁合金铸件的冒口设计。
2）周界商法——基于模数理论的铸钢件冒口设计方法。
3）收缩模数法——用于灰铸铁件和球墨铸铁件冒口设计。
4）热节圆法——种经验性方法，以热节圆和补缩液量为依据，适用于各种类型的中﹑小铸钢件冒口设计，也用于铸铁件冒口设计。
5）K值法——它是模数法中比较实用的方法之一，用于铸钢件，铸铁件等铸件冒口设计。
6）比例法——确定冒口尺寸最常用的方法，尤其是在铝、镁合金铸件的生产中得到广泛的应用。
二．冷铁的设计
为增加铸件局部冷却速度，在型腔内部及工作表面安放的激冷物称作冷铁.铸造生产中常将冷铁、浇注系统和冒口配合使用，控制铸件的凝固过程，以获得合格铸件。在此只是简单的介绍。
1.冷铁的分类
1）内冷铁将金属激冷物插入铸件型腔中需要激冷的部位，使合金激冷并同铸件熔为一体，这种金属激冷物称为内冷铁，内冷铁主要用于黑色金属厚大铸样。
2）外冷铁外冷铁又分为直接外冷铁和间接外冷铁两类。
（1）直接外冷铁是只与铸件的部分内外表面接触而不熔接在一起的金属激冷物，实际上它成为铸型或型芯的部分型腔表面。
（2）间接外冷铁同被激冷铸件之间有10～15mm厚的砂层相隔，故又称隔砂冷铁、暗冷铁.间接外冷铁激冷作用弱，应用较少。
2.冷铁的作用
1）与浇注系统和冒口配合控制铸件的凝固次序。
2）加速铸件的凝固速度，细化晶粒组织，提高铸件的力学性能。
3.冷铁材料的选择
可以制作冷铁的材料很多，凡是比砂型材料的热导率、蓄热系数大的金属和非金属材料均可选用。生产中常用的冷铁材料有铸铁、铝合金、石墨和铜合金等，各种冷铁材料的热物理系数见下表1
表1 各种冷铁材料的热物理性能
4. 冷铁的设计
冷铁的设计是铸造工艺设计的一个重要组成部分，它对获得合格、优质铸件起着很大的作用。
设计冷铁的主要内容是确定冷铁放置的位置，冷铁的形状和尺寸。
1)冷铁安放位置的确定
冷铁能否充分发挥作用，关键在于安放的位置是否合理。确定冷铁在铸型中的位置，主要取决于要求冷铁所起的作用以及铸件的结构、形状，同时还需要考虑冒口和浇注系统的位置。
（1）要求冷铁所起作用的分析:
对需要自下而上顺序凝固的铸件，一般将冷铁放在铸型的下部。
对于铸件上的某些局部热节，为使其早凝固或整个铸件同时凝固，冷铁自然应放于热节部位，或热节附近。
结晶温度间隔宽的合金，常在转角处产生热裂和缩松，若在转角处设里冷铁，对防止热裂有明显的作用。
（2）铸件结构的分析:
在不宜安放冒口的厚大部位一般均应放冷铁，靠近内浇道处，或被金属液所包围的型芯部位，散热条件很差，也应该放冷铁.
壁厚较大的镁合金平板类铸件，水平浇注时，由于水平面积较大，易于燃烧，在铸件底部放冷铁，可以减少铸件的燃烧缺陷。但对于薄壁平板件，则尽量少用或不用冷铁，即使非用不可时，也不应在大面积上使用冷铁，避免铸件产生浇不到缺陷。
（3）与冒口配合使用
由于冷铁没有补缩作用，铸件和热节的补缩仍由冒口供给，所以冷铁位置的确定应和冒口的位置同时考虑。冷铁位置应与冒口有一定的距离，使铸件凝固时沿着从安放冷铁部位向冒口方向顺序凝固，有人称冷铁与冒口之间的距离为冷铁的作用距离.冷铁作用距离与冷铁材料的热物理性能、铸件的合金种类及壁厚尺寸有关。合金结晶温度间隔越宽，铸件壁厚越小，铸件技术要求越高，冷铁与冒口之间距离应相应缩小。
（4）浇注系统及引入位置的影响:
选择冷铁安放位置时，还要考虑浇注系统及引入位置对铸件温度分布和冷铁作用的影响。采用底注式浇注系统时，一般均在铸件底部放置冷铁。采用缝隙式浇注系统时，除在铸件底部放冷铁外，还应在远离缝隙处(两个立缝之间)放置冷铁，增大立筒的横向补缩作用。
2) 冷铁形状的确定
冷铁的形状取决于使用冷铁部位铸件的形状和冷铁所应起的作用.常用冷铁分为成型冷铁和平面冷铁两类，其形状如图三所示。在铸件理论型面及转角处一般使角成型冷铁，冷铁的形状应与放置冷铁的铸件形状相符合。在铸件底部、端部和平面部分，常放置平面冷铁。实际生产中常使用长方形、圆形、方形的冷铁。其厚度一般为10.12,15,20,30mm。也常制出一批长、宽尺寸不同、直径不同的标准冷铁供生产中选用。这样有利于管理、有利于缩短试制和全产周期。
图4 冷铁的形状
3）冷铁尺寸的确定
（1）外冷铁
①外冷铁的厚度
注：T —铸件热节圆直径。
对轻合金件，当T大于2.5倍铸件壁厚时，需配合冒口使用。
②外冷铁的工作表面积:
冷铁有一定的激冷面积，对铸件的大平面，尤其是铸钢件大平面不宜放置壁厚不变的大块冷铁.在大型铸钢件的厚壁平面上常散布若干小块冷铁来组成冷铁组，这样常要计算一个冷铁能激冷多大面积，即要计算冷铁的工作表面积。
设在铸件底面和内侧面的外冷铁，在重力和铸件收缩力作用下同铸件表面紧密接触，称为无气隙外冷铁;设在铸件顶部和外侧的冷铁属于气隙外冷铁。
相关文献指出，对于铸钢件，无气隙外冷铁的激冷效果，相当于在原有砂型的散热表面上，净增了两倍的冷铁工作表面积(As=Ao+2Ac1):有气隙外冷铁的效果，相当于在原有的砂型散热面积上净增了一倍的冷铁工作表面积(As=Ao+Ac2)。应用了外冷铁使铸件凝固时间缩短，相当于使铸件模数由Mo减小为M1，由此可导出外冷铁工作表面积As。
对无气隙外冷铁有
Ac1=As Ao
2
-
=
Vo Vo
M1Mo
2
-
=
Vo Mo M1
2MoM1
-
（）
（2）
对有气隙外冷铁有
Ac2= As – Ao = Vo Vo Vo Mo M1
M1Mo MoM1
-
-=
（）
（3）
上两式中 Vo —— 铸件被激冷处的体积;
Ac ，As ，Ao ——冷铁工作表面积、砂型等效面积、铸件的表面积;
Mo ，M1——铸件原模数，使用冷铁后铸件的等效模数；
M1= Vo Vo A1Ao+Ac2+2Ac1
= （4） 其中Ac1，Ac2为无气隙、有气隙冷铁工作面积。
铸造设计人员可依工艺需要确定M1的大小，然后利用式（1）,（2）计算出外冷铁的工作表面积.当实现同时凝固时，M1等于热节四周薄壁部分的模数;实现顺序凝固时，M1=(0.83～0.91)Mp ，Mp 是热节旁补缩壁的模数。经验证明，只有满足Mp ≥0.67Mo 的条件下，才能用外冷铁消除热节的影响。
③ 外冷铁的重量
为防止外冷铁被铸件熔接，应计算或校核外冷铁的重量。
原理：铸件（热节部分）的质量为Wo ，用外冷铁激冷后，铸件模数Mo 减少为等效模数M1，对应M1的铸件质量为W1，则质量差（Wo-W1）所含的过热热量和结晶潜热应为外冷铁吸收并使之升温。设CL,Cs 为金属液，固体的比热容，铸件凝固结束时允许外冷铁最高温度为600℃.依据热平衡原理，导出Wc Wc = L
L
(L+tCL)Mo M1Wo 600Cs Mo
?-?（） （5） 式中 t ?—— 过热度 L ——结晶潜热。
（2） 内冷铁
内冷铁的激冷作用比外冷铁强，通常是在外冷铁激冷作用不足时才使用内冷铁，主要用于壁厚而技术要求不太高的铸件上，特别是铸钢件。
详见《铸造工艺设计》p334～p351
设计注意：
各种冷铁的尺寸一般不宜过大，长度尺寸不大于200 mm 。冷铁尺寸过大，反复使用后会出现变形，既降低冷铁的激冷作用，又影响铸件尺寸精度。较长或面积较大的冷铁，应分块使用，冷铁与冷铁之间应留有间隙。
冷铁之间的间隙一般为3一5 mm ，间隙过小，造型时间隙中的型砂不易紧实，合箱时易掉砂，并易钻入金属液，形成披缝，阻碍铸件的收缩造成热裂缺陷。间隙过大，在间隙处形成热节，出现缩松和缩裂缺陷。
冷铁的厚度大小应逐步向边缘处减薄，使激冷作用缓和过渡，避免铸件在冷铁边缘产生裂纹，对于镁合金铸件，尤为重要。
冷铁工作表面一般应开设通气槽。回用冷铁应进行吹砂处理，以去除表面的旧砂、油污和氧化物.冷铁工作表面应涂敷石英砂，防止冷铁和铸件熔焊在一起。
第六章铸件工艺设计 第一节概述 为了生产优质而价廉的包模铸件，做好工艺设计是十分重要的。在做工艺设计之前，首先要考虑选用包模铸造工艺生产时，在质量、工艺和经济方面的几个问题。 1.铸件质量的可靠性 对于铸件质量上的要求，一般是包括两个方面，一是保证技术要求的尺寸精度、几何精度和表面光洁度，二是保证机械性能和其它工作性能等内在质量方面的要求。 包模铸造具有少切削、无切削的突出优点。近年来，由于冶金技术、制模、制壳材料和工艺以及检测技术等方面的发展，包模铸件的外部和内在质量不断提高，所以它的应用范围愈来愈广。不少锻件、焊接件、冲压件和切削加工件，都可以用熔模铸造方法生产。 这对于节约机械加工工时和费用，节约金属材料，提高劳动生产率和降低成本都具有很大意义。 但是，熔模铸造生产的铸件，由于冶金质量、热型浇注引起的晶粒粗大、表面脱碳以及内部缩松等方面的原因，铸件的机械性能(尤其是塑性)，还存在一些缺陷。对于某些受力大和气密性要求高的铸件，采用包模铸造时，应充分考虑零件在产品上的作用和性能要求，以确保其使用可靠。有些结构件改用包模铸造生产时，必须考虑原用合金的铸造性能是否能满足零件的质量要求，否则就需要更改材质。 2.生产工艺上的可能性和简易性 熔模铸造虽然可以铸造形状十分复杂的、加工量甚少甚至不加工的零件，但零件的材质、结构形状、尺寸大小和重量等，必须符合熔模铸造本身的工艺要求。如铸件最小壁厚、最大重量、最大平面面积、最小孔槽以及精度和光洁度要求等，都要考虑到工艺上的可能性和简易性。 3.经济上的合理性 采用包模铸造在经济上是否合理，要从多方面考虑。按每公斤的价格来说，包模铸件与同类型锻件相近甚至还高些，但是由于大幅度减少了加工量，因而零件最终成本还是低的。 但也有些零件，可以利用机械化程度较高的方法生产，例如用自动机床高速加工、精密锻造、冷挤压、压力铸造等等，这时，用包模铸造法生产在经济上的优越性就不一定显著，甚至成本还可能高一些，所以在这种情况下，就不一定选用这种方法了。 总之，选择包模铸造法生产时，耍从其工艺特点出发，以零件质量为中心，并兼顾生产技术和经济上的要求。 在确定用包模铸造方法生产之后，工艺设计的任务就是要确定合理的工艺方案，采取必要的工艺措施以满足零件质量的要求。 工艺设计是理论和实践相结合的产物，是技术理论和生产经验的总结性技术资料。还要力求使设计符合实践性、科学性。 做好工艺设计要搞好两个方面的调查研究。首先必须对生产任务、产品零件图、材质和技术要求等方面进行深入分析：其次，要对生产条件如原材料、设备、工艺装备加工和制造能力、工人的操作技术水平等方面进行深入的了解。只有做好这两个方面的调查研究，才能使设计符合生产实际情况。
铸铁件冒口设计手册 诸葛胜 福士科铸造材料（中国）有限公司
铸铁冒口设计手册 一、概述 冒口是一个个储存金属液的空腔。其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图1和图2所示），而这些需要补偿的体积变化可能有： 图1 各种缩孔图2 缩孔生产图a)和冒口的补缩图b) 1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔） （1）铸型的胀大 （2）金属的液态收缩 （3）金属的凝固收缩 补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。 由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。FOSECO公司的发热保温冒口具有高达35%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。
二、铸铁的特点 铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。 灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。但对高牌号的灰铸铁件，因碳、硅含量较低，石墨化不完全，其产生的体积膨胀量不足以补偿铸件的液态和凝固体收缩，此时必须要设置冒口。 球墨铸铁在共晶转变时石墨的析出同样会产生体积膨胀，但是它产生缩松的倾向性却比灰铸铁大得多。因为球墨铸铁共晶团的石墨核心是在奥氏体包围下长大的，石墨球长大时所产生的体积膨胀要通过奥氏体的膨胀来发生作用，这个膨胀只有一小部分被传递到枝晶间的液体上，而大部分却是作用在相邻的共晶团或初生奥氏体骨架上，正因为如此，导致了球墨铸铁产生缩前膨胀的倾向比灰铸铁大得多。另外，球墨铸铁呈“糊状凝固”，在整个凝固期间它的外壳的坚实程度远远比不上灰铸铁，如果铸型刚性不够，会使石墨化产生的体积膨胀的大部了分消耗于外壳膨胀，结果枝晶间或共晶团之间的内部液体的液态收缩和凝固收缩得不到补偿；同时由于球墨铸铁凝固时析出的石墨共晶团细而多，即使使用冒田进行补缩，当冒口效率不高，保持液态时间不够长或压力不够大时，效果常不理想。因此设计球墨铸铁件冒口比灰铸铁件更具有重要的意义。 三、模数计算： （一）模数的概念 在铸件材质、铸型性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间主要决定于铸件的结构形状和尺寸。而千差万别的铸件形体，对凝固时间的影响主要表现在铸件的体积和表面积的关系上。铸件体积愈大，则金属液愈多，它所包含的热量也愈多，凝固时
球磨铸铁浇冒口设计的关键 第一部分 浇流道系统设计 1.0浇流道系统设计 1.1要求 快速浇铸：使充型过程中温度损失最小 使冶金学性能衰减最小 使氧化物最少 清洁浇铸：避免浇铸过程中产生炉渣（浮渣） 设计的经济性：使铸件产量最大化 1.2关键组成： 所示的所有组成部分要求炉渣缺陷最小化 1.3规划 考虑设计基本设计：优化对铸件的空间利用；冒口设计方法的选择；设置分型面以最小化对模芯的需求；铸件设置在上模中；平稳填充；简单对称的设计系统；同一铸件使用相同的浇冒口；可能的话，在多个铸件上使用一个冒口；在分型面上给浇冒口系统留下足够的空间； 具体设计如下： 1.4阻流阀的作用 定义：阻流阀是浇道系统中一块横截面积，它决定充型时间 有两个正确的位置设置阻流阀，因此有两个基本的浇道系统： 在简单的浇注系统中，1）阻流阀位于流道和浇口的连接处。 2）阻流阀位于直浇道与横浇道的连接处。 1.5 选择浇流系统类型 在浇口-横浇道系统中，铸件分别被一个或多个阻流阀或浇口阻挡。在直浇道-横浇道系统中，很可能几个铸件共用一个阻流阀。
使用直浇道-横浇道系统在一个模具里生产大量小型件，这是不切实际的对每个铸件分别设置阻流阀（阻流阀尺寸非常小），极大的依赖于模具技术及浇注温度 大部分情况下是使用浇口-横浇道系统 浇口-横浇道系统与直浇道-横浇道系统特点的结合形成混合系统。这通常用在要求运输铁水到复杂的铸件型腔的流道系统中。 1.6摩擦 并非直浇道顶部所有铁水的潜能都可以转换为铸造型腔中的机械能 随着铁水与型腔内壁的撞击和铁水之间的撞击，一些潜能损失在摩擦上 由于摩擦造成的损失，延长了模型填充时间，必须考虑何时计算阻流阀截面积和浇铸时间。选择fr，摩擦损失因子，作为能量损失的估计值 对于薄壁平板：fr—0.2 对于厚重立方体：fr---0.8 1.7浇铸时间 尽可能快的符合人们的能力及生产例程 推荐的浇注时间： 非常近似的指导，铸件质量+冒口质量
有色合金浇冒口设计基本原则 Jeff Meredith 浇冒口系统的基本作用是将干净的、无渣滓的金属液平稳地引入铸型并且在的凝固过程中始终保持对铸件的补缩。在有色合金铸造中，气孔、夹渣、缩松等铸造缺陷常常是由于不合理的浇冒口系统所引起的。一但出现这些问题，铸造工作者就应该认真分析浇冒口系统结构的合理性并找出产生缺陷的原因。这里要讨论的中心问题就是浇冒口系统设计的基本原则。 本文论述了浇冒口系统设计的一些基本原则，尽管对于不同的合金以及形状、尺寸、复杂程度不同的铸件没有一种绝对通用的规则，但是这些基本原则能够为生产优质铸件的浇冒口系统设计提供一个理论基础。 浇注系统设计 对于有色合金浇注系统而言，首要问题是使金属液以尽可能低的速度无紊流地进入型腔并维持一个最佳的充型速度，这种最佳的速度对于同一种合金不是一个固定值，因为它受铸件重量、壁厚、形状等因素的影响，当然也随合金种类的不同而变化，可以从铝铜合金的75mm／sec到铝合金的500mm／sec；过大的液流速度可能增加紊流、夹渣及粘砂的趋向，使铸件的机械性能下降，甚至出现废品。 作为一种解决方法，常常设计超过推荐值的较大的浇注系统来解决高的充型速度与低的液流速度之间的矛盾（特别是对于窄结晶温度范围的合金和易产生杂质的合金）。有色合金应该采用无压式浇注系统，内浇道开设在铸型的上箱，以保证横浇道在浇注过程中一直处于充满状态。此外，直浇道和内浇道之间应保持一定的距离以使杂质能上浮到横浇道顶端而被捕集（图1），另外，还应尽可能使金属液从铸件底部或接近底部的位置引入，以保证在型腔内产生最小的紊流。
浇口杯 除对特别小的铸件外，我们推荐在各种有色合金铸件中使用浇口杯，合理的浇口杯可以使浇注工能够快速地注满直浇道并且在整个浇注过程中保持一个相对稳定的压头。浇口杯常常设计成与直浇道相对偏移的、有一个底坎的结构（图2）。浇口杯应为长方形，这样在浇注过程中可以产生向上的环流有助于杂质的清除，浇口杯出口应高于直浇道入口。一种手工操作的浇口塞有时会在浇注中采用（对于窄结晶温度范围的合金如铝铜合金），它使浇注工能够完全地注满浇口杯，进而更快地充满浇注系统和铸型，并且在塞子拨出之前使熔渣有足够的时间浮上表面。
《铸件浇冒口系统智能化设计》软件的开发与应用 邵建东 (无锡环宇精密铸造有限公司 在熔模精密铸件的过程中,浇冒口系统设计得科学合理是确保铸件质量的一项核心技术。浇冒口系统尺寸设计合理与否,将直接影响铸件内在质量的优劣。尺寸偏小,影响顺序凝固及钢液补给能力,铸件会产生缩孔和疏松,特别是承压零件会产生泄露而报废;尺寸过大,会使企业导致铸造成本增加,能源大量浪费,使企业经济效益下降而失去竞争力。因此科学合理的设计浇冒口系统,优化铸件内浇口及冒口尺寸,是制约我们每个铸造企业发展的一个重要因素,这个因素也客观反映了一个企业乃至一个国家对铸造工艺技术水平的高低。特别是在当今铸造材料价格大幅度上涨的情况下,这个问题将尤为重要。 那么如何来提高浇冒口的设计水平,确保企业在激烈竞争的市场经济中占领先地位,使企业立于不败之地呢?针对这个问题,本公司科技人员潜心研究,反复探讨,实践、论证,向传统的铸造浇冒口设计方法挑战,攻克了一个又一个的技术难关,使铸造理论知识与多年来的实践经验,科学地、有机地结合在一起,直至2004年3月份成功开发了《铸件浇冒口系统智能化设计》软件,经过近几年来的应用实践,取得了十分显著的效果,越来越感觉到科学技术的能量和威力。该软件的特点和作用如下: 一.特点: 1.改变传统方法,创新铸件浇冒口设计: 在铸件浇冒口系统设计过程中,最常用的方法是热节圆比例法,这种方法也是最传统最简单的方法(俗称经验估计法。这种方法的出发点是以铸件上热节圆截面或直径作为确定内浇口截面尺寸大小的主要依据,如:设计铸件热节圆直径为D节,内浇口直径为d 则:
d=K×D节(式中K为比例系数,取值为0.4—0.9. 这种方法对于<1kg以下的小铸件以及铸件几何形状相对比较简单的零件相对成功率较高,但对单件十几公斤,几十公斤或是上百公斤的大铸件,以及形状复杂有交叉壁厚的铸件而言,用这种传统的方法设计浇冒口,则成功率很低。另外,这种热节圆比例法只能用于铸件内浇口尺寸的确定,对冒口的截面尺寸只能用经验估计方法来完成,然而经验丰富的科技人员成功率相对高一些,反之则低一些。因此这种方法设计铸件浇冒口系统有较大的局限性和不可靠性,只能通过反复改进来摸索,最后趋于合理,满足铸件质量 要求,这样导致新品开发成本高、周期长、竞争力弱。而《铸件浇冒口系统智能化设计》将根本上改变了这种传统内浇口确定的方法,比较科学、正确、系统地将铸件内浇口尺寸及冒口尺寸完整地显示出来,从而大大提高了铸件浇冒口系统的设计精度,其正确率一般铸件可达100%,大大缩短铸件开发周期,提高企业市场竞争力和客户对企业的信任度。 2. 使用方便,可操作性强: 本《铸件浇冒口系统智能化设计》软件,只需在软件对话格中输入5个数据,它就会弹出内浇口截面尺寸和冒口截面尺寸,能自动控制调节铸件、内浇口、冒口的顺序凝固件。 铸件内浇口、冒口智能化设计 注:表中a 为铸件法兰热节处的厚度(输入数据 ;b 为铸件法兰热节处的宽度(输入数据;c 为铸件法兰交叉壁厚(输入数据;内浇口长(输入数据; 内浇口宽(自动弹出; 冒口长(输入数据; 冒口宽(自动弹出。 铸件 (cm 内浇口截面 尺寸(cm 冒口截面尺寸(cm 序号零件名称
球铁冒口根部缩孔分析 球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，在凝固过程中受石墨膨胀及过冷的影响促使收缩值增大所以在凝固过程中就形成了缩孔缩松缺陷的产生，在球铁件铸造中除了利用石墨化膨胀进行自补缩之外必须进行外部补缩，无冒口铸造实际上是利用浇注系统进行补缩。由于浇注系统的补缩能力往往不如冒口，因而无冒口铸造对铸型条件以及其他工艺条件的要求远远高于采用冒口补缩。由于这个缘故，冒口补缩工艺仍然是目前球铁件的主要生产工艺。然而，冒口补缩工艺在实际应用中遭遇失败的实例也甚多，致使不少铸造人员往往轻易认为某些球铁件不能采用冒口补缩工艺，只能采用无冒口工艺，实际上冒口补缩失败的原因往往是由于所采用的工艺不恰当所致。因此，对引起冒口补缩失败的原因进行分析，将有助于认识球铁的工艺特性和正确掌握球铁件的铸造工艺。根据笔者的实践，除铸型刚度、化学成分、原材料和铁水熔炼处理方面的因素之外，造成球铁件冒口补缩失败的铸型工艺因素 （１）采用明冒口，导致石墨化膨胀压力松驰，使膨胀不能用于补缩。（２）铁水先进入铸件型腔，加热型腔、温度降低后，再由铸件型腔进入冒口，因而后者温度始终低于铸件，故称为“冷冒口”；这种冒口由于其铁水先加热型腔，使型腔过热，冒口本身早于铸件凝固，不但不能起补缩作用，反而从铸件抽吸铁水，使铸件产生缩松、缩孔。不少人企图通过加大冷冒口的尺寸希望能使其冷速减慢，起到补缩作用，结果是：冷冒口越大，铸件排放的冷铁水越多，型腔铁水流过量越大，过热也就越严重，“上冷下热”温差越大，缩孔、缩松越严重。即使浇注后往冷冒口冲注热铁水，由于冲入铁水量有限，并不能扭转情况。 铁水经由冒口进入铸件，冒口温度高于铸件，故称为“热冒口”，冒口迟于铸件凝固，使轮毂部位直接得到补缩，而从轮毂流出的铁水在向周围的轮辐扩散、流入轮缘过程中，由于轮辐散热面积大，铁水温度迅速降低，
铸造工艺设计： 就是根据铸造零件的结构特点,技术要求,生产批量和生产条件等,确定铸造方案和工艺参数,绘制铸造工艺图,编制工艺卡等技术文件的过程.设计依据： 在进行铸造工艺设计前,设计者应掌握生产任务和要求,熟悉工厂和车间的生产条件,这些是铸造工艺设计的基本依据.设计内容： 铸造工艺设计内容的繁简程度,主要决定于批量的大小,生产要求和生产条件.一般包括下列内容： 铸造工艺图,铸件(毛坯)图,铸型装配图(合箱图),工艺卡及操作工艺规程.设计程序： 1零件的技术条件和结构工艺性分析;2选择铸造及造型方法;3确定浇注位置和分型面;4选用工艺参数;5设计浇冒口,冷铁和铸肋;6砂芯设计;7在完成铸造工艺图的基础上,画出铸件图;8通常在完成砂箱设计后画出;9综合整个设计内容.铸造工艺方案的内容： 造型,造芯方法和铸型种类的选择,浇注位置及分型面的确定等.铸件的浇注位置是指浇注时铸件在型内所处的状态和位置.分型面是指两半铸型相互接触的表面.确定砂芯形状及分盒面选择的基本原则,总的原则是： 使造芯到下芯的整个过程方便,铸件内腔尺寸精确,不至造成气孔等缺陷,使芯盒结构简单.1保证铸件内腔尺寸精度;2保证操作方便;3保证铸件壁厚均匀;4应尽量减少砂芯数目;5填砂面应宽敞,烘干支撑面是平面;6砂芯形状适应造型,制型方法.铸造工艺参数通常是指铸型工艺设计时需要确定的某些数据.1铸件尺寸公差： 是指铸件各部分尺寸允许的极限偏差,它取决于铸造工艺方法等多种因素.2主见重量公差定义为以占铸件公称质量的百分率为单位的铸件质量变动的允许值.3机械加工余量： 铸件为保证其加工面尺寸和零件精度,应有加工余量,即在铸件工艺设计时预先增加的,而后在机械加工时又被切去的金属层厚度,称为机械加工余量,简称加工余量.代号用MA，由精到粗分为ABCDEFGH和J9个等级。
几种类型的冒口设计 1.1.冒口类型的选择 1.2.普通冒口设计方法 以下摘自《西班牙汽车铸铁件浇冒口系统的设计及其特点》 1.2.1.缩管法
1.2.2.缩管法冒口设计程序 1.2.2.1.考虑铸件材质和重量 1.2.2.2.找出关键几何热节，按下表计算热节处模数W（有文献标为“Ms”，称为有效模数，不散热面不能计入。）Mr = km x Ms Ms 是铸件的关键模数, Mr 是补缩冒口的模数，km 是常数，灰铸铁与球铁不一样。? 亚共晶灰铸铁为0.6-1.0；? 球墨铸铁为0.8-1.1；? 可锻铸铁为1.2-1.4；? 钢为1.2-1.4；? 铜合金为1.2-1.4；? 铝合金为0.8-1.1。 1.2.2.3.通过W值计算出冒口补缩距离Ld=0.32W2(mm)，又有补缩距离最大为10Mn(冒口颈模数) 1.2.2.4.冒口的计算 z Dp的计算和Hp的预定，Dp=85（Cw/Hp）1/2(mm)。一般Hp/ Dp=2~2.5 Cw—需冒口补缩的铸件重量之和（Kg），假想缩管重量Q=0.04 Cw（Kg）。 z冒口顶端直径1.1Dp≥直浇道下端直径 z冒口颈高宽比 0.75W:1.25W=1:1.67 z冒口颈长度 18mm，并愈短愈好。 以下摘自《DUCTILE IRON-The essentials of gating-中文版》，适用于球铁。 1.3.控制压力冒口 当铸型强度不够且铸件的模数远大于0.16 英寸（4mm）时，运用控制压力冒口。 大部分的湿型砂和覆膜砂选用该种方法。 1.3.1.控制压力冒口设计步骤： 1.3.1.1.标准冒口形状见下图67 1.3.1. 2.确定铸件特征（关键）模数Ms（上文为“W”）
球铁冒口根部缩孔分析 WEIHUA system office room 【WEIHUA 16H-WEIHUA WEIHUA8Q8-
球铁冒口根部缩孔分析 球墨铸铁大多数是共晶或过共晶成分，在凝固过程中受石墨膨胀及过冷的影响促使收缩值增大所以在凝固过程中就形成了缩孔缩松缺陷的产生，在球铁件铸造中除了利用石墨化膨胀进行自补缩之外必须进行外部补缩，无冒口铸造实际上是利用浇注系统进行补缩。由于浇注系统的补缩能力往往不如冒口，因而无冒口铸造对铸型条件以及其他工艺条件的要求远远高于采用冒口补缩。由于这个缘故，冒口补缩工艺仍然是目前球铁件的主要生产工艺。然而，冒口补缩工艺在实际应用中遭遇失败的实例也甚多，致使不少铸造人员往往轻易认为某些球铁件不能采用冒口补缩工艺，只能采用无冒口工艺，实际上冒口补缩失败的原因往往是由于所采用的工艺不恰当所致。因此，对引起冒口补缩失败的原因进行分析，将有助于认识球铁的工艺特性和正确掌握球铁件的铸造工艺。根据笔者的实践，除铸型刚度、化学成分、原材料和铁水熔炼处理方面的因素之外，造成球铁件冒口补缩失败的铸型工艺因素 （１）采用明冒口，导致石墨化膨胀压力松驰，使膨胀不能用于补缩。 （２）铁水先进入铸件型腔，加热型腔、温度降低后，再由铸件型腔进入冒口，因而后者温度始终低于铸件，故称为“冷冒口”；这种冒口由于其铁水先加热型腔，使型腔过热，冒口本身早于铸件凝固，不但不能起补缩作用，反而从铸件抽吸铁水，使铸件产生缩松、缩孔。不少人企图通过加大冷冒口的尺寸希望能使其冷速减慢，起到补缩作用，结果是：冷冒口越大，铸件排放的冷铁水越多，型腔铁水流过量越大，过热也就越严重，“上冷下热”温差越大，缩孔、缩松越严重。即使浇注后往冷冒口冲注热铁水，由于冲入铁水量有限，并不能扭转情况。 铁水经由冒口进入铸件，冒口温度高于铸件，故称为“热冒口”，冒口迟于铸件凝固，使轮毂部位直接得到补缩，而从轮毂流出的铁水在向周围
典型铸铁件铸造工艺设计与实例叙述铸造生产中典型铸铁件——气缸类铸件、圆筒形铸件、环形铸件、球墨铸铁曲轴、盖类铸件、箱体及壳体类铸件、阀体及管件、轮形铸件、锅形铸件及平板类铸件的铸造实践。内容涉及材质选用、铸造工艺过程的主要设计、常见主要铸造缺陷及对策等。 第1章气缸类铸件? 低速柴油机气缸体? 一般结构及铸造工艺性分析? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 常见主要铸造缺陷及对策? 铸造缺陷的修复? 中速柴油机气缸体? 一般结构及铸造工艺性分析? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 空气压缩机气缸体? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 第2章圆筒形铸件? 气缸套? 一般结构及铸造工艺性分析? 工作条件? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 常见主要铸造缺陷及对策? 大型气缸套的低压铸造? 气缸套的离心铸造? 冷却水套? 一般结构及铸造工艺性分析? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 常见主要铸造缺陷及对策? 烘缸? 结构特点? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 活塞? 结构特点? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 砂衬金属型铸造? 第3章环形铸件? 活塞环? 概述? 材质? 铸造工艺过程的主要设计? L形环? L形环的单体铸造? L形环的筒形铸造? 第4章球墨铸铁曲轴? 主要结构特点? 曲臂与轴颈的连接结构? 组合式曲轴? 主要技术要求? 材质? 铸造缺陷? 质量检验? 热处理? 铸造工艺过程的主要设计? 浇注位置? 模样? 型砂及造型? 浇冒口系统? 冷却速度? 熔炼、球化处理及浇注? 热处理? 退火处理? 正火、回火处理? 调质（淬火与回火）处理? 等温淬火? 常见主要铸造缺陷及对策? 球化不良及球化衰退? 缩孔及缩松? 夹渣? 石墨漂浮? 皮下气孔? 大型球墨铸铁曲轴的低压铸造? 第5章盖类铸件? 柴油机气缸盖? 一般结构及铸造工艺性分析? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 空气压缩机气缸盖? 一般结构及铸造工艺性分析? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 其他形式气缸盖? 一般结构? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 第6章箱体及壳体类铸件? 大型链轮箱体?? 增压器进气涡壳体? 排气阀壳体?? 球墨铸铁机端壳体?? 球墨铸铁水泵壳体? 球墨铸铁分配器壳体? 第7章阀体及管件? 灰铸铁大型阀体?? 灰铸铁大型阀盖?? 球墨铸铁阀体?? 管件?? 球墨铸铁螺纹管件?? 球墨铸铁管卡箍? 主要技术要求? 铸造工艺过程的主要设计? 常见主要铸造缺陷及对策? 第8章轮形铸件? 飞轮??
铸钢件冒口的设计规范 钢水从液态冷却到常温的过程中，体积发生收缩。在液态和凝固状态下，钢水的体积收缩可导致铸件产生缩孔、缩松。冒口的作用就是补缩铸件，消除缩孔、缩松缺陷。另外，冒口还具有出气和集渣的作用。 1、冒口设计的原则和位置 1.1冒口设计的原则 1.1.1、冒口的凝固时间要大于或等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 1.1.2、冒口所提供的补缩液量应大于铸件（或铸件被补缩部分）的液态收缩、凝固收缩和型腔扩大量之和。 1.1.3、冒口和铸件需要补缩部分在整个补缩的过程中应存在通道。 1.1.4、冒口体内要有足够的补缩压力，使补缩金属液能够定向流动到补缩对象区域，以克服流动阻力，保证铸件在凝固的过程中一直处于正压状态，既补缩过程终止时，冒口中还有一定的残余金属液高度。 1.1.5、在放置冒口时，尽量不要增大铸件的接触热节。 1.2、冒口位置的设置 1.2.1、冒口一般应设置在铸件的最厚、最高部位。 1.2.2、冒口不可设置在阻碍收缩以及铸造应力集中的地方。 1.2.3、要尽量把冒口设置在铸件的加工面或容易清除的部位。 1.2.4、对于厚大件一般采用大冒口集中补缩，对于薄壁件一般采用小冒口分散补缩。 1.2.5、应根据铸件的技术要求、结构和使用情况，合理的设置冒口。
1.2.6、对于清理冒口困难的钢种，如高锰钢、耐热钢铸件的冒口，要少放或不放，非放不可的，也尽量采用易割冒口或缩脖型冒口。 2、设置冒口的步骤与方法 冒口的大小、位置及数量对于铸钢件的质量至关重要。对于大型铸钢件来说，必须把握技术标准及使用情况，充分了解设计意图，分清主次部位，集中解决关键部位的补缩。以模数法为例，冒口设计的步骤如下：2.1、对于大、中型铸钢件，分型面确定之后，首先要根据铸件的结构划分补缩范围，并计算铸件的模数（或铸件被补缩部分的模数）M铸。 2.2、根据铸件（或铸件被补缩部分）的模数M铸，确定冒口模数M冒。 2.3、计算铸件的体收缩ε。 2.4、确定冒口的具体形状和尺寸。 2.5、根据冒口的补缩距离，校核冒口的数量。 2.6、根据铸件结构，为了提高补缩距离，减少冒口的数量，或者使冒口的补缩通道畅通，综合设置内外冷铁及冒口增肉。 2.7、校核冒口的补缩能力，要求ε（V冒+V件）≤V冒η。 3、设计冒口尺寸的方法 3.1、模数法 在铸件的材料、铸型的性质和浇注条件确定之后，铸件的凝固时间决定于铸件的模数。 模数M=V/A（厘米），V—体积（厘米3）；A—散热面积（厘米2）。 随着办公条件的改善，计算机的普及，模数可以用计算机进行计算。方法是：用SolidWorks软件画出铸件（或铸件被补缩部分）的立体图，计
球墨铸铁的工艺设计 第一节工艺特点 一、球墨铸铁的流动性与浇注工艺 球化处理过程中球化剂的加入，一方面使铁液的温度降低，另一方面镁、稀土等元素在浇包及浇注系统中形成夹渣。因此，经过球化处理后铁液的流动性下降。同时，如果这些夹渣进入型腔，将会造成夹杂、针孔、铸件表面粗糙等铸造缺陷。 为解决上述问题，球墨铸铁在铸造工艺上须注意以下问题： （1）一定要将浇包中铁液表面的浮渣扒干净，?最好使用茶壶嘴浇包。 （2）严格控制镁的残留量，最好在 0.06%以下。 （3）浇注系统要有足够的尺寸，以保证铁液能做尽快充满型腔，并尽可能不出现紊流。 （4）采用半封闭式浇注系统，根据美国铸造学会推荐的数据，直浇道、横浇道与内浇道的比例为4：8：3。 （5）内浇口尽可能开在铸型的底部。 （6）在浇注系统中安放过滤网会有助于排除夹渣。 （7）适当提高浇注温度以提高铁液的充型能力并避免出现碳化物。对于用稀土处理的铁液，其浇注温度可参阅我国有关手册。对于用镁处理的铁液，根据美国铸造学会推荐的数据，当铸件壁厚为25mm时，浇注温度不低于1315℃；当铸件壁厚为6mm时，浇注温度不低于1425℃。 二、球墨铸铁的凝固特性与补缩工艺特点 球墨铸铁与灰铸铁相比在凝固特性上有很大的不同，主要表现在以下方面：
（1）球墨铸铁的共晶凝固范围较宽。灰铸铁共晶凝固时，片状石墨的端部始终与铁液接触，因而共晶凝固过程进行较快。球墨铸铁由于石墨球在长大后期被奥氏体壳包围，其长大需要通过碳原子的扩散进行，因而凝固过程进行较慢，以至于要求在更大的过冷度下通过在新的石墨异质核心上形成新的石墨晶核来维持共晶凝固的进行。因此，球墨铸铁在凝固过程中在断面上存在较宽的液固共存区域，其凝固方式具有粥状凝固的特性。这使球墨铸铁凝固过程中的补缩变得困难。 （2）球墨铸铁的石墨核心多。经过球化和孕育处理，球墨铸铁的石墨核心较之灰铸铁多很多，因而其共晶团尺寸也比灰铸铁细得多。 （3）球墨铸铁具有较大的共晶膨胀力。由于在球墨铸铁共晶凝固过程中石墨很快被奥氏体壳包围，石墨长大过程中因体积增大所引起的膨胀不能传递到铁液中，从而产生较大的共晶膨胀力。当铸型刚度不高时，由此产生的共晶膨胀将引起缩松缺陷。 （4）在凝固过程中球墨铸铁的体积变化可以分为三个阶段: 铁液浇入铸型后至冷却到共晶温度过程中的液态收缩，共晶凝固过程中由于石墨球的析出引起的体积膨胀，铁液凝固后冷却过程中的体收缩。 由于上述凝固特性，从补缩的角度考虑，球墨铸铁在铸造工艺上有以下特点： （1）铸型要有高的紧实度，以使铸型有足够的刚度以抵抗球墨铸铁共晶凝固时的共晶膨胀力。需要指出的是，此时要特别注意采取适当的措施提高铸型的透气性，同时要尽可能地降低型砂中的水份，以防止出现“呛火”。 （2）合理设置浇冒口。球墨铸铁的冒口与普通钢及白口铁不同，球墨铸铁冒口设置的合理性在于它能够充分补充铁液的液态收缩，而当铁液进入共晶膨胀阶段时，浇注系统和冒口颈及时冷冻，使铸件利用石墨析出的膨胀进行自补缩。 （3）砂箱应有足够的刚度，上箱和下箱之间应有牢固的紧固装置。 第二节冒口设计
轴承座铸造工艺设计说明书 一、工艺分析 1、审阅零件图 仔细审阅零件图，熟悉零件图，而且提供的零件图必须清晰无误，有完整的尺寸和各种标记。仔细样。注意零件图的结构是否符合铸造工艺性，有两个方面：（1）审查零件结构是否符合铸造工艺（2 ）在既定的零件结构条件下，考虑铸造过程中可能出现的主要缺陷，在工艺设计中采取措施避零件名称：轴承座 零件材料：HT150 生产批量：大批量生产 2、零件技术要求 铸件重要的工作表面，在铸造是不允许有气孔、砂眼、渣孔等缺陷。 3、选材的合理性 铸件所选材料是否合理，一般可以结合零件的使用要求、车间设备情况、技术状况和经济成本等，用铸造合金（如铸钢、灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁、蠕墨铸铁、铸造铝合金、铸造铜合金等）的牌号、性能、工艺特点、价格和应用等，进行综合分析，判断所选的合金是否合理。 4、审查铸件结构工艺性 铸件壁厚不小于最小壁厚5-6又在临界壁厚20-25以下。 二、工艺方案的确定 1、铸造方法的确定 铸造方法包括：造型方法、造芯方法、铸造方法及铸型种类的选择 （1）造型方法、造芯方法的选择 根据手工造型和机器造型的特点，选择手工造型 （2）铸造方法的选择 根据零件的各参数，对照表格中的项目比较，选择砂型铸造。 （3）铸型种类的选择 根据铸型的特点和应用情况选用自硬砂。 2、浇注位置的确定 根据浇注位置选择的4条主要规则，选择铸件最大截面，即底面处。 3、分型面的选择 本铸件采用两箱造型，根据分型面的选择原则，分型面取最大截面，即底面。
三、工艺参数查询 1、加工余量的确定 根据造型方法、材料类型进行查询。查得加工余量等级为11~13， 取加工余量等级为12。 根据零件基本尺寸、加工余量等级进行查询。查得铸件尺寸公差数值为10。 根据零件尺寸公差、公差等级进行查询。查得机械加工余量为。 2、起模斜度的确定 根据所属的表面类型查得测量面高140，起模角度为0度25分（°）。 3、铸造圆角的确定 根据铸造方法和材料，查得最小铸造圆角半径为3。 4、铸造收缩率的确定 根据铸件种类查得：阻碍收缩率为~，自由收缩率为~。 5、最小铸造孔的选择 根据孔的深度、铸件孔的壁厚查得最小铸孔的直径是80mm. 四、浇注系统设计 （一）、浇注位置的确定 根据内浇道的位置选择底注式， （二）、浇注系统类型选择 根据各浇注系统的特点及铸件的大小选用封闭式浇注系统。 （三）、浇注系统尺寸的确定 1、计算铸件质量： 按照铸件的基本尺寸（包括加工余量在内）计算出铸件的体积和铸件的质量。其计算公式为：m=式中 m --铸件质量（g）： p--金属材料的密度，对一般铸件可取p=cm3； v--铸件的体积（cm3）； 对于不太复杂的铸件可以根据以上公式计算。由于本铸件不是规则的形状，本设计采用软件直接得体 积和质量。在Solid Edge 软件里绘出轴承座铸件三维图，然后点击“工具”菜单，在下拉菜单里“物理属性”，弹出下面对话框，在密度里面输入p=7.2g/cm3=千克/立方毫米，然后点击
冒口系统设计 一﹑冒口设计 1. 冒口设计的基本原则 1）冒口的凝固时间应大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。 2）冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补缩浇注后型腔扩大的体积。 3）在铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。对于结晶温度间隔较宽、易于产生分散性缩松的合金铸件，还需要注意将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固 2. 冒口设计的基本内容 1）冒口的种类和形状 （1)冒口的种类 ?????????????????????????????????????????????????????????????????????????顶冒口依位置分侧冒口贴边冒口普通冒口明冒口依顶部覆盖分暗冒口大气压力冒口依加压方式分压缩空气冒口通用冒口（传统）发气压力冒口保温冒口发热冒口特种冒口依加热方式分加氧冒口电弧加热冒口，煤气加热冒口易割冒口直接实用冒口（浇注系统当铸铁件的实用冒口（均衡凝固） ???????????????????????????????????? 冒口）控制压力冒口冒口无补缩 图1 冒口分类 （2）冒口的形状 常用的冒口有球形、圆柱形、长方体形、腰圆柱形等。对于具体铸件，冒口形状的选择主要应考虑以下几方面:
a）球形 b)球顶圆柱形 c）圆柱形 d）腰圆柱形（明） e）腰圆柱形（暗） 图2 常用的冒口形状 ①冒口的补缩效果: 冒口的形状不同，补缩效果也不同，常用冒口模数（M）的大小来评定冒口的补缩效果(M=冒口体积/冒口散热面积)，在冒口体积相同的情况下，球形冒口的散热面积最小，模数最大，凝固时间最长，补缩效果最好，其它形状冒口的补缩效果，依次为圆柱形，长方体形等。 ②铸件被补缩部位的结构情祝: 冒口形状的选泽还要考虑铸件被补缩部位的结构形状和造型工艺是否方便。球形冒口的补缩效果虽好，但是造型起模困难，在铝、镁合金铸造生产中较少采用，而应用最广泛的是圆柱形明冒口，这种冒口的补缩效果较好，造型起模方便。有时由于铸件结构形状的需要，亦采用长方柱体和扇形冒口，只是将其四棱的尖角改为较大的圆角，以防止边角效应影响补缩效果。经改进后的这些冒口就称为椭圆柱体冒口和腰形，冒口。在铸钢件生产中则经常使用球顶圆柱形暗冒口。 2.冒口的补缩原理 1）冒口与铸件间的补缩通道 在铸件凝固过程中，要使冒口中的金属液能够不断地补偿铸件的体收缩，冒口与铸件被补缩部位之间应始终保持着畅通的补缩通道。否则，冒口再大也起不到补缩作用。 2）冒口的有效补缩距离 冒口作用区长度和末端区长度之和称为冒口有效补缩距离。正确确定冒口的有效补缩距离是很重要的工艺间题。 冒口的有效补缩距离与合金种类、铸件结构、几何形状以及铸件凝固方向上的温度梯度有关，也和凝固时析出气体的反压力及冒口的补缩压力有关。详见《铸造工艺学》p255~257 3）工艺补贴的应用 在实际生产中往往有些铸件需补缩的高度超过冒口的有效补缩距离。由于铸件结构或铸造工艺上不便，难以在中部设置暗冒口，此时单靠增加冒口直径和高度，补缩效果很不明显，况且增大冒口会使大量液流经过内浇道，使铸件在内浇道附近和冒口根部因过热而产生疏松。在这种情况下，一般采用在铸件壁板的一侧增加工艺补贻的方法，来增加冒口的有效补缩距离，提高冒口的补缩效率（如下图）
有的方向上，单元的相邻边之比不能超过4∶1。 ②在弯曲裂纹前缘上，单元的大小取决于局部曲率的数值。例如，沿圆环状弯曲裂纹前缘，在15°～30°的角度内至少有一个单元。 ③所有单元的边（包括在裂纹前缘上的）都应该是直线。 参考文献 [1]薛河，刘金依，徐尚龙，等.ANSYS中断裂参量的计算及分析[J].重 型机械，2002（2）:47-49. [2]龚曙光.ANSYS在应力分析设计中的应用[J].化工装备技术 2002,23（1）：29-33. [3]东方人华，祝磊，马赢.ANSYS7.0入门与提高[M].北京：清华大学 出版社，2004. 1概述 对于球铁齿轮这样的铸件，结构严重不均匀，存在轮缘与轮幅交接部位，该部位是较厚大热节，利用传统的过热冒口工艺，往往在该部位产生缩孔缩松，而且缩孔缩松部位较深，往往在齿的根部，导致铸件报废，废品率较高，况且该工艺使用较大的过热冒口，工艺出品率较低，因此，非常有必要对其进行工艺改进。图1所示的齿轮，直径为1500mm，重量约3500kg，是压缩机用飞轮，有灰铁和球铁两种材质，对于灰铁件，由于呈逐层凝固方式，收缩倾向较小，采用传统的过热冒口工艺一般不会产生缩孔缩松；但对于球铁件而言，由于呈糊状凝固，收缩倾向大，很容易在冒口颈处和几何热节部位产生缩孔缩松，因此，着重研究球铁件。 2传统的过热冒口工艺及存在的问题 图2所示的传统的过热冒口工艺，出现缩孔缩松部位是铸件本身的几何热节和冒口径部位，由于铸件本身的几何热节在同样凝固条件下，将晚于其他部位凝固，且该部位散热条件较差，在凝固过程中发生的液态收缩和凝固收缩因没有铁液充分补缩而产生了缩孔。尽管冒口颈的引入不在热节部位，但过热冒口颈的引入使得本来不是热节的部位形成了新的接触热节。由于是过热冒口，必须让冒口对铸件进行充分补缩，冒口要晚于铸件凝固，冒口颈不能过早封闭，况且铁液在充满整个型腔过程中过热时间长，该部位散热条件差，凝固时间增加，收缩时间也增加，均衡点后移，不利于胀缩的早期叠加，使得现行的冒口不能进行有效的补缩，这样在冒口颈所形成的接触热节处留下了缩孔。这种过热冒口往往体积过大,浇注时必须对其进行补浇冒口,否则,还极易产生冒口颈本身缩孔缺陷.故而铁液利用率较低,工艺 图2传统的过热冒口工艺 图1灰铁和球铁齿轮 基准轴1 基准轴1 球铁齿轮的均衡凝固工艺设计 Technology Design for Equilibrium Solidification of Ductile Iron Gear 曹思盛（山东潍坊生建集团铸造厂，山东省潍坊市261011） 摘要：利用均衡凝固理论，将球铁齿轮铸件传统的过热冒口改为顶注雨淋式浇注系统，辅以冷铁激冷、提高铸型刚性等措施，解决了缩孔缩松缺陷，实现了小冒口铸造，提高了工艺出品率，取得了良好的效果。 关键词：球墨铸铁，齿轮，均衡凝固，浇注系统 中图分类号：TG244;文献标识码：A；文章编号：1006－9658（2009）01－1 收稿日期：2008－08－28 文章编号：2008－115 作者简介：曹思盛（1969-），男，高级工程师，主要从事铸造工艺设计 及质量管理工作 !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!计算机应用COMPUTER APPLICATION 43 中国铸造装备与技术1／2009 CFMT
周记七内部控制系统设计原理 主要内容 第一节内部控制概论 第二节内部控制系统设计的意义和原则 第三节内部控制系统设计的内容 参考资料 1.《基础会计》第七章立信会计出版社 2010年9月第一版主编隋英杰 2.《现代企业会计制度设计》第五章人民大学出版社第二版主编伍中信 3.《会计制度设计》第五章科学出版社 2009年8月第一版主编宋艳敏、刘晓东 思考与练习 一、复习思考题 1. 什么是内部控制制度设计？它包括哪些主要内容？ 答：(1) 内控控制制度设计是为了保证企业各项业务活动的有效进行，确保资产的安全完整，防止欺诈和舞弊行为，实现经营管理目标而制定和实施的一系列具有控制职能的方法、措施和程序。 (2) 内部核算单位、会计机构、会计人员管理，会计科目，凭证，工作流程，对内、对外会计报表等 2. 内部控制制度设计应遵循哪些原则？ 答：(1) 适合控制环境的原则； (2) 按控制目标设计内部控制实施的原则； (3) 有效控制风险的原则； (4) 不相容职务分离控制的原则； (5) 业务授权处理的控制原则； (6) 财产及文件记录的安全控制原则。
答：明确控制目标：设计控制流程：鉴别控制环节：设置控制措施 5. 内部控制系统的总体设计思路如何？ 答：(1) 组织规划：需要考虑企业的控制目标、控制环境和控制程序；确定企业的管理跨度与管理层级，并建立经济责任制度和岗位职责制度。 (2) 目标确定：主要考虑企业远景、战略和经营目标的要求；管理的“粗细”；涵盖会计控制、管理控制、业务控制盒法规执行控制等。 (3) 流程设计：遵循相对的“流程—作业—任务”三个因素之间的依次关系进行。 二、实务练习 资料：某企业领料部门领料时采用一次性“领料单”领料，假如你是该企业的会计工作人员，接到有关领导的指示为企业领料业务设计流程。 要求： 1.采用文字说明法和流程图法相结合的方式设计该企业领料业务流程。 2.并就所设计的领料流程具体说明哪些都是内部控制的内容？
铸铁件冒口设计诸葛胜铸铁冒口设计手册一、概述冒口是一个个储存金属液的空腔。其主要作用是在铸件成形过程中提供由于体积变化所需要补偿的金属液，以防止在铸件中出现的收缩类型缺陷（如图 1 和图 2 所示），而这些需要补偿的体积变化可能有：图1 各种缩孔图 2 缩孔生产图 a)和冒口的补缩图 b) 1—缩孔 2—型腔胀大 3—铸件(虚线以内) 1—一次缩孔 2—二次缩孔 3—缩松 4—显微缩松 5—缩陷（缩凹，外缩孔）（1）铸型的胀大（2）金属的液态收缩（3）金属的凝固收缩补偿这些体积变化所需要的金属液量随着铸型和金属种类的不同而异。此外，冒口还有排气及浮渣和非金属夹杂物的作用。铸件制成后，冒口部分（残留在铸件上的凸块）将从铸件上除去。由此，在保证铸件质量要求的前提下，冒口应尽可能的小些，以节省金属液，提高铸件成品率。由此冒口的补缩效率越高，冒口将越小，铸件成品率越高、越经济。FOSECO 公司的发热保温冒口具有高达3 5%的补缩效率；因而，具有极高的成品率和极其优越的经济性。在金属炉料价格飞涨的情况下，其优越性显得尤其突出。另外，高品质发热保温冒口，及其稳定可靠的产品质量是获得高品质铸件的重要手段和可靠的质量保证。二、铸铁的特点铸钢和铸铁都是铁碳合金，它们在凝固收缩过程中有共同之处）如凝固前期均析出初生奥氏体树枝晶，都存在着液态、凝固态和固态下的收缩），但也有不同的特点。其根本不同之处是铸铁在凝固后期有“奥氏体+石墨”的共晶转变，析出石墨而发生体积膨胀，从而可部分地或全部抵消凝固前期所发生的体积收缩，即，具备有“自补缩的能力”。因此在铸型刚性足够大时，铸铁件可以不设冒口或采用较小的冒口进行补缩。灰铸铁在共晶转变过程中析出石墨，并在与枝晶间的液体直接接触的尖端优先长大，其石墨长大时所产生的体积膨胀直接作用在晶间液体上，进行“自补缩”。对于一般低牌号的灰铁铸件，因碳硅含量高，石墨化比较完全，其体积膨胀量足以补偿凝固时的体收缩，故不需要设置冒口，只放排气口。但对高牌号的灰铸铁件，因碳、硅含量较低，石墨化不完全，其产生的体积膨胀量不足以补偿铸件的液态和凝固体收缩，此时必须要设置冒口。球墨铸铁在共晶转变时石墨的析出同样会产生体积膨胀，但是它产生缩松的倾向性却比灰铸铁大得多。因为球墨铸铁共晶团的石墨核心是在奥氏体包围下长大的，石墨球长大时所产生的体积膨胀要通过奥氏体的膨胀来发生作用，