铸造工艺学 第2版 课件 余欢 第5、6章 冒口及冷铁、铸造工艺设计.pptx

第五章冒口及冷铁铸造工艺学

第五章冒口及冷铁铸造工艺学铸件凝固时的收缩对铸件质量有较大的影响，尤其在航空铸件生产中，铝镁合金占比重较大，而它们的凝固收缩比较大。如果这些铸件在凝固时得不到适当的补偿，由于收缩将会产生缩孔和缩松。在生产中，为了防止缩孔和缩松的产生，常常采用在最后凝固的部位设置冒口和冷铁的工艺措施，从而有效地控制铸件的凝固过程，补充铸件的收缩，防止铸件产生缩孔、缩松、裂纹和变形等铸件缺陷。5.1概述

第五章冒口及冷铁铸造工艺学逐层凝固方式的合金易产生集中缩孔，只要冒口有适当的容积和产生足够的温度梯度就能防止铸件产生缩孔和在其中心部分出现宏观缩松。宽凝固范围的合金与逐层凝固的合金相比较，对冒口所产生的温度梯度更敏感。较大的冒口会在冒口附近区域造成不利的温度梯度，使得邻近冒口的区域内疏松增加。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学因此，对于糊状凝固方式的宽结晶温度范围的合金，应当采用尽可能小的冒口，以便防止宏观疏松。这样也将使显微缩松减至最小限度。如果采用一个较小的绝热冒口，它所产生的温度梯度将更有利于得到较高质量的铸件。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学5.2冒口的作用、种类及对它的要求冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。图5-1冒口对铸件质量的影响

第五章冒口及冷铁铸造工艺学5.2.1冒口的作用1）补偿铸件凝固时的收缩。即将冒口设置在铸件最后凝固的部位，由冒口中的合金液补偿其体收缩，使收缩形成的孔洞移入冒口，防止铸件产生缩孔、缩松缺陷。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学2）调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。铝、镁合金铸件及铸钢件的生产中，一般都使用较大的冒口，冒口内蓄积了大量的液态金属并且散热很慢，对凝固前的温度调整和凝固的温度分布产生一定的影响。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学现在普遍采用以下工艺措施来提高和保持冒口内金属液的温度，Ⅰ.保温冒口Ⅱ.将冒口置于横浇道、内浇道上Ⅲ.将冒口和缝隙浇道连通及开设辅助浇道充填冒口这对铸件在凝固阶段形成向着冒口方向的顺序凝固有明显的作用。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学3）集渣排气4）利用明冒口观察铸型中金属液充填情况。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学5.2.2对冒口设计的要求冒口设计应遵循的基本原则如下：1）冒口的凝固时间应大于或等于热节处（被补缩部位）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。使缩孔留在冒口内，而不留在铸件内（图5-2）。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学图5-2冒口示意图

第五章冒口及冷铁铸造工艺学3）在铸件整个凝固的过程中，需有一定的补缩压力及补缩通道。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。4）在满足上述条件的前提下，应使冒口体积最小，结构简单，清理方便。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学5.2.3冒口的种类冒口的分类方法很多，其种类繁多，如图所示。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学5.3冒口位置的选择5.3.1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。

第五章冒口及冷铁铸造工艺学如图5-5所示铸件的凝固过程，由于凝固是从下部和从壁的两侧同时推进的，这样在液相线之间便形成了向冒口方向扩张的夹角φ，角φ称为补缩通道扩张角。图5-5铸件的凝固过程

第五章冒口及冷铁铸造工艺学在向着冒口张开的扩张角φ范围内的合金都处于液态，且始终与铸件凝固区域保持畅通，形成补缩通道，使冒口中的金属液在重力作用下能畅通无阻地补充到铸件凝固区域中去。可见，冒口的补缩效果不仅取决于冒口大小和凝固时间，还取决于铸件凝固时的补缩通道是否畅通。图5-5铸件的凝固过程

第五章冒口及冷铁铸造工艺学2.冒口的有效补缩距离（1）冒口有效补缩距离的概念图5-6表示一个板状铸件的凝固过程。很明显，在远离冒口的一端由于铸件存在冷却端面，形成一定的温度梯度，末端部分凝固比中间快，前沿呈楔形，补缩通道扩张角φ1比较大，凝固时易于补缩，末端区l3是致密的无缩孔、无缩松区。图5-6板状铸件凝固示意图a)末端区开始凝固，补缩通道畅通b)末端区凝固完毕轴线区通道消失c)铸件凝固三个区域

第五章冒口及冷铁铸造工艺学而靠近冒口一侧由于冒口中金属