球墨铸铁铸件生产技术 球墨铸铁冒口的分类 冒口设计（2019）.docx

职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 球墨铸铁铸件生产技术课程 冒口设计 （2019） 主讲：贺生明 榆林职业技术学院 职业教育材料成型与控制技术专业教学资源库 PAGE 2 球墨铸铁铸件生产技术课程 冒口设计 一、球墨铸铁冒口分类 1.冒口设置的基本条件 冒口是在铸型内专门设置的用于存储金属液的空腔，用以补偿铸件成形过程中可能产生收缩所需的金属液，对铸件进行补缩，防止产生缩孔和缩松缺陷，有出气和集渣的作用。为了实现这样的目的，冒口应满足下列条件： （1）冒口的凝固时间应大于铸件被补缩部位的凝固时间； （2）冒口能提供足够的金属补缩液量； （3）在整个补缩过程中，冒口与铸件被补缩部位存在补缩通道； （4）有足够的补缩压力，使金属液能够流到被补缩的区域。 2.冒口的分类 冒口的分类有很多种方法，一般将按如下分类： 使用最多的是普通冒口，图1所示为球墨铸铁常用冒口类型。 图1球铁件常用冒口类型 1-明顶冒口 2-大气压力冒口3-侧冒口 4-铸件 5-压边冒口 顶冒口位于铸件最厚部位的顶部，不仅有利于排气、浮渣，也有利于重力补缩，提高冒口的补缩效果。 侧冒口是设置在铸型被补缩侧面的冒口，主要是热节在铸件侧面时使用。一般采用暗冒口的型式，有利于机械化造型。但它的缺点是需占用较大的砂箱面积，当热节不在分型面时会给造型带来麻烦。 顶冒口和侧冒口又有明冒口和暗冒口之分，一般来说，明冒口造型方便，并能通过它观察到型腔内金属液面上升的情况，便于在冒口顶面撒发热剂和保温剂，对于厚大铸件还能进行捣动冒口液面和补浇等操作，加强补缩作用。明冒口不受砂箱高度限制，必要时可利用冒口圈来保证所要求的高度，其缺点是补缩效率比暗冒口低。暗冒口要求砂箱高于冒口，使砂箱体积增大，但它比较灵活，可以靠近铸件热节点开设。 常用的特种冒口有大气压力冒口、加压毛孔和加热冒口等，它们比普通冒口有更高的补缩效率。 二、常见球墨铸铁冒口形式 1.暗冒口，暗冒口的补缩效果较好。尤其是中小件使用较广泛。比如，各类曲轴铸件及机器造型的潮模小件，暗冒口的优点是：补缩效率高于明冒口。在造型作业中，暗冒口形式的工艺合箱后不会有杂物进入型腔。在铸铁的石墨化膨胀过程中，暗冒口工艺可以充分利用石墨化膨胀和刚性铸型条件下铸件内部产生的压力使铸件致密，当然这种工艺同时也利用补缩原理；而明冒口工艺则泄放了铸铁石墨化膨胀时的力，铸件内部不会产生力的作用，铸件致密化是利用补缩。.在铸件结构一定时，暗冒口的高度尺寸设为热节圆直径的1.5至1.8倍，而明冒口可能由于结构的关系随砂箱高度而定，尺寸往往比暗冒口大。基于铸件结构的原因，有些铸件用暗冒口为最优方式，如卧式浇注工艺的曲轴；当然，同时存在有些铸件用明冒口为最优方式。 2.明冒口，明冒口适于单件小批生产，其缺点是补缩效率低，耗费金属多。 图2 环形冒口 1-液体金属 2-砂型 3.边冒口，有的铸件热节用顶冒口难以实现补缩，用边冒口却很方便。如凸轮轴和中小型曲轴，一般采用平浇平冷工艺，使用边暗冒口是很方便的。 在使用边冒口时要注意以下三点： （1）保证凝固顺序为，铸件→冒口颈→冒口。缩孔最后在冒口中形成。 （2）浇口通过冒口，使冒口温度提高，延长凝固时间，提高补缩效率。 （3）冒口应尽量靠近铸件欲补缩的热节处。 为了除掉冒口方便起见，有的中小件在冒口颈处放置冒口易切割片，如图3。 冒口易切割片厚度一般10mm左右。 图3 冒口易切割片 1—铸件 2—易切割片 3—冒口 三、球墨铸铁冒口补缩原理 球墨铸铁冒口的主要作用是贮存金属液，补充液态收缩，对于非共晶成分球墨铸铁冒口，它可以补充共晶结晶前发生的那部分凝固收缩。在铸型刚度不足，浇注温度较低，顺序凝固条件下，冒口与冷铁仍然是防止缩孔和宏观缩松的有效措施。 冒口主要补充铸件的液态收缩，冒口中心部位及补缩通道的凝固要晚于铸件的热节部位；同时冒口有效部分的铁液量要大于被补缩部位收缩量与冒口铁液收缩量之和。 冒口颈应在大量凝固开始前刚好凝固。图4列举了三个铸件相同而补缩不同的PFT曲线。曲线1表示冒口设计正确，铸件致密没有缩孔。在液态收缩时期，铸件内部一直处于正压，因为冒口每100mm高就有0.07kg/cm2的压力，这个压力的补缩效果比初期膨胀力补缩效果要好，所以无缩孔出现。当大量凝固开始时，冒口颈刚好凝固。铸型刚度足够时就可以利用石墨膨胀压力，使铸件内部始终处于正压，不产生缩松缺陷。 曲线2代表冒口颈凝固太快或冒口顶部过早凝固。如果冒口顶部凝固，就会失去大气压力，当—次收缩时在铸件和冒口中产生负压，出现缩孔。至于能否产生缩松，还要依浇注温度和铸型的刚度情况而定。图中铸件2由于铸型硬度较高，浇注温度也适当，因而不产生负压区，即没有产生二次收缩缺陷。 曲线3表示冒口颈凝固得太晚，虽然一