冒口种类及补缩原理.ppt
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1、铸造工艺学铸造工艺学主讲教师:赵中魁作业作业+P289+3、4、7第第1414讲讲 冒口的种类及补缩原理冒口的种类及补缩原理+冒口的种类+通用冒口补缩原理合金收缩的三个阶段合金收缩的三个阶段缩孔和缩松都使铸件的力学性能下降,缩松还使铸件在气密性试验和水压试验时出现渗漏现象。生产中可通过在铸件的厚壁处设置冒口的工艺措施,使缩孔转移至最后凝固的冒口处,从而获得完整的铸件,如下图所示,冒口是多余部分,切除后便获得完整、致密的铸件;也可以通过合理地设计铸件结构,避免铸件局部金属积聚,来预防缩孔的产生。阀体的冒口补缩阀体的冒口补缩什么是冒口?冒口?冒口冒口是铸型内用以储存金属液的空腔,在铸件形成时补给金
2、属,有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。冒口的作用冒口的作用(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。(2)调整铸件凝固时的温度分布,控制铸件的凝固顺序。(3)排气、集渣。(4)利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。一、冒口的种类明冒口暗冒口顶冒口侧冒口贴边冒口它在轻合金铸件、铸铁件及中小型铸钢件的生产中多使用明冒口。(1)明冒口一般都设置在铸件顶部与大气相通,排气及浮效果较好。如需要补缩的部分与铸型顶面的距离较大,或冒口的上部如需要补缩的部分与铸型顶
3、面的距离较大,或冒口的上部受到铸件另一部分结构的阻碍以及在高压釜中浇注时,常常采受到铸件另一部分结构的阻碍以及在高压釜中浇注时,常常采用暗冒口。用暗冒口。(2)暗冒口)暗冒口可设置在铸件的可设置在铸件的任何位置任何位置上。上。一般一般设于铸件最高位置或热节部位的上面设于铸件最高位置或热节部位的上面,这样补缩压力,这样补缩压力大,补缩效果好,而且浮渣和排气也比较容易。大,补缩效果好,而且浮渣和排气也比较容易。(3)顶冒口)顶冒口常采用常采用明冒口明冒口的形式。的形式。侧冒口也有侧冒口也有明冒口明冒口和和暗冒口暗冒口两种形式,依热节在铸件所两种形式,依热节在铸件所处的位置而定。处的位置而定。(4)
4、侧冒口)侧冒口当铸件的热节部位当铸件的热节部位处于铸件的侧面和下部处于铸件的侧面和下部时,应选用。时,应选用。需要加比较大的需要加比较大的补贴工艺余量补贴工艺余量,才能充分发挥贴边冒口的补缩作用,才能充分发挥贴边冒口的补缩作用(5)贴边冒口)贴边冒口介于顶冒口和侧冒口之间的冒口。介于顶冒口和侧冒口之间的冒口。适用于铸件的厚大部位处于铸件的中、下部而垂直壁厚又比较小的适用于铸件的厚大部位处于铸件的中、下部而垂直壁厚又比较小的情况情况。冒口形状冒口形状有圆柱形、球顶圆柱形、长(腰)圆柱形、球形及局球形等多种。有圆柱形、球顶圆柱形、长(腰)圆柱形、球形及局球形等多种。图图3-5-1为常用冒口种类。为
5、常用冒口种类。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。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。二、通用冒口补缩原理二、通用冒口补缩原理1.基本条件基本条件设计的通用冒口应遵守设计的通用冒口应遵守顺序凝固顺序凝固的基本条件:的基本条件:(1)冒口的凝固时间应冒口的凝固时间应大于或等于大于或等于铸件(被补缩部分)的凝固时间。铸件(被补缩部分)的凝固时间。(2)冒口应有冒口应有足够大的体积足够大的体积,以保证有
6、足够的金属液补充铸件的液态收缩和,以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和疑固收缩,补偿浇注后型腔扩大的体积。疑固收缩,补偿浇注后型腔扩大的体积。(3)在铸件整个凝固的过程中,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。即使扩张角始终向着冒口。(4)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)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,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固。
7、2.选择冒口位置的原则选择冒口位置的原则1)冒口应冒口应就近设在铸件热就近设在铸件热节的上方或侧旁节的上方或侧旁。2)尽量设在铸件最高、最尽量设在铸件最高、最厚的部位。厚的部位。对低处的热节增设补对低处的热节增设补贴和使用冷铁(贴和使用冷铁(图图3-5-2),造成),造成补缩的有利条件。补缩的有利条件。3)冒口)冒口不不应设在铸件重要的、应设在铸件重要的、受力大的部位,以防组织粗大降受力大的部位,以防组织粗大降低强度。低强度。4)冒口位置)冒口位置不不要选在铸造应要选在铸造应力集中处,应注意减轻对铸件的力集中处,应注意减轻对铸件的收缩阻碍,以免引起裂纹。收缩阻碍,以免引起裂纹。5)尽量用一个冒
8、口尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。(图同时补缩几个热节或铸件。(图3-5-3)6)冒口)冒口布置在加工面上布置在加工面上,可节约铸件精整工时,零件外观好。,可节约铸件精整工时,零件外观好。7)不同高度上的冒口,)不同高度上的冒口,应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。(图。(图3-5-4)3.3.冒口的有效冒口的有效补缩补缩距离的确定距离的确定冒口的末端区冒口的末端区:在远离冒口的一端由于铸件存在边角,补缩通道扩张角比较:在远离冒口的一端由于铸件存在边角,补缩通道扩张角比较大,凝固时易于补缩,此区域称为末端区。大,凝固时易于补缩,此区域称为末端区。冒口的补缩距
9、离冒口的补缩距离:即冒口的有效即冒口的有效补缩距离,补缩距离,它是冒口作用区和末端它是冒口作用区和末端区长度之和,区长度之和,是确定冒口数目的依是确定冒口数目的依据。据。冒口的有效补缩距离与冒口的有效补缩距离与合金种类合金种类、铸件结构铸件结构、几何形状几何形状以及以及铸件凝固方铸件凝固方向上的温度梯度有关向上的温度梯度有关,也和凝固时,也和凝固时析析出气体的反压力出气体的反压力及及冒口的补缩压力冒口的补缩压力有有关。关。(1)铸钢件冒口的补缩距离碳钢铸件的冒口补缩距离如图3-5-5所示。更精确的数据可依图3-5-6曲线查出。可见:冒口区长度和末端区长度都随铸件厚度增大而增大,且随截面的宽厚冒
10、口区长度和末端区长度都随铸件厚度增大而增大,且随截面的宽厚比减少而减小。薄壁件比厚壁铸件更难于消除轴线缩松,而杆件比板件补缩难比减少而减小。薄壁件比厚壁铸件更难于消除轴线缩松,而杆件比板件补缩难度大。度大。阶梯形铸钢件的冒口补缩距离比板形大。(图阶梯形铸钢件的冒口补缩距离比板形大。(图3-5-73-5-7)冒口的垂直补缩距离至少等于冒口的水平补缩距离。冒口的垂直补缩距离至少等于冒口的水平补缩距离。(2)铸铁件通用冒口的补缩距离)铸铁件通用冒口的补缩距离1)高牌号灰铸铁高牌号灰铸铁的的共晶度低,结晶温度范围共晶度低,结晶温度范围宽,共晶转变前析出奥氏宽,共晶转变前析出奥氏体体阻碍阻碍补缩,所以冒
11、口补补缩,所以冒口补缩距离小。缩距离小。2)球墨铸铁球墨铸铁具有具有糊状凝固特性糊状凝固特性,采用通用冒口补缩效果较,采用通用冒口补缩效果较差差。只有在湿型或壳形铸造较厚的球墨铸铁件时,才有必要采用传统冒口。只有在湿型或壳形铸造较厚的球墨铸铁件时,才有必要采用传统冒口。3)可锻铸铁可锻铸铁冒口的补缩距离为冒口的补缩距离为44.5倍壁厚。倍壁厚。铸件壁厚水平补缩垂直补缩湿型湿型湿型壳型6.3512.7015.8619.0525.4038.1050.80101.6114.3101.6127.0138.7152.431.75101.6114.3228.688.9127.0127.088.9133.4
12、165.3228.6球墨铸铁球墨铸铁冒口的补缩距离冒口的补缩距离(3)有色合金的冒口补缩距离)有色合金的冒口补缩距离1)铜合金铜合金锡青铜和磷青铜锡青铜和磷青铜凝固范围宽,呈糊状凝固,冒口的有效补缩距离短,易出凝固范围宽,呈糊状凝固,冒口的有效补缩距离短,易出现缩松。现缩松。无锡青铜和黄铜无锡青铜和黄铜凝固范围窄,冒口补缩距离大。凝固范围窄,冒口补缩距离大。铜合金冒口的补缩距离合金种类铸件形状末端区长冒口区长补缩距离锡锌青铜(wSn=8%,wZn=4%)板件杆件0锰铁黄铜(wCu=55%,wMn=3%,wFe=1%)板件铝铁青铜(wAl=9%,wFe=4%)板件在干型,水平浇注条件下测出。板厚
13、或杆的边长2)铝合金合金共晶型共晶型铝合金合金的冒口的冒口补缩距离距离为4.5T。非共晶型非共晶型铝合金合金的冒口的冒口补缩距离距离为2T。成分成分为w(Si)7%,w(Cu)4%的合金,冒口的合金,冒口补缩距离距离为零零。(4)外冷铁的影响)外冷铁的影响1)在)在两个冒口之间安放冷铁两个冒口之间安放冷铁,相当于在铸件中间增加了激冷端,使冷铁两,相当于在铸件中间增加了激冷端,使冷铁两端向着两个冒口方向的温度梯度扩大,形成两个冷铁末端区,端向着两个冒口方向的温度梯度扩大,形成两个冷铁末端区,显著地增大了冒口显著地增大了冒口的补缩距离的补缩距离。2)把)把冷铁置于板冷铁置于板或杆件末端或杆件末端时
14、,铸铁末时,铸铁末端区长度端区长度略有增加略有增加。3)多边布置多块冷铁多边布置多块冷铁,可,可大大延长冷铁末端区的长度大大延长冷铁末端区的长度。外冷铁之间距离为外冷铁之间距离为0.51倍于冷铁长度。倍于冷铁长度。(5)补贴的应用)补贴的应用1)什么是补贴?)什么是补贴?为为实现顺序凝固实现顺序凝固和和增强补缩效果增强补缩效果,在,在靠近冒口的铸件壁厚上靠近冒口的铸件壁厚上补加的补加的倾斜倾斜的的金属金属块块称为称为补贴补贴,也称衬补、增肉。,也称衬补、增肉。2)补贴的作用)补贴的作用冒口附近有热节或铸件尺寸冒口附近有热节或铸件尺寸超出超出冒口冒口补缩距离,利用补贴可造成向冒口的补缩补缩距离,
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- 冒口 种类 原理
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