铸钢件冒口设计原则与程序

冒口设计是铸造工艺设计的内容之一。铸钢件冒口设计按下列程序进行：

1）根据铸件结构特点划分成几个补缩区，并找出各补缩区的热节点。

2）由铸件热节或厚大截面确定冒口位置与形式。

3）由铸件的主要热节与对冒口的基本要求确定冒口的形状和尺寸。

4）根据补缩距离确定冒口数量。

5）校核补缩能力。

1.冒口尺寸的确定方法

冒口的尺寸主要指冒口直径（或宽、厚）和高度。冒口尺寸应保证其凝固速度慢到形成由铸件至冒口的顺序凝固，并有足够的金属液补偿铸件的液态收缩和凝固收缩。目前用以计算冒口尺寸的方法基本上都属于经验性的，其计算结果有较大差别，必须在生产实践中进行验证和完善。下面介绍两种常用的计算方法，即比例法和模数法。

图4-56 求热节圆直径示意图

（1）比例法 比例法又称为热节圆法。铸件被补缩处的热节圆（内切圆）直径一般由作图法求出（见图4-56），量出热节圆直径d₀。也可用公式计算出图4-56所示的热节圆直径，即

式中 d₀——热节圆直径（mm）；

R——过渡圆半径（mm）；

a、C——铸件壁厚（mm）。

对于普通明冒口，冒口直径（或宽度）d=（1.8～2.0）d₀，普通暗冒口d=（2.2～2.5）d₀，冒口高度h=（1.15～1.18）d，冒口长度L=（1.5～1.8）d。

（2）模数法 通过计算模数来确定冒口尺寸的方法称为模数法。冒口模数是指冒口的体积与冒口的散热面的表面积之比，用公式表示冒口模数为(www.xing528.com)

M_冒=V/A （4-9）

式中 M_冒——冒口模数（cm）；

V——冒口体积（cm³）；

A——冒口散热面表面积（cm²）。

一般取M_冒=1.2M_件。

M_件是指铸件或铸件局部热节模数，即铸件或铸件局部热节的体积与散热面积之比。

计算冒口尺寸时，应首先求出铸件模数，再根据铸件模数确定冒口模数，然后从有关标准冒口表格资料中选择一个合适的冒口，使冒口的模数等于或大于所求得的模数M_冒。

2.工艺出品率

生产中常用工艺出品率来验证冒口尺寸是否合理，是否能保证冒口有足够的金属液来补缩铸件。

工艺出品率=铸件重量/（铸件重量+浇冒口重量）×100%

浇注系统重量占铸件重量的3%～6%，铸件重量为500～600kg时取6%左右，铸件重量在25t以上时取3%。验算时浇注系统也可不计入。

碳钢和低碳钢铸件的工艺出品率见表4-9，齿轮类铸钢件的工艺出品率见表4-10。若计算出的工艺出品率大于表中相应的数值，说明冒口偏小；反之，说明冒口偏大，应根据具体情况加以调整。对于质量要求高的铸件，工艺出品率可低一些。

表4-9 碳钢和低合金钢铸件的工艺出品率

表4-10 齿轮类铸钢件的工艺出品率