冒口的有效补缩距离

第二节　冒口的有效补缩距离

一、冒口的有效补缩范围

任何种类的冒口都有一定的有效补缩距离，铸件要补缩的距离超过了冒口的有效补缩距离，在铸件补缩不到的部位就会产生缩孔或缩松。

要防止铸件产生缩孔和缩松，在冒口的有效补缩距离内，既要能保证实现顺序凝固，也要保证在凝固过程中，始终具有畅通的补缩通道。只有这样，冒口中的金属液才能不断地补充给铸件。否则，冒口再大，但补缩通道已封死，冒口中的液体也补充不到铸件中，铸件还会产生缩孔。图4-8(a)为铸钢齿轮，轮缘厚度为d，轮缘和轮辐交接处热节圆直径为dy。dy大于d，因而d处比dy处先凝固，堵塞了金属液的补缩通道，在凝固结束后，dy处的中心部位就会产生缩孔，如图4-8(b)所示。

图4-8(c)表示轮缘上部加补贴使其增厚，造成上下温差，凝固区域由下向上逐渐移动，又因凝固是从壁的两侧同时进行，这样在等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。在扩张角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。冒口中的合金液就能通过此通道补充给铸件，从而获得致密的铸件。

由上面实例得知，充分发挥冒口补缩作用的条件是：一是必须在冒口的有效补缩距离之内；二是要保证补缩通道畅通；三是冒口的模数必须大于铸件被补缩处的模数；四是冒口要有足够的金属液补充铸件。

图4-8　铸钢齿轮轮缘处形成缩孔示意图

（a）、（b）有缩孔（c）无缩孔

1-轮缘　2-冒口　3-轮辐　4-缩孔　5-液相线等温面　6-固相线等温面

冒口的有效补缩距离是就长度方向而言的，实际上冒口的补缩作用存在于冒口周围的各个方向。以冒口的有效补缩距离加上冒口半径为半径的圆周区域内，冒口都具有补缩作用，这个“圆周区域”叫做冒口的有效补缩范围。根据冒口的有效补缩范围，就能确定冒口的数量。

冒口的有效补缩范围，还可以通过设置冒口、补贴或使用外冷铁使之扩大。所以在设计一个铸件的铸造工艺时，冒口、补贴和冷铁联合使用，往往能收到良好的效果。

二、碳钢铸件冒口的有效补缩距离

1．板形铸钢件

即铸件截面的宽厚比在5：1以上的铸件，其冒口水平方向的有效补缩距离有两种情况。

（1）不设外冷铁时，如图4-9(a)所示，冒口区长度为2d，末端区长度为2.5d，两个冒口之间的有效补缩距离为4d，冒口到铸件端部的有效补缩距离为4.5d。

图4-9　板形铸钢件的冒口有效补缩距离

（a）无冷铁（b）有冷铁

1-冒口　2-铸件　3-冷铁

（2）设置冷铁时，如图4-9(b)所示，两个冒口之间设置厚度为2d的冷铁，于是冒口单面有效补缩距离增加到4.5d+50mm，两个冒口之间的有效补缩距离为9d+100mm。铸件末端区的有效补缩距离为4.5d+50mm。由此可见，冷铁的激冷作用，增加了冒口的有效补缩距离。

2.杆形铸钢件

即铸件截面的宽厚比在5∶1以下的铸件，其冒口水平方向的有效补缩距离也有两种情况。

（1）不设置冷铁，如图4-10（a)所示。冒口区长度为10末端区长度为20。两个冒口之间的有效补缩距离为冒口到铸件端部的有效补缩距离为

（2）设置冷铁时，如图4-10（b）所示，两个冒口中间设置厚度为2d的冷铁，冒口单面有效补缩距离为两个冒口之间的有效补缩距离为铸件端部设置厚度为d的冷铁，使冒口到铸件端部的有效距离增到

图4-10　杆形铸钢件的冒口有效补缩距离

（a）无冷铁（b）有冷铁

1-铸件　2-冒口　3-冷铁

三、灰铸铁件冒口有效补缩距离

灰铸铁因凝固时析出石墨，而且在共晶转变前固态析出物数量较少，所以补缩条件好。

干型浇注时，灰铸铁件冒口有效补缩距离为：

S=（6～10）d_冒

式中d_冒——冒口直径（mm）。

湿型浇注时，灰铸铁件冒口的有效补缩距离为：

S=8d

式中d——铸件壁厚（mm）。

承受高压的灰铸铁件，冒口的有效补缩距离相应取小些，而质量要求一般的灰铸铁件，冒口的有效补缩距离可以取大些。

四、球墨铸铁件冒口的有效补缩距离

球墨铸铁基本上属于体积凝固方式，虽然有石墨化膨胀，但冒口补缩通道会较早地受共晶团的阻碍，不利于补缩。因此，球墨铸铁件冒口的有效补缩距离一般比灰铸铁件小。

干型浇注时，球墨铸铁件的冒口有效补缩距离为：

S=（5～7）d

式中d——铸件壁厚（mm）。

湿型浇注时，球墨铸铁件的冒口有效补缩距离为：

S=（3～4）d

式中d——铸件壁厚（mm）。

五、非铁合金铸件冒口有效补缩距离

1．铜合金

锡青铜、磷青铜类合金呈体积凝固方式，冒口有效补缩距离短，易出现缩松；无锡青铜、黄铜类则凝固温度范围较窄，体收缩较大，易形成集中缩孔，故冒口有效补缩距离较大。几种铜合金的冒口有效补缩距离可参考表4-1，表中数据是以板件和杆件在干型水平浇注的实验中取得的。

表4-1　铜合金铸件的冒口补缩距离

注：T——板件厚度或杆件边长。

2.铝合金铸件冒口有效补缩距离

铝合金除了少数共晶型合金（如ZL102，ZL104）易形成集中缩孔外，多数铝合金均呈体积凝固方式，故冒口补缩效果都不好，铸件易产生缩松。这类铝合金采用冒口和冷铁相配合，造成一个朝向冒口较大的温度梯度才能使冒口有一定的补缩距离，如图4-11所示。共晶型铝合金冒口有效补缩距离S=4.5T，T为铸件壁厚；非共晶型铝合金的冒口有效补缩距离S=2T，T为铸件壁厚。

图4-11　铝合金冒口的补缩距离