鑄造中鑄件需要使用多大直徑的冒口?補縮怎么計算?教你4個簡單易學的計算方法

鑄造生產當中,冒口的設計直接關系著鑄件的成品率與質量。因此,許多鑄造廠都非常重視鑄件冒口的設計。
所謂冒口,顧名思義就是鐵水澆注時冒上來的口,有兩個主要作用,一是澆注完成后熱液補縮,二是注湯時,型腔內快速排出氣體。

      排氣作用就不說了,就說補縮,鐵水在液態向固態凝固時,鑄鐵的鐵水有個特性,先共晶,再共析,共晶過程也是膨脹的過程,共析是收縮的過程,鐵水的縮性又與化學成分,冷卻速度,型核分布,熔爐速度,熔煉溫度,鎮靜時間,澆注溫度有關,難以一言蔽之,鐵水熔煉不控制好,就算有最好的計算結論,都是白搭。


鑄造中鑄件需要使用多大直徑的冒口?補縮怎么計算?教你4個簡單易學的計算方法的圖1


這個問題看似簡單,基本上等同于簡述鑄造工藝學。今天,只簡要地講述一下冒口設計的基本要素。

冒口設計要根據不同的材料,不同尺寸,不同形狀,不同材質的特性進行設計。

首先,鑄造工藝不一樣,由此引申出的各類冒口的類型也是不一樣的,因而冒口尺寸計算的方法也是不一樣的。

簡單以材料分類 ,鑄鋼件采用的冒口計算方法有模數法、三次方程法、補縮液量法和比例法。

鑄鐵件因凝固方式特殊(受冶金質量和冷卻速度影響),大多靠經驗輔以模數法和比例法。

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今天,只簡單說說鑄鋼。

    

第一、模數法 

模數指的是鑄件被補縮部位的體積與散熱表面積的比值稱為模數。 模數基本等同于鑄件的凝固時間,也就是說不同形狀大小的鑄件,只要模數相同,我們就認為他們的凝固時間幾乎相等。當我們使用模數法時,基本遵循兩條原則:

1.冒口的模數需大于鑄件被補縮區域的模數。
2.冒口必須有足夠的金屬溶液補充鑄件收縮部分的體積收縮。

  

第二、三次方程法

三次方程法是模數法的延伸,主要用于計算機輔助設計中。這種方法的原理是:冒口在補縮鑄件的過程中,質量向鑄件轉移,冒口體積不斷縮小,當凝固結束時,冒口體積減小,冒口的散熱面積由于中間縮孔總是位于冒口中間的位置,可以認為冒口的縮孔側面總的散熱面近似等于冒口頂面的散熱結果。即可近似認為冒口凝固結束時的散熱面積等于冒口凝固初始時的散熱面積。利用鑄件散熱表面積前后不變和鑄件體積前后變化,以及由于體積變化帶來的密度變化,建立三次方程,從而確定冒口的直徑。

    

第三、補縮液量法

    此方法基本原理建立在兩點假設上。

1.假定鑄件凝固層增長速度與冒口凝固層增長速度相同。
2.假定冒口內用的金屬液的體積(縮孔體積)為某直徑的球體。這樣當冒口直徑和高度相等時,鑄件中最大凝固層厚度為壁厚的一半,根據假定一冒口中的凝固層厚度也為鑄件的厚度的一半,因此縮孔球直徑等于冒口直徑與鑄件厚度之差。因此冒口直徑等于縮孔球體直徑加壁厚,而縮孔球體的直徑由該球體積等于鑄件總的體收縮容積算出。

  

 第四、比例法 

    該法又稱經驗法,是在分析總結大量工藝資料的基礎上,總結出來的冒口尺寸經驗確認法。根據相關零件的尺寸形狀查編好的圖表查得。

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