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冒口數據庫（支持保溫、發熱冒口）智能冒口已經形成了一整條設計鏈，包括：類型、位置和大小的確定、冒口位置的優化、冒口數據庫、手工冒口、冒口庫存管理。上一節我們講完了智能冒口的設計，主要在考慮材料、厚度、模數等因數下，自動計算冒口大小和位置。同時也介紹了冒口位置的優化功能。

為了解決鑄件中最后凝固位置的縮孔缺陷，冒口是最佳的選用方式，冒口的補縮是通過鑄件凝固時向內部提供熔融金屬來防止缺陷產生。為了使冒口有效補縮，放置的位置及大小就非常重要，這樣才能有足夠的熔體來補償收縮。在FLOW-3D CAST中，已經開發出兩個新工具來幫助設計無缺陷鑄件的冷卻和冒口系統，預測最后的凝固位置和計算熱模數。

在上一版本中，Cast-Designer v7.5 就已經開發出了“smart riser 智能冒口”設計功能。會自動根據材料、EMDI厚度分布，補縮等計算出優化的冒口大小。V7.6中，我們把冒口位置自動優化進行到底，在智能冒口的基礎上，更開發出神秘按鈕，用戶只需要大概放置冒口的位置，然后不斷點擊該按鈕，冒口會根據算法自動尋找最優的位置，并停留下來。

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。

自動尋找最佳冒口位置在新版本中，智能冒口設計又有了新的功能，冒口設計提高了智能判斷的能力，對于設置位置與大小更加智能和準確。1） 智能設計：在考慮了材料、厚度、模數等因數下，智能設計可自動提供冒口大小、高度，新版本中，提供了該冒口的安全系數，負數表示不足。通常我們建議安全系數在5%-10%左右。2） 自動選擇最佳位置。

為解決圖3（b）所示核電行星架大型球鐵件的縮孔缺陷，傳統的工藝措施是在頂面的6個熱節處（A~F處）各設置一個大冒口（在圖3b的原無冒口工藝方案的基礎上改為其圖示的大冒口工藝方案），而大冒口工藝方案進一步使得A~F 6個熱節處（冒口頸）的縮孔缺陷更為嚴重。

圖1 推薦的冒口補縮工藝 圖2 根據圖1工藝的模擬結果 從模擬結果可見，液態收縮已經將包括內部的3個Φ140×170mm圓形發熱保溫冒口及外側的3個320×200×320mm腰圓形發熱保溫冒口內的鐵液全部用盡；因而，我們在原有320×200×320mm發熱保溫冒口的上面再加上1個同等大小的冒口，即將冒口尺寸改為320×200×640mm。

（1）發熱保溫冒口的模數放大系數 當選用發熱冒口時，由于冒口的發熱作用，對冒口的實際模數有擴大效應，也就是在冒口幾何尺寸決定的模數基礎是有放大系數——模數放大系數，我們生產的發熱保溫冒口的模數放大系數根據冒口大小的 不同，通?？筛哌_：1.28～1.45。

與定凝固原則要求冒口晚于鑄件凝固相比，均衡凝固可使用尺寸較小的冒口，提高工藝成品率；由于冒口不放在熱節上，可以消除冒口根部的縮孔和縮松缺陷，減少鑄件廢品率。

后汽缸下半鑄件的排汽口法蘭位于鑄件底部，需放置邊冒口補縮。為了避免內澆道與鑄件交界處的熱節產生縮松缺陷，通常把內澆道設置在邊冒口底部，這樣設置既避免了內澆道產生的縮松，又可以提高邊冒口的溫度，更有利于冒口補縮。鋼液上升速度是否合適是獲得優質鑄鋼件的重要因素之一[2]。根據后汽缸蝸殼主壁厚30 mm 查工藝手冊可知，合理的液面上升速度為不小于30~36 mm/s[2]。

，保證了冒口間區域的夾雜運動，減少冒口間上浮的夾雜停留時間，使得液面高于冒口根部時，冒口間區域的夾雜流入冒口區城中，最終減少夾雜在鑄件中的數量；圖6d)是金屬液面高于冒口根部，接近上次內澆口的流體流動狀態，此時液面趨于平緩，冒口中的夾雜可以有效平穩地上浮至液面上，減少夾雜從冒口流出至鑄件內的可能性，可以有效減少夾雜缺陷。

它阻滯了熱輻射從而提高了冒口的補縮效率。潔凈：流動性很好，揮發份含量低。使用時煙塵很少。適用范圍廣：可應用于直徑大于70毫米的明冒口，適用于各種牌號的鑄鋼、鑄鐵件以及厚大的銅鎳基合金。它可施用于砂冒口和冒口套（發熱和保溫冒口套）。使用方法：1.冒口套的上部留高度為冒口直徑20%的空間用于施用本產品。

為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；A為系數(鑄鐵為0.9)；B為系數（鑄鐵為0.833）。對于質量小于10 000 kg的中、大型鑄鐵件，其澆注時間也可按下式計算：式中：t，為澆注時間(s)；G，為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；6為鑄件的平均壁厚(mm)；S，為系數，取1.7-2.0。

裝箱步驟：第一步，模樣埋入干砂振實；第二步，澆道及冒口模樣凸出砂箱平面；第三步，塑膜蓋平砂箱面，澆道及冒口模樣凸出穿破塑膜。第四步，在澆道及冒口模樣周邊塑膜上放適量粘結砂刮平，裝上澆口杯。第五步，擺好砂箱接上真空管。 通過模樣裝箱操作工藝改進，使得型內的EPS泡沫燒掉后，在澆注過程中，澆口杯與澆道口及冒口接合處易出現的“三漏”現象得以控制。

為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；A為系數(鑄鐵為0.9)；B為系數（鑄鐵為0.833）。對于質量小于10 000 kg的中、大型鑄鐵件，其澆注時間也可按下式計算：式中：t，為澆注時間(s)；G，為型內金屬液總質量，包括澆、冒口系統質量(kg)；6為鑄件的平均壁厚(mm)；S，為系數，取1.7-2.0。

圖1　前蓋結構 圖2　前蓋初始工藝根據前蓋的結構特點，外圓法蘭盤直徑約450 mm，平均壁厚40 mm，存在厚大的環形熱節，因此工藝設計采用冒口加外冷鐵相結合的方式消除該位置熱節。兩個側冒口設計為60 mm×80 mm×70 mm的壓邊冒口，同時在砂芯內設置六塊外冷鐵進行激冷，消除法蘭環位置熱節，使整個法蘭環實現順序凝固。

這種螺旋狀的澆口設計無法用傳統模式制造） 為了確保在填充模具時不引入湍流，該團隊重新設計了澆注系統和冒口。他們使用了一個螺旋形的澆口，而不是一個向下的澆口。他們選擇了具有球形或半球形的冒口，而不是圓柱形的冒口。 這種優化的澆口和冒口的幾何形狀確保了熔融金屬的流動速度低于所需的閾值，并且熔融金屬會均勻地凝固。

圖 8(a)為縮孔開始形成的位置，SH1均厚殼模會從鑄件較薄處的上下兩端開始凝固，導致縮孔會于鑄件內部形成；同時可由圖 8(b)觀察到未完全凝固金屬(黃色區域)生成于SH1均厚殼模鑄件內部，隨著殼模厚薄比增加，冒口處保溫效果讓殼模冒口與鑄件兩區域溫度差距變大，各區塊凝固速度差異亦隨的增加，導致形成縮孔起始位置及未完全凝固區域會往冒口處向上移動。

10年前我們的工藝在控制尺寸和產品壁厚方面很成功，但是澆口從內圓冒口下切入，產品澆注出來后發現表面水紋特別嚴重，一道道的溝槽，砂孔也很多。后來澆口改為從產品最低外入水，正對入水位置安置一個小冒口，鑄件的表面質量改善取得意想不到的效果，水紋問題根本上解決了，砂孔也極少出現，產品幾乎不需要焊修處理。按照同樣的工藝思路我們后來生產過多種型號的錨唇產品，產品質量一直很穩定。