冒口。
冒口补缩原理
二、选择冒口位置的原则
1.冒口应就近设在铸件热节（hot spot)的上方或侧 旁； 2.冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位； 3.冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位； 4.冒口不应选在应力集中处； 5.应尽量用一个冒口补缩几个热节或铸件； 6.冒口不应在加工面上。
金属液过滤器安放位置
泡沫陶瓷过滤器过滤机理
• • 1.“滤饼”机制 复杂的泡沫陶瓷结构，可以高效率 地机械挡渣，当金属液通过结构复 杂的泡沫陶瓷过滤器时，通过过滤 介质的机械分离作用，把大于过滤 器表面孔眼的夹杂物滤除，并使之 沉积在过滤器液态金属流入端，成 为过滤器的一个组成部分。随着夹 杂物在过滤器表面上堆积数量的增 多，逐渐形成了一层“滤饼”，使 金属液流道进一步变细，因而新增 的过滤介质表面可以滤除更为细小 的夹杂物。与此同时，介质内部也 有过滤作用，在贯穿于陶瓷体的众 多小孔中，有的呈现微小狭缝，有 的存在死角，这些变化不同的区域 都是截获夹杂物的可能位置。
第一章
液态金属成形过程及控制
1.1 液态金属的充型及流动 1.2 浇注系统 1.3 凝固过程的工艺分析 1.4 冒口和冷铁
1.1液态金属的充型及流动
• 概述：充型＋凝固→铸造成形→质量 一、液态金属充型的水力学特征及在浇注系统中的流动 水力学特征： ①粘性流动←粘度→合金成分，温度，结晶 ②流动的不稳定性 ③散体材料的“多孔管流动”
铸件
1.位置（4）－阶梯式
a)多直浇道式 b)用塞球法控制式 c)控制各 组元比例式 d)带缓冲直浇道 e)带反直浇道式
2.按各单元断面积的比例
• 收缩式：A直﹥ A横﹥ A内 • 扩张式： A直﹤ A横﹤ A内 • 半扩张式： A直﹤ A横﹥ A内
经验的重要
3.浇注系统尺寸的确定（1）
• 按流体力学的经验公式计算浇注系统的最小断面积： ①Amin=G/0.0443γτμ√Hp A－直浇道出口的断面积（开放式）或内浇道的截面积（收 缩式） G－液态金属的质量 γ－液态金属的密度 Τ－浇注时间 μ－流量系数 Hp －金属液的平均静压头 ②各单元截面积之比及结构形式→浇注系统的具体尺寸
冒口和冷铁的设计
2.冒口的补缩原理 1）基本条件 2）选择冒口位置的原则 3）有效补缩距离的确定 3.影响补缩的因素 1）合金种类 2）冷铁 冒口的凝固时间≧铸件（被补缩部分）的凝固时间； 2.有足够的金属液补充铸件的液态及凝固收缩； 3.在凝固前，冒口和被补缩部分存在补缩通道，扩张角向着
金属液的过滤装置
泡沫陶瓷过滤器性能
• 泡沫陶瓷过滤器的孔洞曲折，能有效地阻止非金 属夹杂物流过。 • 主要技术特性：透气率，孔隙率、孔眼大小(或孔 数)和厚度。 • 透气率的适用范围为 (400~8000)X10-7cm2 。透气 率过低，流动阻力大，要求很高的金属压力头， 因而不适用，透气率过高，杂质通过率高，效果 差。当金属液较脏时，应先用粗网过滤，后用细 网过滤，以防夹杂物堵塞孔洞。 • 孔隙率应控制在70％－95％。孔的大小一般用单 位面积的孔数表示(或者用平均孔径表示)。
1.2 浇注系统的设计
（一）类型及应用
按液态金属引入铸型型腔的位置分类； 按浇注系统各单元断面积的比例分类
（二）浇注系统的尺寸计算
1.位置（1）－顶注式
a)简单式 b)刀片式 c)压边式 d)雨淋式 e)搭边式
1.位置（2）－底注式
a)基本式
b)牛角式
c)底雨淋式
1.位置（3）－中间注入式
出气冒口 冒口
浇注系统尺寸的确定（2）
• 用反推法计算浇注系统的截面尺寸：
1.浇注系统的类型和结构型式 ↓ 2.内浇道的数量和总截面积 ↓ 3.内浇道的尺寸 ↓ 4.由浇道截面比确定各单元的尺寸
1.3液态金属凝固收缩过程
1.液态金属凝固过程的工艺特点 *铸件的凝固方式：
*铸件的凝固方向
2.液态成形收缩过程的工艺特点及对 铸件质量的影响
2.表面效应
当金属液流经结构复杂的陶瓷体时， 被分割成许 多细小的流股，增大了金属液中夹杂物与过 滤介质的接触面积及接触几率，由于过滤器 表面具有极微小的凹凸面，凹块尺寸约1— 10μm，具有静电吸附和粘附截流作用。
3.整流效应
金属液流过泡沫陶瓷过滤器时，被 分割成许多细小单元的流股， 其直径较小，从而使雷诺数(Re ＝vd／r)变小，使液流趋于层流 运动。当金属液处于层流状态 时，由于熔融金属液的密度远 大于夹杂物的密度，因而使夹 杂物有充分的时间上浮除去， 也即泡沫陶瓷过滤器能辅助横 浇道挡渣。浇注系统中放置过 滤器后，金属液流动的阻力增 加，在横浇道中流动的金属液 容易形成充满流动，并使流速 降低，有利于夹杂物上浮，并 滞留在横浇道顶面。
Re数值→充型稳定性 →渣、气等铸件质量问题
液态金属在浇注系统中的流动
1.液态金属在浇口杯中的流动
漏斗式
盆式
水平旋涡及其影响因素
浇口盆
2.在直浇道中的流动
• 水力学流动态 1.充满式：上大下小型 2.非充满式：等截面型
浇口窝
3.在横浇道中的流动
• 搭接式(a)和双重式(b)横浇道 • 横浇道末端延长段的形式
4.在内浇道中的流动－流量分配的不 均匀性
流经内浇道的流量偏差
1
2 3 4
5.金属液在浇注系统中的过滤
• 在铸造生产中，由于非金属夹杂物等铸造缺陷导 致的铸件废品率一般占废品总数的50％—60％。 采用金属液过滤技术，可以有效地减少或消除其 中的非金属夹杂物，净化液态铸造合金。
• • • • • 减少金属中的夹杂物－夹渣缺陷减少 改善了金属的力学性能（疲劳、抗蚀等） 改进了切削性能，延长刀具寿命 提高了铸件表面品质，减少了加工余量 简化了浇注系统结构，提高了工艺出品率
• 缩孔、缩松的形成
缩孔、缩松产生的原因及部位
缩孔、缩松的防止： 冒口、冷铁、补贴－顺序凝固 冷铁－逐层凝固
1.4冒口和冷铁设计
一、冒口：在铸型内用以储存金属液的空腔，有防止缩孔、 缩松、排气和集渣的作用。 1. 种类及形状
常用冒口形状
a)铸钢件
b)铸铁件
1－明顶冒口 2－暗顶冒口 3－侧冒口 4－铸件