雨淋式，搭边式），底注式浇注系统（基本式、牛角式、底雨淋式），中间注入式，阶梯式浇注系统（多直浇道的阶梯式，塞球控制式，控制各组元的比例式，带缓冲或反直浇道的阶梯式）。重点了解：优点、缺点，适用条件。

3.浇注系统的计算 ①计算阻流截面积的水力学公式，适用于转包浇注的浇注系统，导出过程，公式中各符号的意义，并会计算；②确定浇注时间：快浇、慢浇的优点、缺点，查表、查曲线，公式法都是经验法，要结合工厂实际情况，决定用哪种方法为好；③型内金属液面上升速度的核算。所确定的浇注时间，须满足型内上升速度的要求；④流量系数μ的确定：查表或查曲线及对μ值的修正都是经验法。

4. 铸铁件浇注系统的设计与计算(P291～301 ) ①设计步骤：选择浇注系统类型，)确定内浇道在铸件上的位置、数目和方向，决定直浇道的位置和高度（直浇道的高度，一般用所选用的砂箱高度。而位置，在近代造型流水线上，一般都已确定），核算剩余压力头HM，满足下式 HM≥L·tgα，确定浇注时间并核算金属液面上升速度， 计算阻流截面积A阻，确定浇口比，并算出各组元的截面积，绘出图形。②阶梯式浇注系统：实现分层引注的条件：分配直浇道应呈非流满状态，分配直浇道中h有效＜H0。设计原理及步骤：采用先封闭后开放式。先封闭是为了阻渣，并控制浇注时间。后开放，是为了实现分层引注。为此应先拟定浇注系统结构草图。步骤为：计算A阻；依比例确定分配直浇道截面积；计算每一层的内浇道总面积。③ 垂直分型的浇注系统：计算原理：恒压等流量浇注系统是强封闭式浇注系统。所谓“恒压”，是有足够大的浇口杯，使各层铸件的内浇道，在充型时保持恒定的压力；所谓“等流量”是使各个内浇道流量相等。实现各层铸件的同时充型，同时充满。所应用的计算公式，为水力学公式。设计要点：以内浇道为阻流，严格控制浇注时间(小件6s，大件12s)，薄小铸铁件可用浇注系统当冒口。

5.其它合金铸件的浇注系统 ①铸钢件浇注系统 铸钢的特点：熔点高，流动性差，收缩大，易氧化，而且夹杂物对铸件力学性能影响严重，多使用底注浇包(俗称漏包、柱塞包)，要求浇注系统结构简单、截面积大，使充型快而平稳，流股不宜分散，有利于铸件的顺序凝固和冒口的补缩，不应阻碍铸件的收缩。底注包浇注系统的经验计算法：首先选择浇包的容量和包孔直径，核算浇注时间和液面上升速度：如型内液面上升速度达不到要求，可改用更大直径的包孔或增加包孔数目，或采用两个浇包浇注，或改变浇注位置。依浇口比确定其他组元的截面积：A包孔∶A直∶A横：A内=1∶(1.8～2.0)∶(1.8～2.0)∶(2.0～2.5或更大)。

②轻合金铸件的浇注系统的特点 轻合金是铝、镁合金的统称，特点是密度小，熔点低，容积热容量小而热导率大。化学性质活泼，极易氧化和吸收气体。常见缺陷有：非金属夹杂物(由泡沫、熔渣和氧化物组成)，浇不到和冷隔，气孔，缩孔，缩松及裂纹，变形，等等。要求在浇注系统中流动平稳，不产生涡流，喷溅，最好以近乎平(层)流的方式充型。适合于应用开放的底注式浇注系统，垂直缝隙式和带立缝的底注浇注系统。其浇口比，比铸钢件更加开放。

③铜合金的浇注系统的特点 铝青铜结晶温度范围窄，易产生集中缩孔，易氧化生成氧化膜和铸件夹杂物。多应用底注、开放式浇注系统，并常用滤渣网和集渣包。

锡青铜和磷青铜的结晶温度范围宽，易产生缩松缺陷，但受氧化倾向轻。可采用雨淋式、压边式等顶注式浇注系统。对大中型复杂铸件，也常设滤网除渣，并使流动趋于平稳。

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黄铜的铸造性能接近于铝青铜等无锡青铜，黄铜液中因有锌的保护和自然脱气作用，故很少形成氧化膜和析出性气孔。应依顺序凝固的原则设置浇注系统和冒口。

6.金属过滤 好处是： 大大减少了金属中的非金属夹杂物，防止铸件夹渣缺陷；改善了金属的力学性能，特别是疲劳强度；改进了切削性能，延长刀具的使用寿命；提高铸件的表面品质，减小加工余量；简化浇注系统结构，提高铸件的工艺出品率。此外，还可改善某些合金铸件的耐腐蚀性等。

①陶瓷网格过滤板(挤压成型)：可承受1450℃的浇注温度，适用于各种铸铁件及非铁合金铸件。对球铁件，过滤板的过滤面积大于4～8倍阻流面积，才能保证正常的浇注速度。 ②泡沫陶瓷过滤板：铸钢件使用以氧化锆为主的过滤网，铸铁件可使用氧化铝、铝钒土为主的过滤网。这种泡沫陶瓷过滤网的过滤效果比较好。铸件金属相对地比较洁净，但价格较高。

③编积过滤网：便宜。铸铁件用高硅氧玻璃纤维网；非铁合金铸件可用更廉价的一般玻璃纤维网。

过滤网技术，目前适用于100kg以下的中小铸件。更大的铸件，用此项技术尚存在实际困难。

4.3.5 冒口、冷铁和铸肋（P302-318）

1.冒口种类及补缩原理 冒口是铸型内储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属液，有防止缩孔、缩松、排气和集渣的作用。①冒口种类：实现方向性（顺序）凝固的通用冒口，实现自补缩的铸铁件冒口两类。

顶冒口 依位置分

侧冒口 普通冒口

明冒口 顶部是否覆盖

暗冒口

大气压力冒口 通用冒口

压缩空气冒口 依加压方式

发气压力冒口（气弹冒口）

保温冒口 特种冒口

发热冒口 冒口

依加热方式 加氧冒口

电弧加热冒口

煤气加热冒口

浇注系统当冒口

铸铁件自补缩冒口 压力冒口（直接实用冒口）

控制压力冒口

无冒口自补缩

②通用冒口的补缩原理：遵守方向性（顺序）凝固的基本条件（冒口凝固时间大于或

等于铸件被补缩部分的凝固时间，有足够的金属液补充铸件的液态收缩和凝固收缩，补偿浇注后型腔扩大的体积。在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角向着

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冒口）。

为实现顺序凝固，要注意冒口位置的选择，冒口有效补缩距离是否足够，并充分利用补贴和冷铁的作用。

③选择冒口位置的原则：冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。冒口应尽量设在铸件最高、最厚的部位。对低处的热节增设补贴或使用冷铁，造成补缩的有利条件。冒口不应设在铸件重要的、受力大的部位，以防组织粗大降低强度。冒口位置不要选在铸造应力集中处，应注意减轻对铸件的收缩阻碍，以免引起裂纹。尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。. 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外观好。不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。

④冒口的补缩距离：等于冒口的作用区与末端区之和。

⑤冷铁的影响：外冷铁的激冷作用，相当于在冷铁四周形成新的末端作用区。利用多边布置外冷铁的方法可以延长冷铁末端作用区的长度，可大大减少冒口数目。

⑥补贴：利用补贴可人为地造成补缩通道，实现顺序性凝固。有一般金属补贴，加热补贴，发热补贴和保温补贴之分。补贴尺寸的确定：可用模数法、图表法、滚圆法加以确定。

2.铸钢件冒口的设计 ①模数法：遵守顺序凝固条件。依冒口凝固时间ηr应大于等于铸件被补缩部位的凝固时间ηc，导出 Mr=fMc，f—安全系数（现在叫模数扩大系数）。

核算冒的补缩能力：ε(Vc+Vr)+Ve≤Vr·η，冒口必须能提供足够的金属液，以补偿铸件的体收缩和型腔扩大。

保证冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角向着冒口。利用补贴和冷铁，常可实现此目的。

设计步骤：把铸件划分为几个补缩区域，计算各区中的热节模数。计算每个冒口、冒口颈模数。确定冒口形状和尺寸（采用标准系列）。检查顺序凝固条件，如补缩距离是否足够，补缩通道是否畅通。校核冒口补缩能力。

②模数-周界商法：QC=Vc/Mc3，表明铸件形状的特征，从球体 qmin=113到平板件，其q值增大。模数扩大系数f

?1???f3?f2??QCQr?0

式中ε一合金凝固体收缩率(％)；f—模数扩大系数，f=Mr／Mc,是求解的对象；

QC一被补缩部分铸件的周界商，QC=VC/M3C;Qr一冒口的周界商，Qr=Vr／Mr3 用上式计算铸钢件冒口尺寸要初定冒口直径，算出新的冒口直径后与初定直径相比较，如不相符，则把算得的冒口直径作初定冒口直径，重新运算，逐步代换逼近，直到直径一致为止。

③ 补缩液量法 此法计算简便。但是从假定到推算都很粗略。实用，但不一定节约。 ④ 比例法（经验法） 计算快捷而简便，但需要有一定经验方能应用。参照时，一定要注意和本厂产品类型、生产条件一致。

⑤ 铸件工艺出率的校核 铸件工艺出品率=［铸件（毛坯）重量/（铸件重量+冒口总重量+浇注系统重量）］×100%铸件工艺品率是一项很重要的技术指标。它越高，说明工艺

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设计的水平高。但应指出：经过长期的生产统计，各种铸钢件的工艺出品率已列于各种手册中，可供校核之用。校核的目的和意义就在于：防止设计出现偏差。一种是，铸件工艺品率过高，铸件可能出现缩孔、缩松缺陷；另一种是，设计偏于保守，使铸件工艺品率过低，浪费金属过多，增加了铸件成本。但，表中列出的数据并非不可超越的，显然，采用补缩效率高的冒口，适当应用冷铁、补贴，采用更科学地冒口计算方法，用先进的软件来模拟铸件凝固过程来改进冒口、冷铁、铸肋的设计，提高工厂管理水平，都使铸件工艺出品率能达到更高水平。

3.铸铁件冒口的设计（P318-331） 实用冒口设计法是让冒口和冒口颈先于铸件凝固，

利用全部或部分的共晶膨胀量在铸件内部建立压力，实现自补缩，更有利于克服缩松缺陷。实用冒口的工艺出品率高，铸件品质好，成本低。它比铸铁件的通用冒口更实用。有4种自补缩冒口，见下表

铸件模数Mc/cm ≤0.48 ＞0.48～2.5 ＞0.48～2.5 ≥2.5 ①压力冒口（浇注系统当冒口）：安放冒口是为了补给铸件的液态(一次)收缩，当液态收缩终止或体积膨胀开始时，让冒口颈及时冻结。在刚性好的高强度铸型内，铸铁的共晶膨胀形成内压，迫使液体流向缩孔、缩松形成之处，这样就可预防铸件于凝固期内部出现真空度，从而避免了缩孔、缩松缺陷。这种冒口称为压力冒口，又叫直接实用冒口。

著重理解：铸件由浇注温度tp冷却到共晶温度,同时,冒口颈由tp 冷却到共晶温度并凝固完毕，两者表面散失热流相等。于是导出：MsρC(tp-1150)=Mnρ［c(tp -1150)+L］ ，用该式可求出Mn。实际设计时，直接查图。

为什么浇注系统当冒口也这样计算？无论用湿型、壳型还是干型，由于铸件很薄（模数小）凝固时膨胀压力小，铸型经受得住，不致产生型壁移动。其次，铸件凝固时间短，所需补缩金属量完全可由超过铸件最高点的浇口杯和直浇道的金属液来补充。这时内浇道按冒口颈设计。

②控制压力冒口：安放冒口补给铸件的液态收缩，在共晶膨胀初期冒口颈畅通，可使铸件内部铁液回填冒口以释放“压力”。控制回填程度使铸件内建立适中的内压，用来克服二次收缩缺陷——缩松。从而达到既无缩孔、缩松，又能避免铸件胀大变形。这种冒口又叫“释压冒口”。推荐：采用冒口颈尺寸和暗冒口容积的双重控制法。冒口颈Mn=0.67Mr，Mr由图查出。推荐使用短颈的侧暗冒口。

③无冒口补缩法的应用条件：铁液冶金质量好，Mc＞2.5cm，使用强度高、刚性好的铸型（干型、自硬砂型等），低温浇注，1300℃～1350℃，快浇，采用扁薄内浇道，设明的出气孔，θ20mm，间隔1m。

若怀疑铁水冶金品质不够好，或为更安全起见，可设一个安全小冒口，其体积≤2%铸件体积。

砂型种类 各种砂型 湿型、壳型 干型、自硬型 各种高强度铸型 冒口种类 浇注系统当冒口 控制压力冒口 压力冒口 无冒口（安全小冒口） - 44 -