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多。②内浇道的金属液流速不高，流动平稳，冲刷力小，金属液受氧化的程度轻。主要用于易于氧化的合金铸件。
15. 半封闭式浇注系统
直浇道一般是上大下小的锥形，能够很快充满，而横浇道断面最大、充满较晚，可以降低液流速度，在浇注开始时平稳，对铸型的冲刷比封闭式浇注系统小的多，挡渣效果比开放式好。主要用于球墨铸铁。
16. 按内浇道在铸件上的相对位置分类：顶注式浇注系统、
底注式浇注系统、中间注入浇注系统、阶梯式浇注系统。
17. 顶注式浇注系统特点：
缺点：
对铸型的冲击大，流股与空气接触面积大，金属液会产生激溅、氧化，易造成砂眼、铁豆、气孔、氧化夹渣等缺陷； 优点：
① 顶注在铸型中所形成的温差与一般铸件由底部开始逐渐向上的凝固顺序，有利于加强凝
固的顺序性和顶部冒口对铸件的补缩，可以减少轴向缩松的倾向及冒口的体积； ② 金属液从顶部充填型腔易于充满，对薄壁铸件可减少浇不足、冷隔等缺陷；浇注系统的结构可以简单而紧凑，便于造型，金属的消耗量也少； ③ 适用于结构比较简单而且高度不大的薄壁铸件，以及致密性要求高、需用顶部冒口补缩
的中小型厚壁铸件。不宜用于易于氧化的合金。
18. 底注式浇注系统
优点：
底注式的内浇道很快被金属液淹没，因此充型平稳，不会产生激溅、铁豆，型腔中的气体易于排除，金属氧化少，同时型腔中液面升高后可使横浇道较快充满，较好挡渣。
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缺点：
① 底注式的高温金属液从底部进入型腔中所造成的温差与靠重力补缩的顺序相反，所以对
补缩不利，当铸件较高时更加明显。 ② 充型上升平稳，当铸件较高时，金属液在上升过程中长时间与空气接触，表面容易形成
氧化皮，这会妨碍金属液内的气体排出，影响铸件的表面质量。因此，底注式浇注系统
主要适合于高度不大、结构复杂的铸件。
19. 中注式浇注系统综合了底注式＆顶注式浇注系统的优点，使之充型平稳，改善了补缩条
件，又有利于排气。
20. 阶梯式浇注系统：在浇注之初金属液只从最底层内浇道流入型腔，待型腔内的页面上升
到接近第二层内浇道时，才从第二层内浇道流入型腔。这样各层内浇道由下到上逐层接
替地起作用，最上层内浇道通入冒口，可保证实现顺序凝固和冒口最后冷凝。 缺点：
结构复杂，设计计算必须正确。容易出现各层内浇道同时引入金属液的混流现象造成底层进入金属液过多，底部温度过高。
优点：
充型平稳，避免因压头过高或流股从高处落下冲击型底，造成严重的喷射和激溅；金属
液自下而上的充满型腔，有利于排气，而且逐渐上部的温度高于下部，能方便的实现自下而上的顺序凝固，可使冒口充分补缩铸件；内浇道分散，减轻了局部过热现象。可以减少铸件上的砂眼、气孔、冷隔、浇不足、缩孔和缩松等缺陷。适合于高度大的中大型铸件。
第八章 冒口及冷铁设计
1. 冒口是铸型内用以储存金属液的空腔，在铸件形成时补给金属，有防止缩孔、缩松、排
气和集渣的作用。习惯上把冒口所铸成的金属实体也称为冒口。 2. 冒口的作用 ① 补偿铸件凝固时的收缩。即将冒口设置在铸件最后凝固的部位，由冒口中的合金液补偿其体收缩，使收缩形成的孔洞移入冒口，防止铸件产生缩孔、缩松缺陷。 ② 调整铸件凝固时的温度分布，控制铸件的凝固顺序。 ③ 排气、集渣。 ④ 利用明冒口观察型腔内金属液的充型情况。 3. 冒口分类：
① 明冒口：一般都设置在铸件顶部与大气相通，排气及浮效果
较好。它在轻合金铸件、铸铁件及中小型铸钢件的生产中多使用明冒口。 ② 暗冒口：可设置在铸件的任何位置上。如需要补缩的部分与
铸型顶面的距离较大，或冒口的上部受到铸件另一部分结构的阻碍以及在高压釜中浇注
时，常常采用暗冒口。
③ 顶冒口：常采用明冒口的形式。一般设于铸件最高位置或热节部位的上面，这样补缩压力大，补缩效果好，而且浮渣和排气也比较容易。 ④ 侧冒口：当铸件的热节部位处于铸件的侧面和下部时，应选用。侧冒口也有明冒口和暗冒口两种形式，依热节在铸件所处的位置而定。 ⑤ 贴边冒口：介于顶冒口和侧冒口之间的冒口。适用于铸件的厚大部位处于铸件的中、下部而垂直壁厚又比较小的情况。需要加比较大的补贴工艺余量，才能充分发挥贴边冒口
的补缩作用。
4. 冒口形状有圆柱形、球顶圆柱形、长（腰）圆柱形、球形及局球形等多种。
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5. 设计的通用冒口应遵守顺序凝固的基本条件：
① 冒口的凝固时间应大于或等于铸件（被补缩部分）的凝固时间。 ② 冒口应有足够大的体积，以保证有足够的金属液补充铸件的液态收缩和疑固收缩，补偿
浇注后型腔扩大的体积。 ③ 铸件整个凝固的过程中，冒口与被补缩部位之间的补缩通道应该畅通，即使扩张角始终向着冒口。 ④ 还需要注意将冒口与浇注系统、冷铁、工艺补贴等配合使用，使铸件在较大的温度梯度下，自远离冒口的末端区逐渐向着冒口方向实现明显的顺序凝固。 6. 选择冒口位置的原则
① 冒口应就近设在铸件热节的上方或侧旁。
② 尽量设在铸件最高、最厚的部位。对低处的热节增设补贴和使用冷铁，造成补缩的有利
条件。
③ 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。 ④ 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。 ⑤ 尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件。 ⑥ 冒口布置在加工面上，可节约铸件精整工时，零件外观好。
⑦ 不同高度上的冒口，应用冷铁使各个冒口的补缩范围隔开。 7. 冒口的有效补缩距离的确定
冒口的末端区：在远离冒口的一端由于铸件存在边角，补缩通道扩张角比较大，凝固时易于补缩，此区域称为末端区。
冒口的补缩距离：即冒口的有效补缩距离，它是冒口作用区和末端区长度之和，是确定冒口数目的依据。
冒口的有效补缩距离与合金种类、铸件结构、几何形状以及铸件凝固方向上的温度梯度有关，也和凝固时析出气体的反压力及冒口的补缩压力有关。 8. 外冷铁的影响
① 在两个冒口之间安放冷铁，相当于在铸件中间增加了激冷端，使冷铁两端向着两个冒口
方向的温度梯度扩大，形成两个冷铁末端区，显著地增大了冒口的补缩距离。 ② 把冷铁置于板或杆件末端时，铸铁末端区长度略有增加。 ③ 多边布置多块冷铁，可大大延长冷铁末端区的长度。外冷铁之间距离为0.5～1倍于冷
铁长度。 9. 工艺补贴：为实现顺序凝固和增强补缩效果，在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为补贴，也称衬补、增肉。 10. 补贴的作用：冒口附近有热节或铸件尺寸超出冒口补缩距离，利用补贴可造成向冒口的
补缩通道，实现补缩，消除铸件热节下的缩孔，延长补缩距离，减少冒口的数量。 11. 补贴的种类：根据在铸件上的位置分为：水平补贴、垂直补贴。按有无特殊措施分为：
金属补贴、加热补贴、发热补贴、保温补贴。 12. 补贴尺寸确定
① 平补贴：
最大长度：L=4.7M冒，宽度：B=B，靠近冒口端的高度：h1=0.8M冒，远离冒口端的宽度：h2=0.3M冒。
冒
I-I断面处的补贴模数： 按冒口颈模数计算 M1=ab/[2(a+b-c)]
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② 垂直补贴
③ 滚圆法：对重要部位的热节用扩大滚圆法。
对次要部位的热节用不扩大滚圆法。 13. 模数的概念
铸件被补缩部位的体积与散热表面积的比值。M=V/A （cm） 式中，M为模数，V为体积，A为面积。 注意：不管铸件的形状如何，只要它们的模数相等，其凝固时间就相等或相近。
铸件的模数和凝固时间τ之间的关系遵守平方根定律：
τ=(M/k)
k为凝固系数，与铸件金属、铸型的热物理性能、铸件形状、浇注温度等有关。 对碳钢和低合金钢而言，k=(0.9～1.26) ×10m/s。 14. 模数法计算冒口原理
为了实现补缩，冒口与铸件上被补缩部位之间必须存在补缩通道，同时他还必须满足以下两个条件：
① 冒口凝固时间应大于至少等于铸件（或铸件被补缩部分）的凝固时间。 即 τ冒口≥τ铸件 (M冒口/k冒口)2 ≥ (M铸件/k铸件)2 所以： M冒口=f M铸件
f为冒口的安全系数，f ≥1。
一般取： f=1.2 ② 冒口必须提供足够的金属液，以补偿铸件和冒口在凝固完毕前的体收缩和因铸型型壁移
动而扩大的容积，使缩松不致伸入铸件内。 必须满足：
ε(V铸件+V冒口)+V型壁移动≤V冒口η
ε为金属从浇注完到凝固完毕的体收缩率。 η为冒口的补缩效率，
η =(补缩体积/冒口体积) ×100%。
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