（2）冷硬鐵材質(zhì)的選擇冷硬鐵、鋼冷硬鐵、鑄鐵冷硬鐵、鋁冷硬鐵、銅冷硬鐵、石墨、鎂等冷硬鐵材料（3）外冷鐵的設(shè)計(jì)1、確定外冷硬鐵形狀一致的原則鐵。 成型冷鐵 平面冷鐵 2.確定冷鐵規(guī)格 1) 冷鐵長(zhǎng)度T 編號(hào) 使用條件 外冷鐵長(zhǎng)度 灰鑄鐵件 球墨鑄鐵件 銅合金件 輕合金件?=(0.25~0.5)T? =(0.3~0.8)T?=(0.3~0.8)T?=(1.0~2.0)T?=(0.6~1.0)T?=(0.25~0.5)T當(dāng)冷熨斗放在頂部或末端時(shí)坯料，長(zhǎng)度可以更大一些； 鑄鋼局部熱接縫處放置冷鐵的長(zhǎng)度必須嚴(yán)格控制。 2）確定冷鐵的工作表面積。 激冷效果相當(dāng)于凈增加原腔體冷卻面積的兩倍。 冷鐵的工作表面積（As=A0+2AC1）在重力和鋼坯收縮的作用下與鋼坯表面緊密接觸。 ① 氣隙外冷鐵（設(shè)置在鑄鋼底部和兩側(cè)）的激冷效果相當(dāng)于原型腔散熱面上冷鐵工作表面積的凈增加（如=A0+AC2）。 ② 無(wú)氣隙外置冷水機(jī)（設(shè)置在鑄鋼件的頂部和外側(cè)）？ 當(dāng)實(shí)現(xiàn)同時(shí)熔化時(shí)，M1等于熱接頭周?chē)”诓糠值哪Ａ浚?當(dāng)實(shí)現(xiàn)順序熔化時(shí)，M1=(0.83~0.91)MP，MP為熱接頭附近焊縫壁的模量。 經(jīng)驗(yàn)證明，只有在滿足MP≥0.67M0的條件下，才能通過(guò)外冷鐵消除熱接頭的影響。

3、使用注意事項(xiàng) 1）外冷水機(jī)規(guī)格不宜過(guò)大，寬度規(guī)格不宜超過(guò)。 2) 盡量將外冷水機(jī)放置在頂部和側(cè)面。 3）外冷硬鐵表面工作表面應(yīng)光滑潔白，無(wú)污跡和擦傷，并應(yīng)涂漆。 4）冷鐵的位置必須充分考慮鋼坯的結(jié)構(gòu)和冒口的配合。 問(wèn)題1、順序熔化的原理是什么？ 同時(shí)熔化的原理是什么？ 平衡熔化的原理是什么？ 有哪些相同點(diǎn)和不同點(diǎn)？ 2、為什么鋼坯壁厚不能太薄或太厚？ 為什么要盡可能薄且均勻？ 為什么毛坯有最小壁厚？ 3、為了便于生產(chǎn)和保證鋼坯質(zhì)量，對(duì)鑄鋼結(jié)構(gòu)有哪些一般要求？ 4、鋼坯的鑄造位置是怎樣的？ 對(duì)鋼坯質(zhì)量有何影響？ 應(yīng)該遵循哪些原則來(lái)選擇？ 5、試描述分型面和分型面的概念。 模具分型時(shí)，分型面與分型面是否相同？ 從保證質(zhì)量和簡(jiǎn)化操作兩個(gè)方面來(lái)說(shuō)，確定分型面的主要原則是什么？ 6、鑄造系統(tǒng)的基本組成有哪些？ 各個(gè)組件的作用是什么？ 7、立管的作用是什么？ 冒口對(duì)毛坯進(jìn)行氮化的條件是什么？ 冒口的有效焊接距離是多少，如何增加冒口的有效焊接距離？ 為什么？ 立管有哪些類(lèi)型？ 其工作原理是什么？ 立管規(guī)格尺寸是如何確定的？ 8.什么是封閉式、半封閉式、開(kāi)放式、底部注射和階梯式鑄造系統(tǒng)？ 他們有什么優(yōu)勢(shì)？ 第三節(jié)冒口及冷鐵設(shè)計(jì) 1、冒口 冒口是型腔內(nèi)儲(chǔ)存熔融金屬的型腔。

冒口的概念 冒口的作用 常見(jiàn)冒口的分類(lèi) 冒口的設(shè)計(jì) 1）對(duì)于熔化溫度范圍較寬、無(wú)集中氣泡的合金，冒口的作用主要是排氣和收集冒口。流動(dòng)前端的混合液體 含有雜質(zhì)或氧化膜的金屬液體。 這些冒口大多放置在內(nèi)澆口旁邊，其規(guī)格不需要太大。 2）對(duì)于需要組織控制的鋼坯，冒口可以在液流前端收集過(guò)冷金屬液，防止鋼坯上出現(xiàn)過(guò)冷組織。 3）對(duì)于熔化時(shí)體積收縮量較大、容易產(chǎn)生集中砂眼的合金（如鑄件、錳鎳銅和鋁青銅等），冒口的主要作用是補(bǔ)償液體收縮和使鋼坯熔化收縮以獲得致密的鋼坯。 對(duì)鋼坯進(jìn)行氮化，避免砂眼、縮孔等缺陷，同時(shí)提高排氣、收渣效果，避免氣孔、夾渣等缺陷。 冒口的功能，頂冒口，側(cè)冒口，明冒口，暗冒口，按位置，按覆蓋范圍，壓縮空氣冒口，氣壓冒口，常壓冒口，保溫冒口、加熱冒口、氧氣冒口 氣加熱冒口 電弧加熱冒口 易切冒口 按加壓形式和加熱方式 普通冒口 特殊冒口 直接實(shí)用冒口 壓力控制冒口 側(cè)冒口、暗側(cè)冒口、易切冒口、側(cè)立管、側(cè)立管、整體立管、加熱（保溫）立管、常壓立管、開(kāi)頂立管、不同功能的立管，其方式、尺寸、開(kāi)啟位置均不同。

冒口的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮鑄造合金的性能和坯料的特性。 根據(jù)毛坯的特點(diǎn)，冒口通常可分為通用冒口和實(shí)用冒口。 1.通用立管設(shè)計(jì)1？ 萬(wàn)能冒口的特點(diǎn) 適用于所有合金零件的冒口稱為萬(wàn)能冒口。 2、一般冒口熔焊原理 冒口設(shè)計(jì) ①冒口熔化時(shí)間小于或等于坯料（待焊部分）熔化時(shí)間。 1）基本條件②有足夠的熔融金屬來(lái)補(bǔ)充鋼坯的液態(tài)收縮和鋼坯的熔化和焊接，以及工件鑄造后的膨脹體積。 ③熔化時(shí)，冒口與待焊部位之間有焊接通道，擴(kuò)角一直延伸至冒口。 鋼坯熔化過(guò)程中氣相線之間產(chǎn)生的向冒口方向的擴(kuò)張角稱為焊接通道的擴(kuò)張角，用θ表示。 焊接通道：鋼坯熔化過(guò)程中，冒口與鋼坯焊接部分之間仍存在一條光滑的液體通道，稱為焊接通道。 焊接通道擴(kuò)展角： ?2) 脫碳通道和有效焊接距離 ①冒口與鑄鋼之間的焊接通道 ②冒口有效焊接距離 冒口有效焊接距離應(yīng)考慮冒口焊接和冷卻的綜合影響鋼坯端部的影響。 掌握冒口焊接距離，可以合理規(guī)定大坯冒口的寬度和數(shù)量。 通常，平行截面的板狀、棒狀鋼坯冒口的有效焊接距離為其長(zhǎng)度（T）的兩倍，如有端部效應(yīng)則為長(zhǎng)度的四倍半（4.5T） 。 金屬補(bǔ)貼③冷鐵和工藝補(bǔ)貼保證立管的有效焊接。

供暖輔助？ 液相熔焊是最后階段，直接影響鋼坯形狀的收縮率。 3）脫碳過(guò)程？ 液態(tài)熔焊是熔化初期的主要焊接方法。 ?重焊是一種熔焊方法，其中在重力作用下，在液體熔焊旁邊發(fā)生的液相被手動(dòng)爆裂。 ?第三階段枝晶間焊接對(duì)松散缺陷的產(chǎn)生有直接影響。 4) 適用條件適用于所有合金零件。 但一般用于生產(chǎn)較厚、型腔撓度較差的鑄鐵件。 3？ 一般冒口的設(shè)計(jì) 冒口的設(shè)計(jì)包括兩個(gè)內(nèi)容：一是確定冒口的位置和數(shù)量，二是確定冒口的規(guī)格。 ②冒口應(yīng)位于鑄鋼最高、最后熔化部位，并采取措施使冒口產(chǎn)生定向熔化。 1）冒口位置 ①冒口應(yīng)位于鑄鋼熱接頭上方或旁邊。 ③冒口不宜設(shè)在鑄鋼件重要受力部位。 ⑤冒口應(yīng)設(shè)置在方便、易于清理冒口殘留物的地方或盡可能放置在加工面上，以減少坯料不必要的加工或修整。 ⑥對(duì)于不同高度的立管，應(yīng)采用冷烙鐵將各立管的焊接距離分開(kāi)。 ④冒口應(yīng)防止放在坯料撓度集中的部位，并注意減少坯料的收縮和阻礙，以免坯料因強(qiáng)化受熱而變形或開(kāi)裂。不同之處。 2) 冒口規(guī)格 模數(shù)法、比例法、三次方程法、補(bǔ)液量法 ①模數(shù)法基本原理 熔化順序?c??n??r 鋼坯焊接部分熔化時(shí)間 冒口 冒口頸熔化時(shí)間熔化時(shí)間 < <融化系數(shù)模數(shù)模數(shù)小的鑄鋼，融化時(shí)間短，模數(shù)大的鑄鋼，融化時(shí)間長(zhǎng)，模數(shù)相同的鑄鋼，融化時(shí)間相等或相仿。

熔化模量：坯料體積與傳質(zhì)面積之比，簡(jiǎn)稱模量。 坯料的熔化時(shí)間取決于其模量。 M=V/A (cm) 對(duì)于普通冒口：Kc=Kn=Kr 對(duì)于不銹鋼件：側(cè)冒口：Mc:Mn:Mr=1:1.1:1.2 內(nèi)流道貫穿冒口：Mc:Mn:Mr =1:( 1~1.03):1.2頂部冒口：Mr=(1~1.2)Mc 考慮到沙眼應(yīng)完全在冒口內(nèi)部，有：金屬體積收縮、冒口焊接效率、墻體連通體積的膨脹 ②基本冒口設(shè)計(jì)步驟 a) 估算坯料的模量 b) 計(jì)算冒口和冒口頸的模量 c) 確定冒口的形狀和規(guī)格 d) 確定冒口的數(shù)量 e) 檢查冒口的最大焊接能力口 ③ 計(jì)算實(shí)例見(jiàn)教材第121頁(yè)。 幾種常見(jiàn)幾何形狀的模量估計(jì)公式4？ 提高通用冒口焊接效率的措施 提高冒口內(nèi)熔融金屬的焊接壓力（采用常壓冒口），延長(zhǎng)冒口內(nèi)金屬的熔化時(shí)間（采用保溫加熱冒口） 2、實(shí)用冒口設(shè)計(jì)1）實(shí)用的冒口設(shè)計(jì)方法，使冒口和冒口頸先于坯料熔化，借助全部或部分晶界膨脹在鑄鋼內(nèi)部建立壓力，實(shí)現(xiàn)自熔焊，從而克服焊縫缺陷。 ①直接實(shí)用冒口的原理：直接實(shí)用冒口是通過(guò)冒口來(lái)補(bǔ)償坯料的液體收縮，當(dāng)晶界膨脹開(kāi)始時(shí)，讓冒口頸及時(shí)熔化，只要型腔的剛性滿足即可當(dāng)足夠時(shí)，晶界擴(kuò)張可以用來(lái)填充可能存在的沙眼和縮松缺陷。

特點(diǎn)：坯料工藝成品率高，冒口設(shè)計(jì)靈活，消除冒口成本較低，但要求型腔硬度高，鑄造溫度范圍嚴(yán)格，冒口頸凍結(jié)時(shí)間準(zhǔn)確，模量確定困難。 ②控制冒口 冒口補(bǔ)償鋼坯的液體收縮，但在晶界擴(kuò)張初期，冒口頸保持暢通，使鋼坯內(nèi)部的鐵水充滿冒口，釋放壓力。 （三）基于平衡理論的冒口設(shè)計(jì) 1、鑄鐵件的平衡熔化理論 平衡熔化是通過(guò)收縮與膨脹的動(dòng)態(tài)疊加，通過(guò)工藝措施將縮孔與熔接、縮孔與膨脹相互成比例的熔化 原理 2、工藝過(guò)程平衡熔煉原理 1）鑄鐵件的體積收縮率取決于鑄鐵的成分、外部鑄造條件和鑄坯本身。 2）壁厚越薄，熔焊要求越高，壁厚越厚，熔焊要求越低。 3）任何鑄鐵件均應(yīng)采用自熔焊。 4）冒口不宜放置在鋼坯熱節(jié)點(diǎn)上。 應(yīng)靠近熱接頭，以利于焊接，但又應(yīng)遠(yuǎn)離熱接頭，以減少冒口對(duì)坯料的熱干擾。 5）開(kāi)冒口時(shí)，必須防止冒口與坯料接觸處的接觸熱縫。 6）盡量采用立管頸短、細(xì)、寬的耳立管、閃立管等方法。 7) 坯料的厚壁熱接頭應(yīng)置于澆注位置的上部。 8）冷鐵可用于平衡壁厚差異并消除熱點(diǎn)。 9) 優(yōu)先采用頂注工藝。 有利于石墨化和膨脹的早期發(fā)生，增強(qiáng)自熔焊接程度。 2、激冷鐵的設(shè)計(jì) 激冷鐵：為了降低坯料的局部冷卻速度，放置在工件內(nèi)部和工作表面上的金屬塊稱為激冷鐵。 （一）冷鐵的種類(lèi)和作用 1、冷鐵的種類(lèi) 直接外冷鐵 間接外冷鐵 內(nèi)冷鐵 外冷鐵 2、作用 1）避免冒口不能焊接的部位產(chǎn)生沙眼和縮孔。 2）界定冒口焊接區(qū)域，控制和擴(kuò)大冒口焊接距離，提高冒口焊接效率。 3）加速壁厚相交部分和壁厚變化較大部分的熔化，防止熱裂紋的形成。 4）改善毛坯的局部金相組織和熱性能。 。