（2）冷硬铁材质的选择冷硬铁、钢冷硬铁、铸铁冷硬铁、铝冷硬铁、铜冷硬铁、石墨、镁等冷硬铁材料（3）外冷铁的设计1、确定外冷硬铁形状一致的原则铁。 成型冷铁 平面冷铁 2.确定冷铁规格 1) 冷铁长度T 编号 使用条件 外冷铁长度 灰铸铁件 球墨铸铁件 铜合金件 轻合金件?=(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当冷熨斗放在顶部或末端时坯料，长度可以更大一些； 铸钢局部热接缝处放置冷铁的长度必须严格控制。 2）确定冷铁的工作表面积。 激冷效果相当于净增加原腔体冷却面积的两倍。 冷铁的工作表面积（As=A0+2AC1）在重力和钢坯收缩的作用下与钢坯表面紧密接触。 ① 气隙外冷铁（设置在铸钢底部和两侧）的激冷效果相当于原型腔散热面上冷铁工作表面积的净增加（如=A0+AC2）。 ② 无气隙外置冷水机（设置在铸钢件的顶部和外侧）？ 当实现同时熔化时，M1等于热接头周围薄壁部分的模量； 当实现顺序熔化时，M1=(0.83~0.91)MP，MP为热接头附近焊缝壁的模量。 经验证明，只有在满足MP≥0.67M0的条件下，才能通过外冷铁消除热接头的影响。
3、使用注意事项 1）外冷水机规格不宜过大，宽度规格不宜超过。 2) 尽量将外冷水机放置在顶部和侧面。 3）外冷硬铁表面工作表面应光滑洁白，无污迹和擦伤，并应涂漆。 4）冷铁的位置必须充分考虑钢坯的结构和冒口的配合。 问题1、顺序熔化的原理是什么？ 同时熔化的原理是什么？ 平衡熔化的原理是什么？ 有哪些相同点和不同点？ 2、为什么钢坯壁厚不能太薄或太厚？ 为什么要尽可能薄且均匀？ 为什么毛坯有最小壁厚？ 3、为了便于生产和保证钢坯质量，对铸钢结构有哪些一般要求？ 4、钢坯的铸造位置是怎样的？ 对钢坯质量有何影响？ 应该遵循哪些原则来选择？ 5、试描述分型面和分型面的概念。 模具分型时，分型面与分型面是否相同？ 从保证质量和简化操作两个方面来说，确定分型面的主要原则是什么？ 6、铸造系统的基本组成有哪些？ 各个组件的作用是什么？ 7、立管的作用是什么？ 冒口对毛坯进行氮化的条件是什么？ 冒口的有效焊接距离是多少，如何增加冒口的有效焊接距离？ 为什么？ 立管有哪些类型？ 其工作原理是什么？ 立管规格尺寸是如何确定的？ 8.什么是封闭式、半封闭式、开放式、底部注射和阶梯式铸造系统？ 他们有什么优势？ 第三节冒口及冷铁设计 1、冒口 冒口是型腔内储存熔融金属的型腔。
冒口的概念 冒口的作用 常见冒口的分类 冒口的设计 1）对于熔化温度范围较宽、无集中气泡的合金，冒口的作用主要是排气和收集冒口。流动前端的混合液体 含有杂质或氧化膜的金属液体。 这些冒口大多放置在内浇口旁边，其规格不需要太大。 2）对于需要组织控制的钢坯，冒口可以在液流前端收集过冷金属液，防止钢坯上出现过冷组织。 3）对于熔化时体积收缩量较大、容易产生集中砂眼的合金（如铸件、锰镍铜和铝青铜等），冒口的主要作用是补偿液体收缩和使钢坯熔化收缩以获得致密的钢坯。 对钢坯进行氮化，避免砂眼、缩孔等缺陷，同时提高排气、收渣效果，避免气孔、夹渣等缺陷。 冒口的功能，顶冒口，侧冒口，明冒口，暗冒口，按位置，按覆盖范围，压缩空气冒口，气压冒口，常压冒口，保温冒口、加热冒口、氧气冒口 气加热冒口 电弧加热冒口 易切冒口 按加压形式和加热方式 普通冒口 特殊冒口 直接实用冒口 压力控制冒口 侧冒口、暗侧冒口、易切冒口、侧立管、侧立管、整体立管、加热（保温）立管、常压立管、开顶立管、不同功能的立管，其方式、尺寸、开启位置均不同。
冒口的设计应充分考虑铸造合金的性能和坯料的特性。 根据毛坯的特点，冒口通常可分为通用冒口和实用冒口。 1.通用立管设计1？ 万能冒口的特点 适用于所有合金零件的冒口称为万能冒口。 2、一般冒口熔焊原理 冒口设计 ①冒口熔化时间小于或等于坯料（待焊部分）熔化时间。 1）基本条件②有足够的熔融金属来补充钢坯的液态收缩和钢坯的熔化和焊接，以及工件铸造后的膨胀体积。 ③熔化时，冒口与待焊部位之间有焊接通道，扩角一直延伸至冒口。 钢坯熔化过程中气相线之间产生的向冒口方向的扩张角称为焊接通道的扩张角，用θ表示。 焊接通道：钢坯熔化过程中，冒口与钢坯焊接部分之间仍存在一条光滑的液体通道，称为焊接通道。 焊接通道扩展角： ?2) 脱碳通道和有效焊接距离 ①冒口与铸钢之间的焊接通道 ②冒口有效焊接距离 冒口有效焊接距离应考虑冒口焊接和冷却的综合影响钢坯端部的影响。 掌握冒口焊接距离，可以合理规定大坯冒口的宽度和数量。 通常，平行截面的板状、棒状钢坯冒口的有效焊接距离为其长度（T）的两倍，如有端部效应则为长度的四倍半（4.5T） 。 金属补贴③冷铁和工艺补贴保证立管的有效焊接。
供暖辅助？ 液相熔焊是最后阶段，直接影响钢坯形状的收缩率。 3）脱碳过程？ 液态熔焊是熔化初期的主要焊接方法。 ?重焊是一种熔焊方法，其中在重力作用下，在液体熔焊旁边发生的液相被手动爆裂。 ?第三阶段枝晶间焊接对松散缺陷的产生有直接影响。 4) 适用条件适用于所有合金零件。 但一般用于生产较厚、型腔挠度较差的铸铁件。 3？ 一般冒口的设计 冒口的设计包括两个内容：一是确定冒口的位置和数量，二是确定冒口的规格。 ②冒口应位于铸钢最高、最后熔化部位，并采取措施使冒口产生定向熔化。 1）冒口位置 ①冒口应位于铸钢热接头上方或旁边。 ③冒口不宜设在铸钢件重要受力部位。 ⑤冒口应设置在方便、易于清理冒口残留物的地方或尽可能放置在加工面上，以减少坯料不必要的加工或修整。 ⑥对于不同高度的立管，应采用冷烙铁将各立管的焊接距离分开。 ④冒口应防止放在坯料挠度集中的部位，并注意减少坯料的收缩和阻碍，以免坯料因强化受热而变形或开裂。不同之处。 2) 冒口规格 模数法、比例法、三次方程法、补液量法 ①模数法基本原理 熔化顺序?c??n??r 钢坯焊接部分熔化时间 冒口 冒口颈熔化时间熔化时间 < <融化系数模数模数小的铸钢，融化时间短，模数大的铸钢，融化时间长，模数相同的铸钢，融化时间相等或相仿。
熔化模量：坯料体积与传质面积之比，简称模量。 坯料的熔化时间取决于其模量。 M=V/A (cm) 对于普通冒口：Kc=Kn=Kr 对于不锈钢件：侧冒口：Mc:Mn:Mr=1:1.1:1.2 内流道贯穿冒口：Mc:Mn:Mr =1:( 1~1.03):1.2顶部冒口：Mr=(1~1.2)Mc 考虑到沙眼应完全在冒口内部，有：金属体积收缩、冒口焊接效率、墙体连通体积的膨胀 ②基本冒口设计步骤 a) 估算坯料的模量 b) 计算冒口和冒口颈的模量 c) 确定冒口的形状和规格 d) 确定冒口的数量 e) 检查冒口的最大焊接能力口 ③ 计算实例见教材第121页。 几种常见几何形状的模量估计公式4？ 提高通用冒口焊接效率的措施 提高冒口内熔融金属的焊接压力（采用常压冒口），延长冒口内金属的熔化时间（采用保温加热冒口） 2、实用冒口设计1）实用的冒口设计方法，使冒口和冒口颈先于坯料熔化，借助全部或部分晶界膨胀在铸钢内部建立压力，实现自熔焊，从而克服焊缝缺陷。 ①直接实用冒口的原理：直接实用冒口是通过冒口来补偿坯料的液体收缩，当晶界膨胀开始时，让冒口颈及时熔化，只要型腔的刚性满足即可当足够时，晶界扩张可以用来填充可能存在的沙眼和缩松缺陷。
特点：坯料工艺成品率高，冒口设计灵活，消除冒口成本较低，但要求型腔硬度高，铸造温度范围严格，冒口颈冻结时间准确，模量确定困难。 ②控制冒口 冒口补偿钢坯的液体收缩，但在晶界扩张初期，冒口颈保持畅通，使钢坯内部的铁水充满冒口，释放压力。 （三）基于平衡理论的冒口设计 1、铸铁件的平衡熔化理论 平衡熔化是通过收缩与膨胀的动态叠加，通过工艺措施将缩孔与熔接、缩孔与膨胀相互成比例的熔化 原理 2、工艺过程平衡熔炼原理 1）铸铁件的体积收缩率取决于铸铁的成分、外部铸造条件和铸坯本身。 2）壁厚越薄，熔焊要求越高，壁厚越厚，熔焊要求越低。 3）任何铸铁件均应采用自熔焊。 4）冒口不宜放置在钢坯热节点上。 应靠近热接头，以利于焊接，但又应远离热接头，以减少冒口对坯料的热干扰。 5）开冒口时，必须防止冒口与坯料接触处的接触热缝。 6）尽量采用立管颈短、细、宽的耳立管、闪立管等方法。 7) 坯料的厚壁热接头应置于浇注位置的上部。 8）冷铁可用于平衡壁厚差异并消除热点。 9) 优先采用顶注工艺。 有利于石墨化和膨胀的早期发生，增强自熔焊接程度。 2、激冷铁的设计 激冷铁：为了降低坯料的局部冷却速度，放置在工件内部和工作表面上的金属块称为激冷铁。 （一）冷铁的种类和作用 1、冷铁的种类 直接外冷铁 间接外冷铁 内冷铁 外冷铁 2、作用 1）避免冒口不能焊接的部位产生沙眼和缩孔。 2）界定冒口焊接区域，控制和扩大冒口焊接距离，提高冒口焊接效率。 3）加速壁厚相交部分和壁厚变化较大部分的熔化，防止热裂纹的形成。 4）改善毛坯的局部金相组织和热性能。 。
