（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) 冷鐵長度T 編號 使用條件 外冷鐵長度 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坯料，長度可以更大一些； 鑄鋼局部熱接縫處放置冷鐵的長度必須嚴格控制。 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 無氣隙外置冷水機（設(shè)置在鑄鋼件的頂部和外側(cè)）？ 當(dāng)實現(xiàn)同時熔化時，M1等于熱接頭周圍薄壁部分的模量； 當(dāng)實現(xiàn)順序熔化時，M1=(0.83~0.91)MP，MP為熱接頭附近焊縫壁的模量。 經(jīng)驗證明，只有在滿足MP≥0.67M0的條件下，才能通過外冷鐵消除熱接頭的影響。

3、使用注意事項 1）外冷水機規(guī)格不宜過大，寬度規(guī)格不宜超過。 2) 盡量將外冷水機放置在頂部和側(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。 問題1、順序熔化的原理是什么？ 同時熔化的原理是什么？ 平衡熔化的原理是什么？ 有哪些相同點和不同點？ 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？ 對鋼坯質(zhì)量有何影響？ 應(yīng)該遵循哪些原則來選擇？ 5、試描述分型面和分型面的概念。 模具分型時，分型面與分型面是否相同？ 從保證質(zhì)量和簡化操作兩個方面來說，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？ 各個組件的作用是什么？ 7、立管的作用是什么？ 冒口對毛坯進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、開放式、底部注射和階梯式鑄造系統(tǒng)？ 他們有什么優(yōu)勢？ 第三節(jié)冒口及冷鐵設(shè)計 1、冒口 冒口是型腔內(nèi)儲存熔融金屬的型腔。

冒口的概念 冒口的作用 常見冒口的分類 冒口的設(shè)計 1）對于熔化溫度范圍較寬、無集中氣泡的合金，冒口的作用主要是排氣和收集冒口。流動前端的混合液體 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）對于需要組織控制的鋼坯，冒口可以在液流前端收集過冷金屬液，防止鋼坯上出現(xiàn)過冷組織。 3）對于熔化時體積收縮量較大、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償液體收縮和使鋼坯熔化收縮以獲得致密的鋼坯。 對鋼坯進行氮化，避免砂眼、縮孔等缺陷，同時提高排氣、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、開頂立管、不同功能的立管，其方式、尺寸、開啟位置均不同。

冒口的設(shè)計應(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，冒口通常可分為通用冒口和實用冒口。 1.通用立管設(shè)計1？ 萬能冒口的特點 適用于所有合金零件的冒口稱為萬能冒口。 2、一般冒口熔焊原理 冒口設(shè)計 ①冒口熔化時間小于或等于坯料（待焊部分）熔化時間。 1）基本條件②有足夠的熔融金屬來補充鋼坯的液態(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，冒口與待焊部位之間有焊接通道，擴角一直延伸至冒口。 鋼坯熔化過程中氣相線之間產(chǎn)生的向冒口方向的擴張角稱為焊接通道的擴張角，用θ表示。 焊接通道：鋼坯熔化過程中，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度（T）的兩倍，如有端部效應(yīng)則為長度的四倍半（4.5T） 。 金屬補貼③冷鐵和工藝補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)生的液相被手動爆裂。 ?第三階段枝晶間焊接對松散缺陷的產(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 冒口的設(shè)計包括兩個內(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。 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，以免坯料因強化受熱而變形或開裂。不同之處。 2) 冒口規(guī)格 模數(shù)法、比例法、三次方程法、補液量法 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間 冒口 冒口頸熔化時間熔化時間 < <融化系數(shù)模數(shù)模數(shù)小的鑄鋼，融化時間短，模數(shù)大的鑄鋼，融化時間長，模數(shù)相同的鑄鋼，融化時間相等或相仿。

熔化模量：坯料體積與傳質(zhì)面積之比，簡稱模量。 坯料的熔化時間取決于其模量。 M=V/A (cm) 對于普通冒口：Kc=Kn=Kr 對于不銹鋼件：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)計步驟 a) 估算坯料的模量 b) 計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 計算實例見教材第121頁。 幾種常見幾何形狀的模量估計公式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），延長冒口內(nèi)金屬的熔化時間（采用保溫加熱冒口） 2、實用冒口設(shè)計1）實用的冒口設(shè)計方法，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，實現(xiàn)自熔焊，從而克服焊縫缺陷。 ①直接實用冒口的原理：直接實用冒口是通過冒口來補償坯料的液體收縮，當(dāng)晶界膨脹開始時，讓冒口頸及時熔化，只要型腔的剛性滿足即可當(dāng)足夠時，晶界擴張可以用來填充可能存在的沙眼和縮松缺陷。

特點：坯料工藝成品率高，冒口設(shè)計靈活，消除冒口成本較低，但要求型腔硬度高，鑄造溫度范圍嚴格，冒口頸凍結(jié)時間準(zhǔn)確，模量確定困難。 ②控制冒口 冒口補償鋼坯的液體收縮，但在晶界擴張初期，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 1、鑄鐵件的平衡熔化理論 平衡熔化是通過收縮與膨脹的動態(tài)疊加，通過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)點上。 應(yīng)靠近熱接頭，以利于焊接，但又應(yīng)遠離熱接頭，以減少冒口對坯料的熱干擾。 5）開冒口時，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、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。 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，增強自熔焊接程度。 2、激冷鐵的設(shè)計 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）冷鐵的種類和作用 1、冷鐵的種類 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。 。