通用冒口补缩原理
（一）基本条件
通用冒口（conventional riser）适用于所有合金铸件，它遵守顺序凝固的基本条件：
（1）冒口凝固时间不小于铸件（被补缩部分）的凝固时间。
（2）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。
（3）在凝固期间，冒口和被补缩部位之间存在补缩通道，扩张角向着冒口。
为实现顺序凝固，要注意冒口位置的选择，及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。
图16-2 常用冒口种类
（a）铸钢件；（b）铸铁件1—明顶冒口；2—暗顶冒口；3—铸件；4—侧冒口
图16-3 压力缸体铸钢件（方案1）
（缸底厚140mm处用滚圆法导出至冒口）
（二）选择冒口位置的原则
（1）冒口应就近设在铸件热节（hot spot）的上方或侧旁。
（2）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（见图16-3），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。
（5）尽量用一个冒口同时补缩几个热节或铸件（见图16-4）。
（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（见图16-5）。
（三）冒口有效补缩距离的确定
冒口的有效补缩距离为冒口作用区与末端区长度之和，它是确定冒口数目的依据。它与铸件结构、合金成分及凝固特性、冷却条件、对铸件质量要求的高低等多种因素有关，简称为冒口补缩距离。
1.铸钢件冒口的补缩距离
碳钢铸件的冒口补缩距离如图16-6所示。更精确的数据可依图16-7曲线查出。这些曲线是用w C=0.2%～0.3%的碳铸钢件的试验取得的。
结果表明，冒口区长度和末端区长度都随铸件厚度增大而增加，且随截面的宽厚比减小而减小。说明薄壁件比厚壁件更难于消除轴线缩松，而杆件比板件补缩难度大。
图16-4 铸钢三通管工艺方案
图16-5 压力缸体铸钢件（方案2）用暗冒口补缩缸底
图16-6 板件及杆件铸钢冒口的补缩距离
（a）板形件；（b）杆形件1—冒口；2—铸件
阶梯形铸钢件的冒口补缩距离比板形件的大（见图16-8）。
冒口的垂直补缩距离至少等于冒口的水平补缩距离。
2.铸铁件通用冒口的补缩距离
灰铸铁件通用冒口的补缩距离如图16-9所示。高牌号灰铸铁的共晶度低，结晶温度范围宽，共晶转变前析出奥氏体阻碍补缩，故冒口补缩距离较小。
球墨铸铁具有糊状凝固特性，采用通用冒口补缩效果较差。应指出：只在用湿型或壳型铸造较厚的球铁件时，才有必要使用传统冒口补缩。这是由于铸型刚度差，无法充分利用石墨化共晶膨胀压力来克服缩松。球铁冒口的补缩距离请参看表16-1中数据。(https://www.daowen.com)
可锻铸铁冒口的补缩距离为4～4.5倍壁厚。
图16-7 碳钢铸件冒口作用区、末端区和壁厚的关系
（a）冒口区长度与壁厚的关系；（b）末端区长度与壁厚的关系铸件断面的宽厚比：1—5∶1；2—4∶1；3—3∶1；4—2∶1；5—1.5∶1；6—1∶1
图16-8 阶梯形铸钢件冒口补缩距离
1—冒口；2—铸件；l1=3.5T 2；
l2=3.5T 3-T 1；
l 3=3.5T 3-T 1+110mm
图16-9 灰铸铁冒口补缩距离和共晶度的关系
表16-1 球铁冒口的补缩距离 单位：mm
注 表中三组湿型数据是在不同条件下试验得到的。
3.有色合金的冒口补缩距离
锡青铜和磷青铜类合金凝固范围一般宽，呈糊状凝固特性，冒口的有效补缩距离短，易出现分散缩松；无锡青铜和黄铜，一般凝固范围窄，其冒口补缩距离大。铜合金冒口的补缩距离数据见表16-2。据另外资料，黄铜冒口的补缩距离为5～9T（T为铸件壁厚），铝青铜和锰青铜的冒口补缩距离为5～8T。
表16-2 铜合金冒口的补缩距离*
* 在干型，水平浇注条件下测出。
① T为板厚或杆的边长。
共晶型铝合金的冒口补缩距离为4.5T；非共晶型铝合金的冒口补缩距离为2T。这种铝合金中，对于w Cu=7%、w Cu=4%的成分，几乎无法测出冒口补缩距离（等于零），剖开铸件，断面上均匀出现不同程度的缩松。这与合金的糊状凝固特性、密度小和导热快有关。
4.外冷铁的影响
试验证明，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，如图16-10所示。当把冷铁置于板或杆件末端时，会使铸件末端区长度略有增加。用多边布置多块外冷铁的方法可以大大延长冷铁末端区的长度。如图16-11所示，因采用多边外冷铁，铸件只用一个冒口。外冷铁之间距离为冷铁长度的0.5～1倍。图16 11下部示出其等温线分布。
图16-10 冷铁对冒口补缩距离的影响
（a）板件；（b）杆件
1—冒口；2—冷铁；3—铸件
5.补贴（padding）的应用
为实现顺序凝固和增强补缩效果，铸造工艺人员在靠近冒口的铸件壁厚上补加的倾斜的金属块称为补贴（衬补、增肉）。冒口附近有热节或铸件尺寸超出冒口补缩距离时，利用补贴可造成向冒口的补缩通道，实现补缩。应用补贴可消除铸件下部热节处的缩孔，还可延长补缩距离，减少冒口数目。
去除金属补贴会增加铸件清理和机械加工的工时，为克服金属补贴的这一缺点，可以应用“加热补贴”和发热（保温）块补贴，见图16-12。加热补贴的耐火隔片至少要被钢液加热到1480℃才有效。发热（保温）块补贴的应用具有良好的经济效益。
依在铸件上的位置，补贴又分为垂直补贴和水平补贴。水平补贴（见图16-13）的最大长度为冒口模数的4.7倍，I—I断面处的补贴模数M 1=ab/[2（a+b c）]应按冒口颈模数计算。
图16-11 带内齿圈的联轴套铸钢工艺
图16-12 补贴种类
（a）无补贴；（b）金属补贴；
（c）加热补贴；（d）发热（保温）块补贴
图16-13 水平补贴的尺寸
垂直补贴的尺寸可依图16-14确定。该图是对板形碳钢铸件进行顶注、立浇试验，后经X光透视检查而总结出来的关系曲线——补贴厚度a和铸件壁高H、壁厚T间的关系曲线。
当生产条件同上述试验条件有差别时，如用于杆件（断面宽厚比小于5∶1），采用底注式浇注系统，高合金钢铸件等，都需要将图16-14给出的补贴厚度数据乘以补偿系数。铸钢件垂直补贴的补偿系数见表16-3。
表16-3 垂直补贴的补偿系数*
* 实际应用的垂直补贴厚度等于图16-14中查出的a值乘以补偿系数。
图16-14 垂直补贴尺寸
1—冒口；2—补贴；3—铸件
铸件上局部热节的补贴尺寸，常用A.Heuvers氏滚圆法确定。对于重要部位的热节用扩大滚圆法；对于次要部位的热节用不扩大滚圆法。图16-15示出铸钢齿轮毛坯的轮缘和轮毂处补贴的具体求法。
图16-15 求冒口补贴尺寸的滚圆法
（a）轮缘的补贴；（b）轮毂的补贴
扩大滚圆法：d 1=1.05d y；d 2=1.05d 1；d 3=1.05d 2