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冒口

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有竖浇道及冒口的青铜铸造件,铸造件中间上方突起的金属块即为冒口

冒口(riser)也称为补给口(feeder)[1],是在金属铸造英语metal casting中为了避免因材料收缩英语Shrinkage (casting)而产生缩孔或是不平整处,额外所增加的材料储腔,不是最后铸件成品的一部份。大部份金属在液态时的密度较固态时要小,因此铸件在冷却时会收缩,甚至可能在冷却过程中会形成缩孔。冒口可以储备熔融的金属,在金属收缩时补充金属液,避免在嬦件上产生缩孔。并让最后不平整处及缩孔出现在冒口中而不是在铸件上[2]。若是无法进行方向性固化的铸件,不适合使用冒口。若是利用压力来填满铸件孔洞的制程,也不需要冒口[3]

原理

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冒口只有在以下三个条件都成立时,才能发挥作用:冒口冷却速率比铸件要慢,冒口需要容纳足够的材料来补充铸件的收缩,铸件的方向性固化英语directional solidification是往冒口的方向固化,远离冒口的部份是最早固化的部份。

由于冒口需要在所有铸件冷却之后才冷却,冒口的冷却速率需要比较慢。Chvorinov原则英语Chvorinov's rule指出最慢的冷却速度会发生在铸件最大体积,最小表面积的情形,也就是在球形的情形下。理想上冒口应该要是球体,不过在实务上很难将球体放入模中,因此会用圆柱体代替。圆柱体高和直径的比例依材料、冒口位置、砂箱大小等因素而定[4]

为了设计冒口的大小,需要计算铸件的收缩量,以确认冒口有足够的材料可以填补铸件收缩时减少的体积。若材料不足,可能需要再加大冒口。这个条件在板状的铸件中格外重要,而厚重外形的铸件中,第一个条件比较重要[来源请求]

最后,需要设计铸件,使其产生方向性固化,从模穴的外面慢慢的往冒口固化。这样一来,冒口可以持续补充熔化的金属到各个正在固化的铸件部位[2]。有一种达到此目的的作法是让冒口放在铸件中,最厚及最大的元件附近,因为该元件会最慢冷却及固化[4]。若无法达到此固化效果,需要有多个冒口对应铸件的各部位[3]

参考资料

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  1. ^ Ravi 2005,第63页
  2. ^ 2.0 2.1 Degarmo 2003,第286页.
  3. ^ 3.0 3.1 Degarmo 2003,第288页.
  4. ^ 4.0 4.1 Degarmo 2003,第287页.

文献

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