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冒口

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有豎澆道及冒口的青銅鑄造件,鑄造件中間上方突起的金屬塊即為冒口

冒口(riser)也稱為補給口(feeder)[1],是在金屬鑄造英語metal casting中為了避免因材料收縮英語Shrinkage (casting)而產生縮孔或是不平整處,額外所增加的材料儲腔,不是最後鑄件成品的一部份。大部份金屬在液態時的密度較固態時要小,因此鑄件在冷卻時會收縮,甚至可能在冷卻過程中會形成縮孔。冒口可以儲備熔融的金屬,在金屬收縮時補充金屬液,避免在嬦件上產生縮孔。並讓最後不平整處及縮孔出現在冒口中而不是在鑄件上[2]。若是無法進行方向性固化的鑄件,不適合使用冒口。若是利用壓力來填滿鑄件孔洞的製程,也不需要冒口[3]

原理

冒口只有在以下三個條件都成立時,才能發揮作用:冒口冷卻速率比鑄件要慢,冒口需要容納足夠的材料來補充鑄件的收縮,鑄件的方向性固化英語directional solidification是往冒口的方向固化,遠離冒口的部份是最早固化的部份。

由於冒口需要在所有鑄件冷卻之後才冷卻,冒口的冷卻速率需要比較慢。Chvorinov原則英語Chvorinov's rule指出最慢的冷卻速度會發生在鑄件最大體積,最小表面積的情形,也就是在球形的情形下。理想上冒口應該要是球體,不過在實務上很難將球體放入模中,因此會用圓柱體代替。圓柱體高和直徑的比例依材料、冒口位置、砂箱大小等因素而定[4]

為了設計冒口的大小,需要計算鑄件的收縮量,以確認冒口有足夠的材料可以填補鑄件收縮時減少的體積。若材料不足,可能需要再加大冒口。這個條件在板狀的鑄件中格外重要,而厚重外形的鑄件中,第一個條件比較重要[來源請求]

最後,需要設計鑄件,使其產生方向性固化,從模穴的外面慢慢的往冒口固化。這樣一來,冒口可以持續補充熔化的金屬到各個正在固化的鑄件部位[2]。有一種達到此目的的作法是讓冒口放在鑄件中,最厚及最大的元件附近,因為該元件會最慢冷卻及固化[4]。若無法達到此固化效果,需要有多個冒口對應鑄件的各部位[3]

參考資料

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

文獻