[发明专利]一种大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法

权利要求书

1.一种大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法，其特征在于，依次包括如下过程：

1）根据半环形内缸铸件的结构，将半环形内缸铸件沿轴向划分为便于计算不同部位模数的若干段,并依次将各段标记为段一～段n；

2）从段一开始计算各段的模数，按段一沿半环形圆周各弧段部位的壁厚不同，将段一进一步分为便于模数计算的不同弧段，各段的模数分别记为Ｍ11～M1m，并取各段模数的最大值Ｍ0，计为Ｍ0＝Ｍax（Ｍ11～M1m）；

3）根据上步中段一各弧段模数的计算结果，在段一的半圆弧形内腔设计垂直向上的冒口一，所述冒口一为与内腔弧面相配的半圆柱形冒口，所述冒口一的模数设为Ｍ1，取Ｍ1≥1.2Ｍ0计为公式1；

半圆柱形冒口的理论模数为：Ｍ柱＝V/S=πRd/[2(πR+πd+2d)]计为公式2，

其中，Ｖ为半圆柱的体积，Ｓ为半圆柱的表面积，Ｒ为半圆柱的半径也就是铸件内腔弧面的半径，d为冒口沿半圆柱轴向的厚度；

为延长冒口的凝固时间，在冒口沿半圆柱端面的外侧设置保温层，所述保温层的保温系数Ｋ为1.3～1.4，此时冒口一的实际模数为Ｍ1＝ＫＭ柱计为公式3，将公式2代入公式3得到：Ｍ1＝ＫπRd/[2(πR+πd+2d)]，计为公式4，再将公式4代入公式1得到冒口一厚度d的最小值d_min，d的实际取值按1～1.1倍d_min计，从而确定冒口一的尺寸；

4）在冒口一的顶部设置冒口二，以提供铸件型腔及冒口一的补缩液，冒口二的长度为2R，宽度为d，高度为H，冒口二宽度方向的两端为半圆柱形，所述冒口二的补缩液量m大于段一和冒口一的总钢水量m₁， m按下式确定：m=1.35³*[（14-ε）/ε]*v*ρ计为公式5，其中单位为kg；ε—体收缩率，钢水的取值按5计；ρ—钢水密度，取7.83t/m³ ，v—冒口二的体积；冒口二的体积v =（2Rd-0.215d²）H*10^-6，单位为m³，计为公式6，将公式6代入公式5，得到m=34.67*（2Rd-0.215d²）H*10^-6＞m₁，换算得出H＞10⁶ m₁/(69.34Rd-7.45d²)，计为公式7，此式中m可以根据段一和冒口一计算得到，从而确定Ｈ的最小值H_min，所述冒口二的实际高度为1～1.1倍H_min；

５）重复步骤2）～４）分别设计计算段二～段n的冒口。

2.据权利要求1所述的大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法，其特征在于，所述冒口二的外侧也设置与冒口一相同的保温层。

3.根据权利要求1所述的大壁厚半环形内缸铸件的冒口设计方法，其特征在于，所述冒口一的保温层的弧形边缘与铸件内腔弧面设有40～50mm的间隙。