球鐵鑄件的使用性能一方面取決于由微觀組織決定的性能，如石墨球數(shù)，球化率和金屬基體，另一方面還取決于鑄件中存在的宏觀和微觀縮孔。為了獲得優(yōu)質(zhì)球鐵產(chǎn)品，最重要和關(guān)鍵的步驟就是設(shè)計(jì)出補(bǔ)縮系統(tǒng)。技術(shù)革新進(jìn)一步推動(dòng)利用球鐵的自補(bǔ)縮特性以提高鑄件的工藝出品率。促使球鐵成為與之競(jìng)爭(zhēng)的鑄鋼和鋁合金鑄件等的替代產(chǎn)品。利用此特性描述新式冒口可以獲得的效益。

1 球鐵的凝固

       冷卻過(guò)程中絕大多數(shù)金屬材料(如鋼，白口鑄鐵，有色金屬合金)的體積變化。冷卻時(shí)首先產(chǎn)生液態(tài)收縮，隨后是凝固過(guò)程中的收縮。為了生產(chǎn)高品質(zhì)的鑄件，在整個(gè)液體冷卻凝固中，所有的液相收縮必須加以補(bǔ)充，從而避免鑄件的縮孔缺陷。最后的固相收縮被稱(chēng)作鑄造收縮率。對(duì)于石墨鑄鐵，如灰鑄鐵，蠕鐵和球鐵，碳化物以石墨形式析出，它的密度比液態(tài)鑄鐵要小，由于兩者密度差導(dǎo)致析出過(guò)程中液態(tài)金屬膨脹。石墨的析出產(chǎn)生的膨脹能減少獲得高品質(zhì)鑄件所需補(bǔ)充金屬的總量。無(wú)冒口鑄造已經(jīng)廣泛應(yīng)用于生產(chǎn)球鐵重型風(fēng)力發(fā)電機(jī)輪轂零部件。但是，在潮模砂，殼型或者其他不適合無(wú)冒口生產(chǎn)的條件下，就需要補(bǔ)縮金屬液以確保生產(chǎn)的鑄件無(wú)內(nèi)外縮孔，縮松。

2 優(yōu)化冒口設(shè)計(jì)

       鑄件凝固后，在隨后清理過(guò)程中，隨同澆注系統(tǒng)和廢鑄件一起，冒口將成為回爐料。這些回爐料通常被用作后續(xù)生產(chǎn)中的金屬爐料。一些鑄造廠認(rèn)為同樣的電能，同樣的處理和孕育，金屬料搬運(yùn)就像生產(chǎn)可銷(xiāo)售的鑄件一樣用于生產(chǎn)澆道，冒口和廢品鑄件。但是仍應(yīng)該嚴(yán)格控制爐料中回爐料所占的百分比，因?yàn)樗麄儠?huì)產(chǎn)生更多的熔渣，對(duì)孕育處理也有不良的影響。 從經(jīng)濟(jì)和技術(shù)考慮需要優(yōu)化工藝出品率。 使用多個(gè)大冒口既降低了工藝出品率，又增加了生產(chǎn)成本。切除這些冒口以及打磨冒口頸又是一個(gè)附加的費(fèi)用。減少冒口的尺寸和數(shù)量可以在鑄件生產(chǎn)的最后一項(xiàng)工序上，即在清理工序上產(chǎn)生積極效果。

       傳統(tǒng)上，砂型鑄造，冒口是補(bǔ)縮的唯一選擇。鑄鋼件的收縮特性使得它需要比鑄鐵件體積更大的冒口。對(duì)鑄鋼件，一個(gè)冒口可以補(bǔ)縮的距離比鑄鐵件的要小得多。鑄鋼件的冒口幾乎總是采用定向(順序) 凝固方法。任何能減小鑄鋼件冒口尺寸的措施都會(huì)節(jié)省成本。第一個(gè)技術(shù)創(chuàng)新就是使用紙漿冒口套。這些紙漿冒口套能更好地保證冒口形狀 ,并為正在冷卻的補(bǔ)縮金屬液提供一定的絕熱作用。提高冒口效率的最有效方法就是使用發(fā)熱冒口套。它有利于增加冒口內(nèi)鐵液溫度，允許液體在冒口中保持更長(zhǎng)時(shí)間，從而增加了冒口的有效模數(shù)。冒口內(nèi)形成的縮孔表示了冒口套的絕熱程度或發(fā)熱冒口的發(fā)熱的程度 。

       一種用這種發(fā)熱材料制作的冒口被稱(chēng)作微型冒口，它可以使冒口內(nèi)的液態(tài)金屬保持很長(zhǎng)時(shí)間。石墨析出過(guò)程中的液相膨脹可能超過(guò)鑄件體積的5%。使用微型冒口可以在鑄件整個(gè)冷卻過(guò)程中，既提供足夠的補(bǔ)縮液態(tài)金屬，又可接收石墨析出過(guò)程中膨脹出來(lái)的液體。在石墨析出過(guò)程中，膨脹的液體增加了型腔內(nèi)的壓力。如果沒(méi)有一個(gè)敞通的冒口頸，這種壓力就很難被釋放。如果沒(méi)有“冒口減壓作用”，鑄型壁將產(chǎn)生變形，生產(chǎn)出來(lái)的鑄件尺寸就不正確。這在潮型砂鑄造和殼型鑄造中尤為常見(jiàn)。這種既能提供液態(tài)收縮所需補(bǔ)縮金屬，又能接收膨脹液體的冒口稱(chēng)為壓力控制冒口。

        微型冒口的兩個(gè)優(yōu)點(diǎn)是：不論澆注溫度如何，冒口的補(bǔ)縮方式都相同，冒口和鑄件之間的接觸面積與砂型冒口相比較小。砂型冒口，發(fā)熱冒口和微型冒口的冒口尺寸及其必須的冒口頸尺寸之間的差別。微型冒口能提供最有效的補(bǔ)縮系統(tǒng)。使用微型冒口最大的優(yōu)點(diǎn)在于它能夠在型板上安置更多的模型。嵌入式冒口頸需要較少的打磨，生產(chǎn)的鑄件外觀較好。發(fā)熱冒口套和微型冒口都是預(yù)先制好的鑲?cè)胧矫翱?。使用這些冒口必須格外小心。如果將發(fā)熱冒口套或微型冒口簡(jiǎn)單地放置在型板上，加砂和緊實(shí)型砂時(shí) 會(huì)導(dǎo)致其損壞。如果在鑲?cè)朊翱谥屑由弦粋€(gè)易割片，在砂型緊實(shí)階段它也可能受損。安放一個(gè)彈簧銷(xiāo)能夠減輕型砂對(duì)鑲?cè)朊翱诘臄D壓作用，并確保鑲?cè)朊翱谠阼T件上的位置準(zhǔn)確。鑲?cè)朊翱诘锥撕托桶灞砻嬷g的型砂可以被壓實(shí)，在鑲?cè)朊翱诤丸T件表層之間形成一個(gè)易割片。在緊實(shí)過(guò)程中，鑲?cè)朊翱诳梢陨舷逻\(yùn)動(dòng)，優(yōu)于粘有易割片的冒口套。缺點(diǎn)是當(dāng)使用彈簧銷(xiāo)替代易割片時(shí)，冒口頸尺寸偏大。

       鑄件使用者一直要求鑄件產(chǎn)品盡可能接近產(chǎn)品的最終尺寸，甚至更接近無(wú)需加工的尺寸。改進(jìn)冒口鑄件接觸的創(chuàng)新方法就是使用微型冒口，即“觸點(diǎn)冒口”。液態(tài)收縮時(shí)薄壁鋼管允許從冒口進(jìn)行補(bǔ)縮又能釋放石墨膨脹時(shí)的壓力，這種冒口也放在彈簧銷(xiāo)上。鋼套可以向上通到冒口空腔。冒口接觸面積小而且相對(duì)干凈。