发热冒口

解决节约金属同时保持或提高铸件浇注效率的问题可以通过使用保温或向冒口区散热的模具材料来实现。在对含有特殊隔热材料的模具中制造铸件的条件进行建模时，考虑到它们的影响，只需在3D网格模型的相应体积中设置必要的热物理性质即可。在放热(铝热剂)混合物中存在材料的情况下对铸件形成进行建模需要使用特殊的模型，其中包括在材料与液态金属的热相互作用期间开始反应的条件的描述，其动态与活跃的热释放。

需要使用发热材料的决定是在开发或优化铸造技术时做出的，基于经济考虑和确保铸件所需质量的可能性。在许多情况下，安装浇道的发热冒口可能是确保铸件进料区连续性的唯一可用选择，因为结构决定了放置立管的平台尺寸不够。在最初选择冒口套的尺寸(见下图)时，使用其模块(相当于普通冒口)的概念，从建议的尺寸范围中选择特定的型号。决策的后续调整可以根据PoligonSoft对其有效性的分析结果进行。

使用冒口制作相同的铸件，进料效率相当;

1.加热缩小尺寸;2-传统型

冒口套可以与附在冒口底部的砂质破碎芯一起提供，形成一个薄的金属部分——冒口颈。这降低了将冒口与铸件分离的劳动强度，减少了相应区域的机加工量。正确选择冒口颈的宽度，由破碎芯的中心通道形成，在立管的整个运行过程中，液态金属的进料不会停止。在这种情况下，由于隔水管颈部的强加热和断路器芯的低热量排出，不会发生过早凝固。

在大多数情况下，发热冒口是由铝和氧化铁的粉末或刨花与添加剂的粘合混合物制成的。在与熔体接触时，当达到几百度的相对较低温度时，这种材料就会点燃。氧化反应伴随着强烈的放热(Q):Fe2O3+2Al?Al2O3+2Fe+Q。在套管体积中相对较短的反应时间内，释放的热量可以加热立管，在立管周围形成一个强烈的受热区，包括充满反应产物的区域和邻近的模具。在大多数情况下，冒口在反应完成后仍保持其一致性，这使得它可以作为一种松散的、有效的绝缘材料工作，并且还有助于防止回收混合物堵塞的措施。

发热混合模型

为了模拟铸件凝固过程中的放热冒口行为，PoligonSoft实现了一个通用的适应性模型，当冒口材料具有一系列有效的热物理性质时，包括相变热。当使用这种方法时，有可能以足够的精度模拟材料的热行为条件，而不计算放热混合物组分之间的相互作用反应。在这种情况下，材料的有效热性能与特定冒口或其家族的模型和尺寸有关，并包括与求解傅里叶方程(1)时无法考虑的现象相关的“校正”。

（1)

式中t——温度;

T——时间;

C(t)r(t)l(t)-与温度相关的比热值，

放热混合物的密度和导热系数;

I——热源函数，表示为:

（2）

其中m为转化物质分数，在固定时间内从0到1变化

完全反应;

L—相变的热效应。

起初我=0。冒口网节点热源的激活力矩由点火温度tin决定，启动当前反应时间τr(从0到τign)增量和转化物质分数的计数器。热释放在m=1时停止，该区域的混合物被认为是“燃尽”(3)。

（3）

解方程(1)和(2)的原始数据是给定材料属性

C(t)r(t)l(t)l,m=m(tr);M在区间[0,1]上设置为与反应时间tr在区间[0,tin]上的函数。

III型边界条件适用于冒口与金属、模具和环境之间的接触。由于冒口表面的特殊特性，沿金属和模具边界的传热系数也可以包含在一组单独指定的特殊数据中。

准备建模区域

为了计算使用放热材料的铸造工艺，在Master模块中准备的模型必须包含它们的体积(见下图)，这些体积根据指定的材料或加载的工艺模板(模具材料属性文件)被分配指标。有关索引和材料的更多信息，请参阅基本概念:卷、类型、索引和材料分配部分。

铸造模型与发热冒口

(体积指数7，深绿色)

在上图所示的示例中，冒口的体积分配为体积指数7，为此应指定放热材料的性能。对于这样的材料，除了在材料属性编辑器中的Thermal选项卡上指定的一组通常的属性外，您还应该输入指定铝热剂反应发生条件的参数(见下图)。它们是在放热选项卡上设置的(更多细节，请参阅材料属性部分和相应的小节)。

发热材料的热性能;

给定索引为7的卷

发热材料性能;

给定索引为7的卷

发热材料的属性可以由用户根据自己的数据或从数据库中加载，从%PoligonSoft%\database\exothermic文件夹中。

默认情况下，铸件与发热冒口之间的传热设置方式与铸件与砂型之间的传热设置方式相同，即指定指标为1的边界。冒口与模具之间默认没有边界，采用等效网格，符合理想接触条件。如果需要在铸套边界处设置非默认接受的换热条件，可以选择相应的接口，并为其设置唯一的索引，需要在换热参数中输入所需的条件(详见编辑边界指标和换热参数)。下图是在铸套和套模表面分配特殊指标的例子。

边界处具有特殊传热条件的模型实例

铸套(指标2)和套模(指标3)

对于以这种方式选择的边界，应在传热编辑器中指定适当的传热条件(见下图示例)。参数可以独立设置或从存储在%PoligonSoft%\Database\Exothermic文件夹中的模板导入。

指定边界的传热参数

铸套(指标2)和套模(指标3)

需要注意的是，为了设置套筒-模具接口，需要将套筒体积指标与模具分离，并设置模具各部件之间的接触条件(详细信息请参见编辑体积类型和指标以及滑动边界部分)。在大多数情况下，您可以跳过这一步，使用模具元素之间的理想接触。

在输入铸造工艺的其他参数，以标准方式设置并进行计算后，就可以观察发热冒口的热历史，并分析使用发热冒口改善铸件供料的有效性(见下图)。

凝固开始30分钟后铸件和模具内的温度相场:

使用发热冒口(左);无冒口(右)