铸造应用在武器装备制造、航空航天以及汽车轮船生产制造等各个行业,铸造业对于我国国防力量的增强和国家经济发展起着重要的作用。铸件的质量问题是我国铸造行业发展的最大难题,因此,需要不断地完善和发展铸件质量控制等工艺,制造出高质量的铸件产品。为解决铸件出现的缩松缩孔问题,本文根据电磁感应加热原理,设计了感应加热冒口,利用其间接加热与直接加热相结合的方式延长冒口内金属液的冷却时间,以解决目前冒口尺寸大、补缩效率低和污染环境等问题。本文选择直径90mm、高100mm的圆柱形铝合金铸件为研究对象,经过计算和多次数值模拟,最终设计了直径60mm、高140mm的冒口来进行感应加热冒口补缩效果的对比研究。分别进行了无感应加热的普通冒口、无加热套的感应加热冒口、有加热套的感应加热冒口三组重力铸造对照实验,采用数值模拟和直接测温方法对铸件和冒口的凝固过程进行了研究。研究结果表明,感应加热冒口可改变冒口的温度场,感应加热冒口对铸件的补缩效果明显优于无感应加热的普通冒口,它使冒口内的金属液顺利地补缩铸件,从而消除铸件内部的缩孔缩松缺陷;带有加热套的电磁感应加热冒口与无加热套的电磁感应加热冒口相比,其补缩效果更好。为进一步探究有加热套的感应加热冒口的补缩效果,根据铸件的液态收缩体积计算,设计了直径40mm、高40mm的带加热套感应加热冒口,并进行了实际试验。研究结果表明铸件内未出现缩孔缩松缺陷,此时铸件的工艺出品率达到了78.4%。本文还利用数值模拟软件研究了感应电源的电流和频率大小对感应加热冒口补缩效果的影响,研究结果表明增大电流和频率可以延长冒口补缩通道的关闭时间。模拟研究了不同浇注温度对感应加热冒口补缩效果的影响,得出适当升高浇注温度可以提高冒口的补缩效果。同时模拟分析了冒口内电磁力的分布,研究结果表明感应加热冒口内电磁力的方向有利于冒口内金属液的补缩。