1.結構分析
（1）這蝶閥呈圓餅狀結構，內腔由8個加強筋連接支撐，頂部Φ620孔與內腔相通，其餘閥門封閉時，砂芯固定困難，且易變形，對排氣和內腔清理都帶來很大困難，如圖1所示。
鑄件壁厚變化較大，最大壁厚達380mm，最小壁厚僅36mm，鑄件凝固時溫差較大，收縮不均勻，易產生縮孔、縮松缺陷，在水壓試驗時會造成滲水。
2.工藝設計：
（1）分型面如圖1所示，將帶孔的一端放在上箱體上，在中間型腔中做一整塊砂芯，並適當加長芯頭，以方便砂芯的緊固和翻箱時砂芯的移動，保證砂芯的穩定，側面兩個盲孔的懸臂芯頭的長度要大於孔的長度，使整個砂芯的重心偏向砂頭的一側穩定，保證。
採用半封閉澆注系統，∑F內澆：∑F橫澆：∑F直澆=1：1.5：1.3，澆道採用內徑Φ120的陶瓷管，底部放置兩塊200×100×40mm耐火磚，防止鐵水直接衝擊砂型，澆道底部安裝150×150×40泡沫陶瓷過濾器，內澆道採用12根內徑Φ30的陶瓷管透過過濾器底部的集水槽均勻通至鑄件底部，組成底澆式澆注方案，如圖2所示。
（3）在上型上佈置14個∮20型腔氣孔，在芯頭中部佈置一個Φ200砂芯排氣孔，在厚大部位佈置冷鐵，保證鑄件均衡凝固，利用石墨化膨脹原理取消補縮冒口，提高工藝成品率。砂箱尺寸為3600×3600×1000/600mm，採用25mm厚鋼板焊接而成，確保足夠的強度和剛度，如圖3所示。
3. 過程控制
（1）造型：造型前用Φ50×50mm標準試樣測試樹脂砂的抗壓強度≥3.5MPa，並將冷鐵與流道緊固，確保砂型有足夠的強度，以抵消鐵水凝固時產生的石墨化學膨脹，並防止鐵水長時間衝擊流道部位造成沖砂。
製芯：砂芯被8根加強筋分成8等份，透過中間型腔連接，除中間芯頭外，無其他支撐和排氣部件，如果砂芯不能固定和排氣，澆注後就會出現砂芯位移和氣孔。由於砂芯整體面積較大，所以分成8份，必須具有足夠的強度和剛度，才能確保砂芯脫模後不被損壞，澆注後不會發生變形，從而確保鑄件壁厚均勻。為此，我們特意製作了一根專用芯骨，並用通氣繩綁在芯骨上，用來抽出芯頭排出的廢氣，保證製芯時砂型的密實性。如圖4所示。
（4）封箱：考慮到蝶閥內腔砂子清理困難，整個砂芯塗兩層油漆，第一層刷醇基鋯漆（波美度45-55），第一層塗刷並燒乾後再塗第二層醇基鎂漆（波美度35-45），防止鑄件粘砂燒結，清理不乾淨。芯頭部分以三顆M25螺絲吊掛在芯骨主體結構Φ200鋼管上，用螺帽與上型砂箱固定鎖緊，並檢查各部位壁厚是否均勻。
4.熔煉和澆注工藝
（1）採用本鋼低P、S、Ti優質Q14/16#生鐵，添加比例為40%~60%；廢鋼中嚴格控制P、S、Ti、Cr、Pb等微量元素，不允許有鐵鏽、油污，添加比例為25%~40%；返回爐料清理使用前必須進行拋丸，確保爐料的清潔度。
（2）爐後主要成分控制：C：3.5～3.65%、Si：2.2%～2.45%、Mn：0.25%～0.35%、P≤0.05%、S：≤0.01%、Mg（殘餘餘裕）：0.035％～0.05%，
（3）球化孕育處理：採用低鎂低稀土球化劑，添加比例為1.0%~1.2%。常規沖水法球化處理，在包底球化劑上覆蓋0.15%的一次性孕育劑，完成球化處理。然後分包渣進行0.35%的二次孕育，澆注時進行0.15%的流動孕育。
（5）採用低溫快速澆注工藝，澆注溫度為1320℃~1340℃，澆注時間為70~80s，澆注時鐵水不能間斷，澆口杯始終保持充滿狀態，防止氣體、夾雜物通過流道捲入鑄型內腔。
5.鑄造試驗結果
（1）測試鑄造試塊抗拉強度：485MPa，伸長率：15%，布氏硬度HB187。
（2）球化率95%，石墨尺寸6級，珠光體35%。金相組織如圖5所示。
（3）重要零件UT、MT二次探傷未發現可記錄缺陷。
（4）外觀平整光滑（見圖6），無夾砂、夾渣、冷隔等鑄造缺陷，壁厚均勻，尺寸符合圖面要求。
（6）加工後進行20kg/cm2水壓試驗，無任何滲漏現象
6. 結論
根據此蝶閥的結構特點，透過注重工藝方案設計、砂芯製作及固定、鋯基塗料的使用等措施，解決了中大型砂芯不穩定、易變形、清砂困難的問題。排氣孔的設置，避免了鑄件產生氣孔的可能性。從爐料控制和流道系統等方面，採用泡沫陶瓷濾網、陶瓷內澆口技術，確保了鐵水的純淨度。經過多次孕育處理，鑄件的金相組織及各項綜合性能均達到了客戶的標準要求。
從天津塘沽水封閥門有限公司 蝶閥, 閘閥， Y型過濾器, 對夾雙板止回閥生產。
發佈時間：2023年4月29日
