1.结构分析
（1）这蝶阀呈圆饼状结构，内腔由8根加强筋连接支撑，顶部Φ620孔与内腔相通，其余阀门封闭时，砂芯固定困难，且易变形，给排气和内腔清理都带来很大困难，如图1所示。
铸件壁厚变化较大，最大壁厚达380mm，最小壁厚仅为36mm，铸件凝固时温差较大，收缩不均匀，易产生缩孔、缩松缺陷，在水压试验时会造成渗水。
2.工艺设计：
（1）分型面如图1所示，将带孔的一端放在上箱体上，在中间型腔中做一整块砂芯，并适当加长芯头，以方便砂芯的紧固和翻箱时砂芯的移动，保证砂芯的稳定，侧面两个盲孔的悬臂芯头的长度要大于孔的长度，使整个砂芯的重心偏向芯头的一侧，保证砂芯的固定和稳定。
采用半封闭浇注系统，∑F内浇：∑F横浇：∑F直浇=1：1.5：1.3，浇道采用内径Φ120的陶瓷管，底部放置两块200×100×40mm耐火砖，防止铁水直接冲击砂型，浇道底部安装150×150×40泡沫陶瓷过滤器，内浇道采用12根内径Φ30的陶瓷管通过过滤器底部的集水槽均匀通至铸件底部，组成底浇式浇注方案，如图2所示。
（3）在上型上布置14个∮20型腔气孔，在芯头中部布置一个Φ200砂芯排气孔，在厚大部位布置冷铁，保证铸件均衡凝固，利用石墨化膨胀原理取消补缩冒口，提高工艺成品率。砂箱尺寸为3600×3600×1000/600mm，采用25mm厚钢板焊接而成，保证足够的强度和刚度，如图3所示。
3. 过程控制
（1）造型：造型前用Φ50×50mm标准试样测试树脂砂的抗压强度≥3.5MPa，并将冷铁与流道紧固，保证砂型有足够的强度，以抵消铁水凝固时产生的石墨化学膨胀，并防止铁水长时间冲击流道部位造成冲砂。
制芯：砂芯被8根加强筋分成8等份，通过中间型腔连接，除中间芯头外，无其他支撑和排气部件，如果砂芯不能固定和排气，浇注后就会出现砂芯位移和气孔。由于砂芯整体面积较大，所以分成8份，必须具有足够的强度和刚度，才能保证砂芯脱模后不被损坏，浇注后不发生变形，从而保证铸件壁厚均匀。为此，我们特意制作了一根专用芯骨，并用通气绳绑在芯骨上，用来抽出芯头排出的废气，保证制芯时砂型的密实性。如图4所示。
（4）封箱：考虑到蝶阀内腔砂子清理困难，整个砂芯涂两层油漆，第一层刷醇基锆漆（波美度45-55），第一层涂刷并烧干后再涂第二层醇基镁漆（波美度35-45），防止铸件粘砂烧结，清理不干净。芯头部分用三颗M25螺钉吊挂在芯骨主体结构Φ200钢管上，用螺帽与上型砂箱固定锁紧，并检查各部分壁厚是否均匀。
4.熔炼和浇注工艺
（1）采用本钢低P、S、Ti优质Q14/16#生铁，添加比例为40%~60%；废钢中严格控制P、S、Ti、Cr、Pb等微量元素，不允许有铁锈、油污，添加比例为25%~40%；返回炉料使用前必须进行抛丸清理，确保炉料的清洁度。
（2）炉后主要成分控制：C：3.5～3.65%、Si：2.2%～2.45%、Mn：0.25%～0.35%、P≤0.05%、S：≤0.01%、Mg（残余量）：0.035%～0.05%，在保证球化度的前提下，Mg（残余量）应尽可能取下限。
（3）球化孕育处理：采用低镁低稀土球化剂，添加比例为1.0%~1.2%。常规冲水法球化处理，在包底球化剂上覆盖0.15%的一次性孕育剂，完成球化处理。然后分包渣进行0.35%的二次孕育，浇注时进行0.15%的流动孕育。
（5）采用低温快速浇注工艺，浇注温度为1320℃~1340℃，浇注时间为70~80s，浇注时铁水不能间断，浇口杯始终保持充满状态，防止气体、夹杂物通过流道卷入铸型内腔。
5.铸造试验结果
（1）测试铸造试块抗拉强度：485MPa，伸长率：15%，布氏硬度HB187。
（2）球化率95%，石墨尺寸6级，珠光体35%。金相组织如图5所示。
（3）重要零部件UT、MT二次探伤未发现可记录缺陷。
（4）外观平整光滑（见图6），无夹砂、夹渣、冷隔等铸造缺陷，壁厚均匀，尺寸符合图纸要求。
（6）加工后进行20kg/cm2水压试验，无任何渗漏现象
6. 结论
根据该蝶阀的结构特点，通过注重工艺方案设计、砂芯制作及固定、锆基涂料的使用等措施，解决了中大型砂芯不稳定、易变形、清砂困难的问题。排气孔的设置，避免了铸件产生气孔的可能。从炉料控制和流道系统等方面，采用泡沫陶瓷滤网、陶瓷内浇口技术，保证了铁水的纯净度。经过多次孕育处理，铸件的金相组织及各项综合性能均达到了客户的标准要求。
从天津塘沽水封阀门有限公司 蝶阀, 闸阀， Y型过滤器, 对夹双板止回阀生产。
发布时间：2023年4月29日
