1、結構分析

    （1）此蝶閥屬園餅形結構，內部空腔由8根加強筋連接支撐，頂部Φ620孔與內腔相通，其余部分均爲封閉形狀，砂芯難以固定，且易變形，同時對砂芯排氣和內腔的清理都帶來很大困難，如圖1。

    （2）鑄件壁厚相差很大，最大壁厚处达380mm，最小壁厚只有36mm。鑄件凝固时温差较大，收缩不均匀极易产生缩孔、缩松缺陷致水压试验渗水。

    2、工藝方案設計：

    （1）分型面如圖一所示，將有孔的一端放在上箱，中間內腔做一個整體砂芯，芯頭適當加長，以方便砂芯的緊固和翻箱時砂芯的穩定，側面兩個盲孔懸臂泥芯芯頭長度要大于孔的長度，使整個砂芯重心偏向芯頭一側，確保砂芯固定平穩。

    （2）采用半封闭式浇注系统，∑F内：∑F横：∑F直＝1：1.5：1.3，直浇道用内径Φ120陶瓷管，底部放置两块200×100×40mm耐火砖，以防铁水直接冲击砂模，横浇道底部设置150×150×40泡沫陶瓷过滤网，内浇道用12根内径Φ30陶瓷管通过过滤网底部集水槽均匀连接至鑄件底部形成底注式浇注方案，如图2。

    （3）上模放置14个∮20型腔通气孔，芯头中间放置一根Φ200砂芯排气孔，在厚大部位放置冷铁激冷，确保鑄件实现均衡凝固，利用石墨化膨胀原理取消补缩冒口，以提高工艺出品率，砂箱尺寸3600×3600×1000/600mm，用25mm厚钢板焊接保证足够的强度和刚性，如图3。

    3、過程控制

    （1）造型：造型前用Φ50×50mm標准試樣檢測樹脂砂的抗壓強度≥3.5MPa，，冷鐵及澆道部位重點緊實以確保砂模有足夠的強度抵消鐵水凝固時産生的石墨化膨脹，並防止鐵水長時間沖擊澆道部位造成沖砂。

    （2）制芯：此砂芯由8根加强筋将整个砂芯分隔成8等分，通过中间空腔连接而成，除中间芯头外没有其它支撑和排气部位，如不能处理好砂芯固定和排气，浇注后将出现砂芯移位和气孔，因砂芯整体面积大，又被分隔成八个部分，必须有足够的强度和刚性，才能确保砂芯起模后不损坏，浇注后不发生变形现象，从而保证鑄件壁厚的均匀一致，为此我们特制作了专用芯骨，并用通气绳扎于芯骨之上从芯头引出排气，制芯时确保砂模的紧实度，如图4所示。

    （3）合箱：考虑此蝶閥内腔清砂因难，整个砂芯涂刷两层涂料，第一层刷醇基锆系涂料（波美度45-55），，待第一层涂烧干后再用醇基镁系涂料刷第二层（波美度35-45）以防鑄件粘砂和烧结，无法清理。芯头部位用三个M25螺杆吊于芯骨主体结构Φ200钢管上与上模砂箱用螺冒固定锁紧并检查各部位壁厚是否均匀一致。

    4、熔煉澆注工藝

    （1）用本溪低P、S、Ti優質Q14/16#生鐵，按40%~60%比例加入；廢鋼中嚴格控制P、S、Ti、Cr、Pb等微量元素，不允許有鏽蝕油汙存在，加入比例25%~40%；回爐料在使用前須抛丸清理幹淨，確保爐料的清潔。

    （2）爐後主要成份控制：C：3.5-3.65%，Si：2.2%~2.45%，Mn：0.25%~0.35%，P≤0.05%，S：≤0.01%，Mg（殘）：0.035%~0.05%，在保證球化的前提下，Mg（殘）盡可能取下限。

    （3）球化孕育處理：采用低鎂低稀土球化劑，加入比例1.0%~1.2%，常規沖入法球化處理，一次孕育0.15%覆蓋在包底球化劑上，球化完成扒渣後再轉包進行二次孕育0.35%，澆注時進行隨流孕育0.15%，

    （4）采用低溫快澆工藝，澆注溫度1320℃~1340℃，澆注時間70~80s，澆注時鐵水不能斷流，澆口杯始終處于充滿狀態，以防氣體和夾雜物通過澆道卷入型腔。

    5、鑄件检测结果

    （1）檢測附鑄試塊抗拉強度：485MPa，伸長率：15%，布氏硬度HB187。

    （2）球化率95%，石墨大小6級，珠光體35%，金相組織見圖5。

    （3）重要部位UT、MT二級探傷未發現可記錄缺陷。

    （4）外觀平整光潔（見圖6），無夾砂、夾渣、冷隔等鑄造缺陷，壁厚均勻，尺寸符合圖紙要求。

    （5）加工後進行20kg/cm2水壓測試未出現滲漏現象。

    6、結束語

    针对此蝶閥的结构特点，着重从工艺方案设计、砂芯的制作和固定及锆系涂料的使用方面解决了中间大砂芯不稳定易变形及清砂困难的问题，用通气绳和芯头中间设置排气孔避免了鑄件产生气孔的可能，从炉料控制、浇道系统引用泡沫陶瓷过滤网和陶瓷内浇道技术保证了铁水的纯净，经过多次孕育处理确保了鑄件金相组织和各项综合性能都达到了客户的标准要求。