球阀阀盖铸造工艺

耐磨铸石球阀阀盖，材质ZG230-450，在生产加工中和装配后进行强度试验时，发现位于图1A处（以DN300球阀阀盖为例）周边存在着不同程度的缩松、缩孔现象，铸件毛坯时肉眼无法看见，而经过机械加工或强度试验后有渗水现象发生。补焊不是很好的办法，同时强度也无法保证，经济损失很大。

图1 球阀阀盖毛坯

    1 原因分析
    原浇注系统及浇注位置如图2所示。    

 
图2 原铸造工艺
1 砂箱2 浇口3 砂芯4 冒口5 涂料层6 铸型

    由于上面法兰盘小（Φ498mm×35mm），阀盖最小壁厚20mm处壁薄，而底部的法兰盘较大（Φ698mm×36mm），以及A处存在热节，在浇注时底部大法兰及A处在最下面，使渣排不出去，冷凝较慢，残余铸造应力较大，组织疏松。因为铸件在凝固过程中，铸钢的液态收缩和凝固收缩常在最后凝固部位，即热节处出现缩孔和缩松。其主要原因是阀盖的大法兰盘及有A部位产生热节，散热条件差，结果是上面小法兰盘及阀盖最小壁厚20mm处先凝固，最后凝固区移到底部的大法兰盘及A处，造成缩孔或缩松。
    2 工艺改进
    改进后工艺方案如图3所示，按照均衡凝固原理，采用顶注优先，冒口靠边卧浇工艺。

    
图3 改进后铸造工艺
1 砂箱2 浇口3 砂芯4 冒口5 涂料层6 铸型

    具体铸造工艺改进如下：
    （1）砂箱选得大一些，保证吃砂量。    
    （2）根据铸件形状及尺寸制造合适型模，砂型模应用前进行烘干。
    （3）冒口和浇道设计成腰圆形，其高度均取H=1.3B（B为冒口宽度），以便提高冒口的补缩率。
    （4）控制好浇注温度。
    （5）将大法兰盘放在上面，且浇口和冒口的位置靠近热节区，为铸造创造了极为有利的顺序凝固条件，热节区得到及时的补缩。
    工艺改进后，在浇注时由于上面法兰盘大，底部法兰面积小，先注入的钢液始终处于液流的前端，且温度越来越低，底部小法兰和阀盖最小壁厚20mm处能够迅速充满，同时也有利于型腔内气体的排除。
    3 应用效果
    采用改进后的工艺，有效地解决阀盖A处的缩孔、缩松等缺陷，成品率稳定在97%以上，效果非常好。