1. 構造解析
（１）これバタフライバルブ円形のケーキ状の構造を持ち、内部空洞は 8 本の補強リブによって接続され支持され、上部の Φ620 の穴は内部空洞と連通し、残りの部分はバルブ密閉されているため、砂型コアの固定が難しく、変形しやすい。図1に示すように、排気と内部空洞の清掃の両方に大きな困難が生じる。
鋳造品の肉厚は大きく異なり、最大肉厚は380mm、最小肉厚はわずか36mmである。鋳造時に温度差が大きいため、収縮が不均一になり、収縮空洞や収縮気孔などの欠陥が生じやすく、水圧試験において水の浸入を引き起こす可能性がある。
2. プロセス設計：
（１）分割面を図１に示す。穴のある端を上側の箱に置き、中央の空洞に砂芯全体を作り、砂芯の固定と箱をひっくり返したときの砂芯の移動を容易にするために、コアヘッドを適切に長くする。側面の２つの盲穴の片持ち式コアヘッドの長さは穴の長さよりも長く、砂芯全体の重心がコアヘッド側に偏向するようにして、砂芯が固定され安定するようにする。
半閉鎖式注湯システムを採用し、∑F内部：∑F水平：∑F直線＝1：1.5：1.3とし、スプルーには内径Φ120のセラミック管を使用し、溶鉄が直接衝撃砂型に流れ込むのを防ぐため、底部に200×100×40mmの耐火レンガを2個配置する。ランナー底部に150×150×40の発泡セラミックフィルターを設置し、内径Φ30のセラミック管12本を内側ランナーに使用して、フィルター底部の集水タンクを介して鋳造底部に均等に接続し、底注湯方式を形成する（図2参照）。
（３）上型に14×20のキャビティ空気穴を設け、コアヘッドの中央にΦ200の砂型通気孔を設け、厚くて大きな部分に冷鋳鉄を配置して鋳造のバランスのとれた凝固を確保し、黒鉛化膨張原理を利用して供給ライザーをキャンセルしてプロセス歩留まりを向上させます。砂箱のサイズは3600×3600×1000/600mmで、図3に示すように、十分な強度と剛性を確保するために25mm厚の鋼板で溶接されています。
3. プロセス制御
（１）モデリング：モデリングの前に、Φ50×50mmの標準サンプルを使用して樹脂砂の圧縮強度を3.5MPa以上テストし、冷間鋳鉄とランナーを締め付けて、溶融鉄が凝固した際に発生する黒鉛の化学膨張を砂型が相殺するのに十分な強度を持ち、溶融鉄がランナー部分に長時間衝突して砂の洗い流しを引き起こすのを防ぎます。
中子製作：砂中子は、中央の空洞で接続された8本の補強リブによって8等分されます。中央の中子ヘッド以外には、支持部や排気部はありません。砂中子が固定されず排気されない場合、注湯後に砂中子の変位や気泡が発生します。砂中子の総面積が大きいため、8つの部分に分割されています。砂中子は、型から取り出した後も破損せず、注湯後に変形しないよう、十分な強度と剛性を備えている必要があります。これにより、鋳造品の均一な肉厚が確保されます。このため、中子製作時に砂型の密着性を確保するために、専用の中子ボーンを特別に製作し、通気ロープで中子ボーンに結び付け、中子ヘッドから排気ガスを吸引します。図4参照。
（４）閉鎖ボックス：バタフライバルブの内部空洞内の砂の清掃が困難であることを考慮し、砂型全体に２層の塗料を塗布する。１層目はアルコール系ジルコニウム塗料（ボーメ度４５〜５５）をブラシで塗布し、１層目を塗装して焼き付ける。乾燥後、２層目をアルコール系マグネシウム塗料（ボーメ度３５〜４５）で塗装し、鋳造品が砂に付着して焼結し、清掃できなくなるのを防ぐ。コアヘッド部をコアボーンの主構造のΦ２００鋼管に３本のM２５ネジで吊り下げ、ネジキャップで上部金型砂型に固定し、各部の壁厚が均一であるかどうかを確認する。
4. 溶解および注湯工程
（１）本渓低リン、硫黄、チタン高品質Q14/16#銑鉄を使用し、40％～60％の割合で添加する。スクラップ鋼中のP、S、Ti、Cr、Pbなどの微量元素は厳しく管理されており、錆や油は許容されない。添加率は25％～40％である。返却された装入物は、装入物の清浄度を確保するために、使用前にショットブラストで洗浄する必要がある。
（２）炉後の主成分管理：C：3.5～3.65％、Si：2.2～2.45％、Mn：0.25～0.35％、P≤0.05％、S：≤0.01％、Mg（残留）：0.035％～0.05％。球状化を確保することを前提として、Mg（残留）の下限はできるだけ低くするべきである。
（３）球状化接種処理：低マグネシウム・低希土類球状化剤を使用し、添加率は１．０％～１．２％とする。従来のフラッシング法による球状化処理では、パッケージ底部の球状化剤に０．１５％の接種を一度行い、球状化を完了する。その後、スラグを二次接種のために外注し、０．３５％を注湯中にフロー接種する。
（５）低温高速注湯プロセスを採用し、注湯温度は1320℃～1340℃、注湯時間は70～80秒とする。注湯中は溶銑を中断せず、湯口カップは常に満たされ、ガスや介在物がランナーキャビティを通して鋳型内に混入するのを防ぐ。
5. 鋳造試験結果
（１）鋳造試験片の引張強度を試験する：485MPa、伸び：15％、ブリネル硬度HB187。
（２）球状化率は９５％、黒鉛のサイズは６級、パーライトは３５％である。金属組織は図５に示す。
（３）重要な部品の超音波探傷および磁粉探傷による二次欠陥検査では、記録すべき欠陥は発見されなかった。
（４）外観は平坦で滑らかであり（図６参照）、砂混入、スラグ混入、冷間閉鎖などの鋳造欠陥がなく、肉厚は均一であり、寸法は図面の要求を満たしている。
（６）加工後の20kg/cm²の油圧試験では漏れは認められなかった。
6．結論
このバタフライバルブの構造特性に基づき、工程計画の設計、砂型の製造と固定、ジルコニウム系コーティングの使用に重点を置くことで、中央部の大型砂型の不安定性や変形しやすさ、砂の洗浄困難といった問題を解決しました。通気孔を設けることで、鋳造品に気孔が発生する可能性を回避しています。炉装入制御およびランナーシステムにおいては、発泡セラミックフィルタースクリーンとセラミックインゲート技術を採用し、溶銑の純度を確保しています。複数回の接種処理後、鋳造品の金属組織および各種総合性能は、顧客の標準要求を満たしています。
から天津塘沽ウォーターシールバルブ有限公司 バタフライバルブ, ゲートバルブ、 Y型ストレーナー, ウェハー二重プレートチェックバルブ製造。
投稿日時：2023年4月29日
