训练2 阀体的铸造工艺设计
1.生产性质、结构特点和技术要求
（1）生产性质 批量生产。
（2）材质 ZG230-450铸造碳钢。
（3）结构特点 阀体结构比较简单，但壁厚不均匀，三个法兰较厚，又是铸钢件，体收缩较大，故应有效地进行补缩。其外形尺寸为ϕ180mm×254mm×220mm。铸件重量为22kg。
图1-22 ZG340-640钢大齿轮铸造工艺图
（4）技术要求 阀体铸件是在高压下进行工作的，必须经受6MPa的水压渗漏试验，并持续20min以上。因此，铸件不允许有缩孔、缩松等缺陷，且内外表面不得有粘砂、氧化皮、飞翅、毛刺等，若有，则必须打磨光滑、清除干净。
2.铸造工艺方案
该阀体可有两种方案。第一种方案是垂直浇注，即让ϕ180mm法兰朝上，采用顶冒口进行补缩。这样，冒口位置比阀体高，对补缩有利，分型面则通过三个法兰中心线，容易起模。实际上，这是平做立浇方案，但操作复杂，故拟不采取此方案。
第二种方案是水平浇注（见图1-23）。分型面仍选择通过三个法兰中心线。这样铸件按照顺序凝固原则，采用侧暗冒口进行补缩。但侧暗冒口的补缩效果较顶冒口差，故采用大气压力冒口，以增强补缩效果。这种平做平浇方案为拼箱，为实现一型多铸创造了条件。
图1-23 铸钢阀体铸造工艺图
如果采用800mm×800mm×200mm的砂箱，则每型可放置4件，相应放置4个大小相同的大气压力侧暗冒口。每个冒口同时补缩两相邻铸件，冒口的补缩颈与两个厚法兰边相连，模板布置简图如图1-24所示。由于这种方案操作简便，生产效率高，故决定采用此方案。
根据工厂生产条件，可采用水玻璃砂造型、热芯盒法制芯，或用树脂砂造型、制芯。
图1-24 阀体在模板上的布置简图
3.主要工艺参数
加工余量均取3～4mm，但考虑起模斜度后，加工余量最大处可增至7mm。铸件线收缩率，经过实际生产验证，取2%为宜。两侧法兰之间因收缩受到阻碍，故线收缩率可小一些，取1%合适。(https://www.daowen.com)
4.缺陷倾向及其防止措施
因铸钢的体收缩率大，铸件壁厚不均，且自然形成五个热节区（见图1-24），即三个法兰与本体相交处，存在三个热节圆直径d1=36mm的环形热节。这三个热节可使用侧暗冒口实现顺序凝固。因其离侧冒口近，冒口中炽热的钢液可直接对热节进行补充。此外，阀体的中心部位还存在两个近似环形的热节区，其热节圆直径d2=20mm。由于这两个热节区被薄壁部分与冒口隔开，因此侧冒口无法对它进行补缩。为了防止这两处产生缩孔、缩松，可以采取增设补贴的办法（此处是在薄壁上加工艺肋），在侧冒口和内部热节区之间造成补缩通道，从而减少冒口数量，节约钢液。
第一种补贴方式如图1-25所示。这种补贴（工艺肋）设在侧法兰和内部热节之间。由于在清整时要割去它，因此有较大的切割工作量，而且也影响外观，不宜采用。
第二种补贴方式如图1-26所示。铸件外形变化不大，只增加了4mm×30mm两条扁平的补贴，内部也只增加了厚度为10mm的两条月牙形补贴，但对使用毫无影响，而且还会增加铸件的强度和刚度，清整时不需割去。
5.冒口计算
由于采用拼箱浇注，一型4个铸件，同时也设4个冒口，因此若孤立来看，仍然是一个冒口补缩一个铸件。冒口的计算原理是：设ZG230-450钢的体收缩率为3%，钢的密度取7.8kg/cm3，主、侧法兰热节圆直径d1=36mm，那么可以计算出该件从浇注到凝固以后所需要补缩的钢液体积，将此体积视为球形，求出其直径d0，把d0加上热节圆直径d1则可作为冒口的最小直径。d0可按经验公式求得。
图1-25 第一种补贴方式
图1-26 第二种补贴方式
冒口直径d=d0+d1=55mm+36mm=91mm，取95mm。
冒口高度按经验关系求得，即h=1.7d≈161mm，取160mm。
冒口全部放在上型内，使用ϕ18mm的大气压力砂芯，插入冒口深度为50mm。
补贴厚度按经验关系取1.2d1，即1.2d1=1.2×36mm=43.2mm。补贴高度按冒口高度的0.4倍选取，即0.4h=0.4×160mm=64mm，取65mm。
为了使阀体内部阀座处的两个热节区（d2=20mm）能得到补缩，按第二种补贴方式，增加两条补贴，其大小根据热节圆滚圆法确定。因为内腔过小，阀座处装配不便，所以补贴未全部加在内部，向阀体外部借出4mm（见图1-26）。
经过生产验证，每型金属总重量为143kg，浇道和冒口重量为55kg（143kg-88kg=55kg）。铸件工艺出品率为
有资料介绍，类似的铸钢阀体，采用水玻璃自硬砂型、油砂芯，铸造工艺方案相同，使用发热冒口，铸件工艺出品率达72%。因此，采用先进的工艺措施，不仅可以保证铸件质量，而且可以提高经济技术指标。