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ZA400 560 成形 工艺 设计 CAD

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ZA400-560泵体成形工艺设计含6张CAD图.zip,ZA400,560,成形,工艺,设计,CAD

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一、选题依据 1、研究领域 铸造、热处理 2、论文（设计）工作的理论意义和应用价值 泵是输送流体或使流体增压的机械。它将原动机的机械能或其他外部能量传送给液体，使液体能量增加。泵作为水处理过程中的动力设备，扮演着污水的提升、输送以及药剂计量的工作，其重要性不言而喻，在一些关键环节的泵设备一旦出现问题， 都会牵一发而动全身，所以具有重要意义。而泵体是泵的重要组成部分，是影响泵的质量的重要因素。所以对于泵体的设计是非常有意义的。 从泵的性能范围看，巨型泵的流量每小时可达几十万立方米以上，而微型泵的流量每小时则在几十毫升以下；泵的压力可从常压到高达 19.61Mpa(200kgf/cm2)以上； 被输送液体的温度最低达-200 摄氏度以下，最高可达 800 摄氏度以上。泵输送液体的种类繁多，诸如输送水（清水、污水等）、油液、酸碱液、悬浮液、和液态金属等。而泵体是泵的重要零件，是决定泵性能的关键因素，因此其应用价值非常的大。 3、目前研究的概况和发展趋势 3.1 铸造的发展概况 现如今我国铸造业的专业化生产已初具规模。如今已经形成了一批颇具特色的专业化铸造生产企业。这些企业主要包括:高紧实度造型+先进制芯+双联熔炼的发动机铸件铸造企业；大批量机械化生产的刹车毂、制动盘、排气管等汽车铸件厂；树脂自硬砂为主体的机床、箱体、风电等大型铸件生产厂；V 法工艺为主体的铸造厂和消失模铸造厂；金属型或金属型覆砂为主的曲轴、磨球生产厂；硅溶胶或硅酸乙脂为粘结剂的高档熔模精密铸造厂；水玻璃为粘结剂的普通钢件精铸厂；离心球铁铸管厂和离心灰铁铸管厂；有色合金砂铸压(高/低/差)铸厂等等。 从历史悠久的铸造技术发展到今天的现代铸造技术或液态凝固成形技术这不仅与金属与合金的结晶与凝固理论研究的深入和发展、各种凝固技术的不断的出现和提高、计算机技术的应用等有关，而且还与化学工业、机械制造业、制造方法和技术的发展密切相关。 1）凝固理论的发展结晶与凝固是铸件形成过程的核心，它决定着铸件的组织和缺陷的形成，也决定了铸件的性能和质量。近 30 年来，借助于物理化学、金属学、非平篱热力学与动力学、高等数学和计算数学，从传热、传质和固液界面几个方面进行研究，使金属凝固理论有了很大的发展，这不仅使人们对许多条件下的凝固过程和组织特征有了深入的认识，而且促使了许多凝固技术和液态凝固成形方法的提出、发展和生产应用。例如凝固理论已建立了铸件冷却速度和品粒度以及晶粒度与铸件力学性能之间的一些函数关系，从而为控制铸造工艺参数和铸件力学性能提供了依据。 2）凝固技术的发展控制凝固过程是开发新型材料和提高铸件质量的重要途径。其中主要的方法有：顺序凝固技术、快速凝固技术、复合材料的获得、半固态金属铸造成形技术等等。 3.2 泵的发展概况 1）国内泵业的发展趋势 国内泵业迄今尚未形成真正的品牌优势。泵业的发展主要还是依靠国内强劲的需求。由于未来几年国内需求旺盛，因此，国内泵业有发展的空间。但竞争激烈，包括和国外泵业竞争。 由于国内泵业比较优势的逐渐丧失，以及出口条件的劣化，泵的出口预计会受到打压。 预计泵的产品会多元化，配套能力会进一步提高。由于国内鼓励国产化新品的政策首次由政府单纲，预计由国内研制急需的高端泵会得到强劲的推动。一些新的产品，如节能环保电磁热泵等会在政策的指引下得到推广应用。 泵16的设计水平会和先进的制造技术在大型的泵制造厂进一步得到提升，两项技术的结合会给泵制造厂带来质的飞跃。 前面说过，国内泵业竞争加剧，这样就导致一些不上规模的泵制造企业和技术跟不上要求的企业会被逐渐淘汰。 2）国内泵产品的进展和差距 （1）国内泵产品的进展由于近些年内需扩充所需，国内泵业获得了一定发空间，泵产品由此取得一些新的进展，表现在流程泵的品种和规格增多；一些依靠引进技术生产的流程泵多已系列化，部分老产品也在吸收引进技术的基础上有所改进。低比转数的小流量高扬程泵、耐腐蚀泵以及无密封泵均扩大了供货的空间。特别是关键的流程泵和大型水泵，如石化行业用的加氢进料泵、辐射炉进料泵、立式和卧式高速泵、低温泵等等许多高端泵，经过制造厂和用户的不懈努力都相继研制成功并应用。此外， 有些泵制造厂可根据用户要求提供自动监测和控制技术，以保证关键部位泵安全、可靠地在高效区运行。据统计，目前国产泵可以满足国内需要的 85，但仍有一些急需的高端泵需要进口。 （2）与国外产品的差距尽管我国的泵制造业取得不小的成绩，但也应看到与国外产品相比还存在一定的差距。相当数量的国产泵效率比发达国家产品低 5%10%。总体看，国产泵的品种与规格仍然偏少，产品型谱规格跨度偏大，增加了泵的选择难度， 某些时候不得不加大了泵的余量，直接导致了无功耗的增加。 有些泵质量不稳定。产品改进、开发、换代的速度比较慢，跟不上装置大型化的步伐和实际的需要，如千万吨级炼油厂需要的流量达 1000 立方米每小时以上的原油进料泵及初馏塔底、常压塔底、减压塔底等关键部位泵；PX 装置需要的高温、高扬程、大流量泵；乙烯装需要的急冷油泵、急冷水泵、大流量泵；常输管线需要的高效管道输油泵以及大型空分装置的大流量、低压头、低温液体泵等。 总之，我们希望一般泵产品要做精；高端的、急需的泵产品要有专业的制造厂或专业部门不断地对需求和产品进行研究并付诸行动。 二、论文（设计）研究的内容 1.重点解决的问题 1) 铸造工艺的制定和热处理。 2) 画出上下模型图。 3) 毛坯的热处理工艺。 2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路） 1) 了解 3A 钢材料的力学性能及铸造性能。 2) 对泵体零件进行结构分析。 3) 铸造工艺及铸造参数的制定。 4) 泵体毛坯的热处理。 5) 泵体质量检测。 3.本论文（设计）预期取得的成果 1) 绘制铸造工艺图。 2) 外文翻译。 3) 撰写论文。 三、论文（设计）工作安排 1.拟采用的主要研究方法（技术路线或设计参数） 1) 零件结构分析。 2) 铸造参数的选择。 3) 热处理方案的选择。2.论文（设计）进度计划 第 1 周：查阅文献，至少 15 篇，其中两篇是英文文献。 第 2 周：撰写开题报告。 第 3 周：撰写文献综述，是开题报告中重要的一部分。 第 4 周：修改开题报告和文献综述。 第 5 周：到工厂参观实习。 第 6 周：对零件图进行结构分析，零件图是否有需要修改的地方。 第 7 周：对 3A 钢的耐腐蚀性能、铸造性能、热处理特点要进行全面的了解。第 8 周：进行铸造工艺的设计，重点分型面和浇注位置的确定，以及机械加工余量的选取。 第 9 周：冒口的设计、浇注系统的设计。 第 10 周：热处理工艺的确定。 第 11 周：完成所有的图纸。 第 12 周：翻译外文资料。 第 13 周：撰写论文和修改论文。第 14 周：做 PPT 准备答辩。 第 15 周：答辩，首先自述，后老师提出问题。 四、 需要阅读的参考文献 1袁寿其,刘厚林.泵类流体机械研究进展与展望J.排灌机械,2007(06):46-51. 2曲亮.浅谈化工离心泵的日常维护管理J.石化技术,2017,24(11):260. 3李荣德,米国发.铸造工艺学M.机械工业出社版，2013.7 4阮于珍.核电厂材料M.原子能出版社，2010.12.01 5 段汉桥 , 魏伯康, 林汉同 . 我国 铸 造不锈 钢 应 用 现状 及 发展 趋 势 J. 铸造 ,2002(05):268-272. 6李学锋,李正邦.含氮双相不锈钢及其冶金工艺J.特殊钢,2006(04):36-38. 7钟原.双相不锈钢在化工设备设计中的运用J.中国石油石化,2017(08):64-65. 8常季,陈吉,黄澳,宋见,刘元福.2205 双相不锈钢硫酸露点腐蚀性能的研究J.北京石油化工学院学报,2015,23(04):10-14. 9陆文华，李隆盛，黄良余.铸造合金及其熔炼M.机械工业出版社，2013.8，220 10邹德宁,韩英,李姣,陈治毓.热处理对2205 双相不锈钢焊接接头力学性能的影响J.机械工程学报,2011,47(02):85-89. 11沈继刚,闫君.浅析奥氏体不锈钢中厚板生产中的连续喷淋酸洗工艺J.钢铁技术,2015(03):23-26. 12刘光磊,杨佳伟.奥氏体不锈钢管道酸洗钝化质量控制J.城市建设理论研究（电子版）,2015,(3) 13杨涛.奥氏体不锈钢的酸洗钝化处理J.科技信息,2010(23):105+417. 14Jerzy abanowski,Aleksandra wierczyska,Santina Topolska. Effect of Microstructure on Mechanical Properties and Corrosion Resistance of 2205 Duplex Stainless SteelJ. Polish Maritime Research,2015,21(4). 15Nabendu Ghosh,Pradip Kumar,Goutam Nandi. Parametric Optimization Of Gas Metal Arc Welding Process By Using Grey Based Taguchi Method On Aisi 409 Ferritic Stainless SteelJ. Technological Engineering,2016,13(1). 附：文献综述文献综述1. 泵体的概述1.1. 泵的概念泵是把原动机的机械能转化为液体能量的机械，由泵体、叶轮、泵盖三部分组成。广泛应用于国民经济的各个领域 ，无论是航空航天、核电站、核潜艇，还是农业排灌、城市供水、石油、化工、火力发电等国家建设各个方面都离不开各种类型的泵。据统计，泵的耗电量约占全国总发电量的 20%，其耗油量约占全国总油耗的 5%，它是仅次于电机的应用最为广泛的通用机械。11.2. 泵的用途化工和石油部门的生产中，原料、半成品和成品大多是液体，而将原料制成半成品和成品，需要经过复杂的工艺过程，泵在这些过程中起到了输送液体和提供化学反应的压力流量的作用，此外，在很多装置中还用泵来调节温度。在农业生产中，泵是主要的排灌机械。我国农村幅员广阔，每年农村都需要大量的泵，一般来说农用泵占泵总产量一半以上。在矿业和冶金工业中，泵也是使用最多的设备。矿井需要用泵排水，在选矿、冶炼和轧制过程中，需用泵来供水等。在电力部门，核电站需要核主泵、二级泵、三级泵、热电厂需要大量的锅炉给水泵、冷凝水泵、油气混输泵、循环水泵和灰渣泵等。在国防建设中，飞机襟翼、尾舵和起落架的调节、军舰和坦克炮塔的转动、潜艇的沉浮等都需要用泵。高压和有放射性的液体，有的还要求泵无任何泄漏等。总之，无论是飞机、火箭、坦克、潜艇、还是钻井、采矿、火车、船舶，或者是日常的生活，到处都需要用泵，到处都有泵在运行。正是这样，所以把泵列为通用机械，它是机械工业中的一类主要产品。1.3. 离心泵的原理离心泵的工作原理就是利用泵轴转动产生的离心力作用，表现在实际运转上就是经电机带动泵轴转动，驱动叶轮工作，产生离心力，物料在叶轮内受到离心力的作用，产生动能，在叶轮出口具有一定的速度，经泵体出口流向管道出口进而实现输送液体的目的。液体经泵体排出，使得叶轮人口处形成负压，在压力差的作用下液体物料源源不断的被泵体排出，实现物料的连续输送。22. 铸造概述铸造的优点1)适用范围广。铸件方法几乎不受零件结构、尺寸大小和复杂程度的限制，适用范围非常广泛，可以铸造壁厚从几毫米到几米、长度从几毫米到十几米、质量从几克到几十吨的各种合金铸件。2)不受金属和合金种类限制。铸件可以生产铸钢、铸铁以及各种铝合金、铜合金、锌合金、镁合金及钛合金等铸件。对于脆性合金的成形，铸件是唯一可行、不可替代的加工方法。3)铸件精度高。一般而言，铸件比锻件、焊接件尺寸精度高4)成本廉价。铸件在一般机器生产中约占总重量的40%80%，而成本只占机器总成本的25%30%。33. 奥氏体不锈钢和铁素体不锈钢的性能3.1. 奥氏体不锈钢的性能奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能，良好的工艺性能和焊接性能。一般在固溶状态下使用。奥氏体不锈钢是单相固溶体，不能热处理强化，热处理的主要目的是为了增强钢的耐蚀性，提高这类钢力学性能的有效方法是冷加工。1)拉伸性能a)奥氏体不锈钢的屈服强度比较低，一般用冷加工强化的方法来增强其机械强度， 任性依然可以满足要求。可以采用10%20%的冷加工量，有时为了防止应力腐蚀， 冷加工量限制在10%以内。b)奥氏体不锈钢的高温强度比较好2)腐蚀性能总的来说，奥氏体不锈钢具有良好的耐腐蚀性能。不受硝酸、浓硫酸及磷酸等类的腐蚀。与铁素体钢相比，耐腐蚀性能有很大的提高，因此压力容器在与高温水接触的部位都要堆焊奥氏体不锈钢，以防止腐蚀。但奥氏体不锈钢在压水堆条件下应用，还是有晶间腐蚀、应力腐蚀的倾向。43.2. 铁素体不锈钢的性能铁素体不锈钢含铬量一般为 12%30%， 含碳量大多低于0.12%。在高铬 (Cr16%)铁素体不锈钢中常含有1%4%的钼， 以改善耐非氧化性介质和耐点蚀、缝隙腐蚀等性能。我国铁素体不锈钢的牌号为 ZG1Cr17 和 ZG1Cr19Mo2。铁素体不锈钢具有良好的耐蚀性能， 特别是对氧化性介质。铁素体不锈钢铬含量较高而镍当量较低 ， 成本上低于铬镍奥氏体不锈钢 。由于铁素体组织对碳的固溶能力低， 除超低碳钢种外，一般在铁素体组织中均会有一定数量的碳化物析出，影响钢的抗点蚀性能。同时铁素体不锈钢还有铸态晶粒粗大而又不能通过热处理细化、韧脆性转变温度高、相及 475脆性等问题，钢的冲击韧性很低， 不能用于受力较大的耐蚀构件。因此在我国应用不多.铁素体不锈钢的这些问题主要是由间隙原子造成的，其中主要是碳和氮。随着精炼技术发展， 这些问题已可解决。国外多采用 VOD 或 AOD 精炼降低钢的碳量至 0.03%甚至 0.01%以下，并用加钛或铌稳定化的方法固定多余碳，消除了碳化物析出降低耐蚀性的问题。同时通过精炼后钢中的氮量也降至极低， 避免了碳、氮在晶界的偏聚造成的脆性，钢的韧性可以达到很高水平。这样铁素体不锈钢就有很广阔的应用前景。53.3. 奥氏体-铁素体双相不锈钢奥氏体-铁素体双相不锈钢是指在奥氏体基体中存在一定量的铁素体组织的一类不锈钢。双相不锈钢有以下三个显著特点 :a)有远高于奥氏体不锈钢的屈服强度 ， 性能可以通过改变组织中的铁素体量加以调节。有文献报道了国外一种 Zeron 牌号 (C 0.03%、24%26% Cr、5%8%Mo、3%4%Ni、0.2%0.3%N、0.5 %1% Cu、0.5%1%W)的铸造双相不锈钢与铸造奥氏体不锈钢 CF-8M 及相对应的变形合金AISI316 的力学性能对比屈 服强度约为奥氏体钢的 2 倍。b)有良好抗蚀能力，特别是抗应力腐蚀开裂能力超过奥氏体不锈钢能力超过奥氏体不锈钢 。c)双相不锈钢含镍量较低，可使用一定量氮代替镍，成本上有较大优势 。双相不锈钢有铬镍型和 铬锰氮型两大类。 我国铸造双相钢有 两个牌号 ， 即ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N 和 ZG1Cr18Mn13Mo2CuN，均为节镍的铬锰氮型 。与国外相比 ， 一是碳量较高影响耐蚀性能； 二是锰量较高影响工艺性能。我国铸造双相钢成本较低 ， 性能方面有差距 。应在积极扩大铸造双相不锈钢应用的同时 ， 大力发展性能更高的低碳铬镍型双相钢。双相不锈钢具有比奥氏体不锈钢更高的力学性能，有优良耐蚀性，特别是抗应力腐蚀开裂能力。双相不锈钢含镍量低于奥氏体不锈钢，生产成本上有较大优势。因此，双相不锈钢是近年研究发展最快的钢种之一。在双相不锈钢中，含氮双相不锈钢的发展有特殊意义。氮不仅是强奥氏体形成元素，在不锈钢中加入少量氮可取代大量昂贵的镍，而且氮作为合金元素， 既可提高不锈钢的强度，改善疲劳、蠕变性能，又可明显提高不锈钢耐蚀性，尤其是耐点蚀和缝隙腐蚀性能。我国在发展含氮不锈钢方面有很好基础，近年在双相不锈钢方面的研究也较活跃，性能优良且价格低的含氮双相不锈钢的应用会越来越多。53.4. 含氮双向不锈钢的特点：双相不锈钢已构成一个钢类，表现为铁素体-奥氏体双相组织，两相中的铬含量均超过 13%且铁素体和奥氏体的体积分数大体相当。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢的优势为高的机械性能(固溶强化，晶粒细化，沉淀硬化)，优良的耐应力腐蚀和点腐蚀性能以及较低的价格(镍含量低)，特别是通过降低碳含量和增加氮含量从而改善了钢的可焊性。由于双相钢的细晶粒组织，在退火状态下其屈服强度为退火奥氏体钢类的 两倍而钢的韧性不会降低。与奥氏体不锈钢相比，双相不锈钢因铁素体在 250 以上和-50以下具有脆性(475脆性，-相脆性 )而不宜使用。目前至少有 4 种不同类型的双相不锈钢:1) 23Cr-4Ni- 0.10N 类低价不含铝双相不锈钢，替代 304 和 316 奥氏体不 锈钢；PRE 值(抗点蚀当量)约 25；2) 22Cr-5Ni-3Mo-0.17 型双相不锈钢，耐蚀性介于 316 奥氏体不锈钢和 6%MoN 超级奥体钢之间，PRE 值约 35；3) 含不同铝和氮(有时加铜和钨)的 25%Cr 双相不锈钢，PRE 值为 30-39；4) 25Cr-7Ni-3.7Mo-0.27N 型超级双相不锈钢，PRE 值40。64. 3A 钢的化学成分及力学性能4.1 双相不锈钢组织结构通常是由铁素体与奥氏体构成，其最大的优势在于将铁素体不锈钢与奥氏体不锈钢疼特征汇聚一体。其强度高、塑性、抗腐蚀性以及韧性处于较高层次上，易于焊接。本次设计采用的材料为 3A 钢，其化学成分见表 4-1。7表 4-13A 钢的化学成分牌号CMnPSSiNiCrMoN3A0.0610.040.0414.0-6.024-271.75-2.50.15-0.254.2 力学性能主要是由 50%铁素体和 50%的奥氏体组成，使其兼具奥氏体不锈钢与铁素体不锈钢的双重特性，具有优良的综合性能。2205 钢强度是普通奥氏体不锈钢的 2 倍， 疲劳强度及耐腐蚀性均优于奥氏体不锈钢。其韧性、耐晶间腐蚀性能和良好的焊接性能亦优于铁素体不锈钢。84.3 奥氏体不锈钢的铸造性能1) 流动性差，易产生冷隔由于钢液含铬量高，在浇注过程中易生成氧化铬夹杂物而使流动性降低。2) 体收缩大，易产生缩孔缩松为了使铸件组织致密，应力求使铸件进行顺序凝固，镍铬不锈钢铸件的冒口尺寸应比碳钢铸件大 20%30%。3) 易产生热裂镍铬钢的线收缩率大，而且钢的高温强度低，因此铸件易因收缩受阻而产生热裂。为防止热裂，应加强铸型和型芯的容让性。4) 易产生热粘砂由于钢液温度高，易产生热粘砂。为了保证铸件表面质量，可采用耐火度高的涂料，如铬矿粉涂料、镁砂粉涂料、锆砂粉涂料等来涂刷铸型和型芯的表面。95. 热处理对 2205 双相不锈钢力学性能的影响1)对固溶处理后的 2205 双相不锈钢焊接接头在 850进行时效处理，母材区、焊缝区和热影响区均有。相沿铁素体与奥氏体晶界析出，随着时效时间的延长，相向铁素体一侧长大，其数量明显增多；其中，焊缝区对相的析出过程最为敏感， 其硬度增加量较母材区大。2)l 050固溶保温 60 分钟水冷至室温后，2205 双相不锈钢焊接接头拉伸性能良好；在 850时效，随着时效时间的延长，抗拉强度有所提高，但伸长率和断面收缩率显著下降。3)固溶处理后焊缝区的冲击吸收功随时效时问的延长显著下降，材料的冲击韧度严重恶化，这主要由于沿晶界析出脆性。相所致，冲击断口形貌分析也证明了焊缝区脆性断裂的特征。106. 奥氏体不锈钢的酸洗和钝化6.1. 酸洗、钝化的目的受高温和氧化性气氛的影响，奥氏体不锈钢钢板在热轧、固溶处理等工序加工过程中，其表面会产生连续、致密、与基体附着力较强的黑色氧化铁皮。氧化铁皮的化学组成比较复杂，主要有 FeO、Fe203、Fe3O4、Cr2O3、NiO、SiO2 和难溶的 FeOCr2O3、NiOFe2O3 等。氧化铁皮的存在不但影响钢板表面的装饰性外观，而且会加快钢板表面的电化学腐蚀，影响不锈钢板的防腐性能，因此氧化铁皮必须在产品出厂交付前必须进行有效清除。而酸洗钝化处理作为目前奥氏体不锈钢板规模生产最经济、最有效、成本最低廉的去除氧