ZA400-560泵體成形工藝設計含6張CAD圖.zip

ZA400-560泵體成形工藝設計含6張CAD圖.zip,ZA400,560,成形,工藝,設計,CAD 任務書論文(設計)題目：ZA400-560泵體成形工藝設計工作日期：2017年12月17日 2018年05月30日1.選題依據:1. 泵是一種常見的化工設備，是整個循環(huán)系統(tǒng)的動力源，泵體是泵的重要組成部分。本泵體采用液態(tài)金屬成形工藝，泵體的質量直接影響泵的性能，因此泵體的成形是十分重要的環(huán)節(jié)。本設計是實際項目，目前中國正在走重化工的道路，大連是化工設備制造基地，此設計對幫助學生以后就業(yè)具有重要意義。2.ZA400-560泵泵是單級泵，對泵體承載能力要求較高，為了保證泵體的質量，在生 產前必須做出工藝設計。2.論文要求(設計參數):1.了解3A鋼材料的力學性能及鑄造性能.2.對泵體零件進行結構分析.3.鑄造工藝及鑄造參數的制定.4.泵體毛坯的熱處理5.泵體質量檢測3.個人工作重點:1.鑄造工藝的制定,包括分型面,澆注位置的選擇,澆注系統(tǒng),冒口的設計.2.畫出上下模型圖.3.毛坯的熱處理工藝。4.時間安排及應完成的工作:第1周：查閱文獻，至少15篇，其中兩篇是英文文獻。 第2周：撰寫開題報告。第3周：撰寫文獻綜述，是開題報告中重要的一部分。 第4周：修改開題報告和文獻綜述。第5周：到工廠參觀實習。第6周：對零件圖進行結構分析，零件圖是否有需要修改的地方。第7周：對3A鋼的耐腐蝕性能、鑄造性能、熱處理特點要進行全面的了解。第8周：進行鑄造工藝的設計，重點分型面和澆注位置的確定，以及機械加工余量的選取。第9周：冒口的設計、澆注系統(tǒng)的設計。第10周：熱處理工藝的確定。第11周：完成所有的圖紙。第12周：翻譯外文資料。第13周：撰寫論文和修改論文。第14周：做PPT準備答辯。第15周：答辯，首先自述，后老師提出問題。5.應閱讀的基本文獻:1戴麗萍.大型水泵用泵體的鑄造工藝.中國鑄造裝備與技術 .2013(02)2范建偉,郭代營. 挖泥泵泵體類鑄件鑄造生產工藝J. 熱加工工藝. 2009(15)3 薛冰,陳宗民. 砂型鑄造套筒類鑄件的澆注系統(tǒng)特點J. 中國鑄造裝備與技術. 2006(05)4豐涵; 周曉玉; 劉虎; 宋志剛.特超級雙相不銹鋼的發(fā)展現狀及趨勢.鋼鐵研究學報.2015（04）5江來珠，張偉，王治宇.經濟型雙相不銹鋼的研發(fā)進展.鋼鐵研究學報.2013（04）6 袁壽其； 劉厚林.泵類流體機械研究進展與展望.排灌機械.2007(06)7范宗霖,張翼飛,陳金海. 我國泵行業(yè)的現狀與未來思考J. 水泵技術. 2007(01)8張守偉.RE、C、Cu對CD3MN鑄造雙相不銹鋼組織和性能的影響.哈爾濱理工大學學報.2014（03）9李榮德.鑄造工藝學.北京：機械工業(yè)出版社，201310王文清、李魁盛. 鑄造工藝學. 北京：機械工業(yè)出版社，1998.11陸文華.鑄造合金及熔煉. 北京：機械工業(yè)出版社，1998.12孟倩.鑄造和熱軋高鋁304、316L、310S不銹鋼組織演化及鋁元素作用機制.博士論文。蘭州理工大學2016（04）。13閔正清; 歐家才; 梁承偉; 韓東銳.海水環(huán)境中鑄造雙相不銹鋼的腐蝕行為研究.鑄造.2015（08）指導教師簽字：XX教研室主任意見：同意簽字：XX 2017年12月14日教學指導分委會意見：同意簽字：XX 2017年12月15日 學院公章進度檢查表第-4周工作進展情況在指導老師的指導下，選擇了論文的題目和研究方向，論文題目是ZA400-560泵體成形工藝設計，研究領域是鑄造和熱處理，重點了解3A鋼，在查閱了相關的論文文獻和書籍后，撰寫了開題報告，并在老師的指導下進行了修改，并達到了合格的要求。2018年01月09日指導教師意見開題報告已經完成，文獻綜述論述比較全面，達到要求，同意開題。指導教師(簽字)：XX 2018年01月10日第 3周工作進展情況在老師的帶領下到工廠進行了參觀實習。同時，對泵體的零件結構進行了分析，將設計不合理的地方進行了修改，最后，對本次設計泵體的材料 3A鋼的力學性能、鑄造性能以及熱處理特點通過查閱文獻都進行了系統(tǒng)的 全面的了解和學習。2018年05月15日指導教師意見結構分析時，要結合3A鋼的鑄造性能和工藝性兩個方面進行分析。對不適合的結構要修改。但要滿足零件的功能。指導教師(簽字)：XX 2018年05月18日第 5周工作進展情況這段時間主要的成果是：通過零件圖的結構分析，對鑄件的鑄造工藝參數進行了計算、確定了鑄件的分型面和澆注位置。同時還進行了鑄件的冒口和澆注系統(tǒng)的設計。完成了鑄造工藝圖的繪制。2018年05月15日指導教師意見先確定澆注位置，再確定分形面。一定要把重要的零件重要的部位放在下面。冒口采用模數法，澆注系統(tǒng)要采用開放式澆注系統(tǒng)。指導教師(簽字)：XX 2018年05月18日第 7周工作進展情況通過對泵體材料的性能的學習，對鑄件澆注后所進行的熱處理工藝進行了設計，并繪制芯盒圖和模型圖，將本次設計所要求的圖紙全部繪制完成。2018年05月15日指導教師意見毛坯的熱處理采用固熔化熱處理，模型圖要加收縮率。注意模型圖和芯盒圖的公差標注。指導教師(簽字)：XX 2018年05月18日過程管理評價表評價內容具體要求總分評分工作態(tài)度態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹33遵守紀律自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師,接受指導33開題報告內容詳實，符合規(guī)范要求55任務完成按時、圓滿完成各項工作任務44過程管理評分合計15 過程管 理評語 態(tài)度認真，刻苦努力，作風嚴謹。自覺遵守學校有關規(guī)定，主動聯(lián)系指導教師，接受指導。共完成鑄件零件圖，鑄造工藝圖，模型圖，芯盒圖，零件圖對鑄件結構進行充分分析，鑄造工藝圖確定了澆注位置、分型面以及相關的鑄造工藝參數，圖紙準確合理，且工作量飽滿。冒口計算采用模數法，計算合理，形狀和尺寸準確，澆注系統(tǒng)采用開放式澆注系統(tǒng)，對各個單元進行了計算，計算準確合理，設計說明書內容詳實，符合規(guī)范要求。按時、圓滿完成各項工作任務指導教師簽字:XX日期:2018-05-21指導教師評價表評價內容具體要求總分評分選題質量符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿55能力水平有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力54完成質量文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)109指導教師評分合計18 指導教 師評語 ZA400-560泵體成形工藝設計,符合培養(yǎng)目標要求，此題目是目 前國內公司正生產的項目，有一定的研究價值和實踐意義，對培養(yǎng)學生的實際工作能力能夠起到很大的作用。深度、難度適宜，工作量飽滿。該生有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力。文題相符，概念準確，工藝參數（如機械加工余量，冒口，澆注系統(tǒng)等）計算、圖紙設計等正確合理，結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)范要求。指導教師簽字:XX日期:2018-05-21評閱人評價表評價內容具體要求總分評分選題質量符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿55能力水平有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力54完成質量文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)109評閱人評分合計18 評閱人 評語 該學生的本次設計為ZA400-500甭提成型工藝設計,工作量飽滿，具有很好實踐意義。學生在畢業(yè)設計中態(tài)度認真,積極努力。泵 體構造比較復雜，要求對泵體的具體構造了解詳細 ，從而確定了泵體的具體工藝參數。該學生工藝圖繪制規(guī)范，尺寸參數詳實，表明該學生的基本功扎實，并按計劃完成所有工作。在設計上具有創(chuàng)新精神，在論文的整體框架結構上合理，對制圖軟件的掌握與運用嫻熟。對文獻的閱讀及引用合理。因此本次成績總體表現屬于良優(yōu)秀。評閱人簽字：XX評閱人工作單位：機械工程學院日期：2018-05-21答辯紀錄 學生姓名：XX專業(yè)班級：XX 畢業(yè)論文(設計)題目： ZA400-560泵體成形工藝設計答辯時間：2018年05月22日 時 分 時 分答辯委員會(答 主任委員(組長)： XX辯小組)成員委員(組員)：XXX答辯委員會(答辯小組)提出的問題和答辯情況問題1：1、泵體的設計改進的方面？回 答： 答：對泵體的壁厚進行了適當的調整，使其更適合鑄造。問題2：2、為什么選用樹脂砂？回 答： 答: 因為樹脂砂可使鑄件表面質量、尺寸精度高、不需要烘干；潰散性好，容易落砂、清理，大大減輕了勞動強度。問題3：3、3A鋼的介紹回 答： 答：3A鋼屬于含N雙相不銹鋼，其牌號為25Cr5NiMoN,腐蝕性較其它奧氏體不銹鋼都相對較好。問題4：4、采用什么樣的凝固方式？回 答： 答：順序凝固的方式進行凝固。問題5：5、為什么采用這種凝固方式？回 答： 答：為了能夠更好的補縮金屬液。問題6：6、加冒口的作用：回 答： 因為鑄型中的金屬液在凝固的過程中會出現收縮，所以需要補縮金屬液，冒口的作用是為了更好的補縮金屬液。問題7：7、ZA400-560的介紹回 答： 答：ZA是國外一家企業(yè)的牌號，400是葉輪的出口直徑，560是泵體的出口直徑。問題8：8、模數的介紹回 答： 答：鑄件被補縮部位的體積與散熱表面積的比值稱為模數，實際代表鑄件的冷卻速度。問題9：9、采用什么樣的澆注系統(tǒng)，為什么？回 答： 答：采用開放式澆注系統(tǒng)。因為開放式澆注系統(tǒng)進入型腔時金屬液流速較小，充型平穩(wěn)，沖擊力小，金屬氧化輕。問題 10：9、采用什么樣的澆注系統(tǒng)，為什么？回 答： 答：采用開放式澆注系統(tǒng)。因為開放式澆注系統(tǒng)進入型腔時金屬液流速較小，充型平穩(wěn)，沖擊力小，金屬氧化輕。記錄人： 2018年05月22日答辯委員會評價表評價內容具體要求總分評分自述總結思路清晰,語言表達準確,概念清楚,論點正確,分析歸納合理109答辯過程能夠正確回答所提出的問題,基本概念清楚,有理論根據109選題質量符合培養(yǎng)目標要求,有一定的研究價值和實踐意義,有一定的開拓性、創(chuàng)新性,深度、難度適宜,工作量飽滿54完成質量文題相符,概念準確,分析、論證、計算、設計、實驗等正確合理,結論明確；論文結構、撰寫格式、圖表等符合基本規(guī)109能力水平有較強的綜合運用知識能力、科研方法運用能力、中文表達與外語應用能力、文獻資料檢索能力、計算機應用能力109答辯委員會評分合計40 答辯委員會評語 XX同學在畢業(yè)設計工作期間，工作刻苦努力，態(tài)度認真，能夠遵守各項紀律，表現出色。 能按時、全面、獨立地完成與畢業(yè)設計有關各環(huán)節(jié)的工作，表現出較強的綜合分析問題和解決問題的能力。 論文立論正確，理論分析透徹，解決問題方案恰當，結論正確，并有一定的創(chuàng)新性，有較高的學術水平或實用價值。 論文使用的概念正確，語言表達準確，結構嚴謹，條理清楚，邏輯性強。 論文中使用的圖表，設計中的圖紙在書寫和制作時，能夠嚴格執(zhí)行國家相關標準。 具有較強的獨立查閱文獻資料及外語應用能力，原始數據搜集得當，實驗或計算結論準確可靠。 答辯過程中，能簡明和正確地闡述論文（設計）的主要內容，思路清晰，論點正確?；卮饐栴}準確、深入，有自己的見解，有較強的應變力及語言表達能力。 答辯成績： 40答辯委員會主任： XX成績評定 項目分類成績評定過程管理評分15指導教師評分18評閱人評分18答辯委員會評分40總分91成績等級A成績等級按“A、B、C、D、F”記載成績審核人簽章： XX學院審核人簽章： XX一、選題依據 1、研究領域 鑄造、熱處理 2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值 泵是輸送流體或使流體增壓的機械。它將原動機的機械能或其他外部能量傳送給液體，使液體能量增加。泵作為水處理過程中的動力設備，扮演著污水的提升、輸送以及藥劑計量的工作，其重要性不言而喻，在一些關鍵環(huán)節(jié)的泵設備一旦出現問題， 都會牽一發(fā)而動全身，所以具有重要意義。而泵體是泵的重要組成部分，是影響泵的質量的重要因素。所以對于泵體的設計是非常有意義的。 從泵的性能范圍看，巨型泵的流量每小時可達幾十萬立方米以上，而微型泵的流量每小時則在幾十毫升以下；泵的壓力可從常壓到高達 19.61Mpa(200kgf/cm2)以上； 被輸送液體的溫度最低達-200 攝氏度以下，最高可達 800 攝氏度以上。泵輸送液體的種類繁多，諸如輸送水（清水、污水等）、油液、酸堿液、懸浮液、和液態(tài)金屬等。而泵體是泵的重要零件，是決定泵性能的關鍵因素，因此其應用價值非常的大。 3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢 3.1 鑄造的發(fā)展概況 現如今我國鑄造業(yè)的專業(yè)化生產已初具規(guī)模。如今已經形成了一批頗具特色的專業(yè)化鑄造生產企業(yè)。這些企業(yè)主要包括:高緊實度造型+先進制芯+雙聯(lián)熔煉的發(fā)動機鑄件鑄造企業(yè)；大批量機械化生產的剎車轂、制動盤、排氣管等汽車鑄件廠；樹脂自硬砂為主體的機床、箱體、風電等大型鑄件生產廠；V 法工藝為主體的鑄造廠和消失模鑄造廠；金屬型或金屬型覆砂為主的曲軸、磨球生產廠；硅溶膠或硅酸乙脂為粘結劑的高檔熔模精密鑄造廠；水玻璃為粘結劑的普通鋼件精鑄廠；離心球鐵鑄管廠和離心灰鐵鑄管廠；有色合金砂鑄壓(高/低/差)鑄廠等等。 從歷史悠久的鑄造技術發(fā)展到今天的現代鑄造技術或液態(tài)凝固成形技術這不僅與金屬與合金的結晶與凝固理論研究的深入和發(fā)展、各種凝固技術的不斷的出現和提高、計算機技術的應用等有關，而且還與化學工業(yè)、機械制造業(yè)、制造方法和技術的發(fā)展密切相關。 1）凝固理論的發(fā)展結晶與凝固是鑄件形成過程的核心，它決定著鑄件的組織和缺陷的形成，也決定了鑄件的性能和質量。近 30 年來，借助于物理化學、金屬學、非平籬熱力學與動力學、高等數學和計算數學，從傳熱、傳質和固液界面幾個方面進行研究，使金屬凝固理論有了很大的發(fā)展，這不僅使人們對許多條件下的凝固過程和組織特征有了深入的認識，而且促使了許多凝固技術和液態(tài)凝固成形方法的提出、發(fā)展和生產應用。例如凝固理論已建立了鑄件冷卻速度和品粒度以及晶粒度與鑄件力學性能之間的一些函數關系，從而為控制鑄造工藝參數和鑄件力學性能提供了依據。 2）凝固技術的發(fā)展控制凝固過程是開發(fā)新型材料和提高鑄件質量的重要途徑。其中主要的方法有：順序凝固技術、快速凝固技術、復合材料的獲得、半固態(tài)金屬鑄造成形技術等等。 3.2 泵的發(fā)展概況 1）國內泵業(yè)的發(fā)展趨勢 國內泵業(yè)迄今尚未形成真正的品牌優(yōu)勢。泵業(yè)的發(fā)展主要還是依靠國內強勁的需求。由于未來幾年國內需求旺盛，因此，國內泵業(yè)有發(fā)展的空間。但競爭激烈，包括和國外泵業(yè)競爭。 由于國內泵業(yè)比較優(yōu)勢的逐漸喪失，以及出口條件的劣化，泵的出口預計會受到打壓。 預計泵的產品會多元化，配套能力會進一步提高。由于國內鼓勵國產化新品的政策首次由政府單綱，預計由國內研制急需的高端泵會得到強勁的推動。一些新的產品，如節(jié)能環(huán)保電磁熱泵等會在政策的指引下得到推廣應用。 泵16的設計水平會和先進的制造技術在大型的泵制造廠進一步得到提升，兩項技術的結合會給泵制造廠帶來質的飛躍。 前面說過，國內泵業(yè)競爭加劇，這樣就導致一些不上規(guī)模的泵制造企業(yè)和技術跟不上要求的企業(yè)會被逐漸淘汰。 2）國內泵產品的進展和差距 （1）國內泵產品的進展由于近些年內需擴充所需，國內泵業(yè)獲得了一定發(fā)空間，泵產品由此取得一些新的進展，表現在流程泵的品種和規(guī)格增多；一些依靠引進技術生產的流程泵多已系列化，部分老產品也在吸收引進技術的基礎上有所改進。低比轉數的小流量高揚程泵、耐腐蝕泵以及無密封泵均擴大了供貨的空間。特別是關鍵的流程泵和大型水泵，如石化行業(yè)用的加氫進料泵、輻射爐進料泵、立式和臥式高速泵、低溫泵等等許多高端泵，經過制造廠和用戶的不懈努力都相繼研制成功并應用。此外， 有些泵制造廠可根據用戶要求提供自動監(jiān)測和控制技術，以保證關鍵部位泵安全、可靠地在高效區(qū)運行。據統(tǒng)計，目前國產泵可以滿足國內需要的 85，但仍有一些急需的高端泵需要進口。 （2）與國外產品的差距盡管我國的泵制造業(yè)取得不小的成績，但也應看到與國外產品相比還存在一定的差距。相當數量的國產泵效率比發(fā)達國家產品低 5%10%?？傮w看，國產泵的品種與規(guī)格仍然偏少，產品型譜規(guī)格跨度偏大，增加了泵的選擇難度， 某些時候不得不加大了泵的余量，直接導致了無功耗的增加。 有些泵質量不穩(wěn)定。產品改進、開發(fā)、換代的速度比較慢，跟不上裝置大型化的步伐和實際的需要，如千萬噸級煉油廠需要的流量達 1000 立方米每小時以上的原油進料泵及初餾塔底、常壓塔底、減壓塔底等關鍵部位泵；PX 裝置需要的高溫、高揚程、大流量泵；乙烯裝需要的急冷油泵、急冷水泵、大流量泵；常輸管線需要的高效管道輸油泵以及大型空分裝置的大流量、低壓頭、低溫液體泵等。 總之，我們希望一般泵產品要做精；高端的、急需的泵產品要有專業(yè)的制造廠或專業(yè)部門不斷地對需求和產品進行研究并付諸行動。 二、論文（設計）研究的內容 1.重點解決的問題 1) 鑄造工藝的制定和熱處理。 2) 畫出上下模型圖。 3) 毛坯的熱處理工藝。 2.擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路） 1) 了解 3A 鋼材料的力學性能及鑄造性能。 2) 對泵體零件進行結構分析。 3) 鑄造工藝及鑄造參數的制定。 4) 泵體毛坯的熱處理。 5) 泵體質量檢測。 3.本論文（設計）預期取得的成果 1) 繪制鑄造工藝圖。 2) 外文翻譯。 3) 撰寫論文。 三、論文（設計）工作安排 1.擬采用的主要研究方法（技術路線或設計參數） 1) 零件結構分析。 2) 鑄造參數的選擇。 3) 熱處理方案的選擇。2.論文（設計）進度計劃 第 1 周：查閱文獻，至少 15 篇，其中兩篇是英文文獻。 第 2 周：撰寫開題報告。 第 3 周：撰寫文獻綜述，是開題報告中重要的一部分。 第 4 周：修改開題報告和文獻綜述。 第 5 周：到工廠參觀實習。 第 6 周：對零件圖進行結構分析，零件圖是否有需要修改的地方。 第 7 周：對 3A 鋼的耐腐蝕性能、鑄造性能、熱處理特點要進行全面的了解。第 8 周：進行鑄造工藝的設計，重點分型面和澆注位置的確定，以及機械加工余量的選取。 第 9 周：冒口的設計、澆注系統(tǒng)的設計。 第 10 周：熱處理工藝的確定。 第 11 周：完成所有的圖紙。 第 12 周：翻譯外文資料。 第 13 周：撰寫論文和修改論文。第 14 周：做 PPT 準備答辯。 第 15 周：答辯，首先自述，后老師提出問題。 四、 需要閱讀的參考文獻 1袁壽其,劉厚林.泵類流體機械研究進展與展望J.排灌機械,2007(06):46-51. 2曲亮.淺談化工離心泵的日常維護管理J.石化技術,2017,24(11):260. 3李榮德,米國發(fā).鑄造工藝學M.機械工業(yè)出社版，2013.7 4阮于珍.核電廠材料M.原子能出版社，2010.12.01 5 段漢橋 , 魏伯康, 林漢同 . 我國 鑄 造不銹 鋼 應 用 現狀 及 發(fā)展 趨 勢 J. 鑄造 ,2002(05):268-272. 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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：文獻綜述文獻綜述1. 泵體的概述1.1. 泵的概念泵是把原動機的機械能轉化為液體能量的機械，由泵體、葉輪、泵蓋三部分組成。廣泛應用于國民經濟的各個領域 ，無論是航空航天、核電站、核潛艇，還是農業(yè)排灌、城市供水、石油、化工、火力發(fā)電等國家建設各個方面都離不開各種類型的泵。據統(tǒng)計，泵的耗電量約占全國總發(fā)電量的 20%，其耗油量約占全國總油耗的 5%，它是僅次于電機的應用最為廣泛的通用機械。11.2. 泵的用途化工和石油部門的生產中，原料、半成品和成品大多是液體，而將原料制成半成品和成品，需要經過復雜的工藝過程，泵在這些過程中起到了輸送液體和提供化學反應的壓力流量的作用，此外，在很多裝置中還用泵來調節(jié)溫度。在農業(yè)生產中，泵是主要的排灌機械。我國農村幅員廣闊，每年農村都需要大量的泵，一般來說農用泵占泵總產量一半以上。在礦業(yè)和冶金工業(yè)中，泵也是使用最多的設備。礦井需要用泵排水，在選礦、冶煉和軋制過程中，需用泵來供水等。在電力部門，核電站需要核主泵、二級泵、三級泵、熱電廠需要大量的鍋爐給水泵、冷凝水泵、油氣混輸泵、循環(huán)水泵和灰渣泵等。在國防建設中，飛機襟翼、尾舵和起落架的調節(jié)、軍艦和坦克炮塔的轉動、潛艇的沉浮等都需要用泵。高壓和有放射性的液體，有的還要求泵無任何泄漏等?？傊瑹o論是飛機、火箭、坦克、潛艇、還是鉆井、采礦、火車、船舶，或者是日常的生活，到處都需要用泵，到處都有泵在運行。正是這樣，所以把泵列為通用機械，它是機械工業(yè)中的一類主要產品。1.3. 離心泵的原理離心泵的工作原理就是利用泵軸轉動產生的離心力作用，表現在實際運轉上就是經電機帶動泵軸轉動，驅動葉輪工作，產生離心力，物料在葉輪內受到離心力的作用，產生動能，在葉輪出口具有一定的速度，經泵體出口流向管道出口進而實現輸送液體的目的。液體經泵體排出，使得葉輪人口處形成負壓，在壓力差的作用下液體物料源源不斷的被泵體排出，實現物料的連續(xù)輸送。22. 鑄造概述鑄造的優(yōu)點1)適用范圍廣。鑄件方法幾乎不受零件結構、尺寸大小和復雜程度的限制，適用范圍非常廣泛，可以鑄造壁厚從幾毫米到幾米、長度從幾毫米到十幾米、質量從幾克到幾十噸的各種合金鑄件。2)不受金屬和合金種類限制。鑄件可以生產鑄鋼、鑄鐵以及各種鋁合金、銅合金、鋅合金、鎂合金及鈦合金等鑄件。對于脆性合金的成形，鑄件是唯一可行、不可替代的加工方法。3)鑄件精度高。一般而言，鑄件比鍛件、焊接件尺寸精度高4)成本廉價。鑄件在一般機器生產中約占總重量的40%80%，而成本只占機器總成本的25%30%。33. 奧氏體不銹鋼和鐵素體不銹鋼的性能3.1. 奧氏體不銹鋼的性能奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能，良好的工藝性能和焊接性能。一般在固溶狀態(tài)下使用。奧氏體不銹鋼是單相固溶體，不能熱處理強化，熱處理的主要目的是為了增強鋼的耐蝕性，提高這類鋼力學性能的有效方法是冷加工。1)拉伸性能a)奧氏體不銹鋼的屈服強度比較低，一般用冷加工強化的方法來增強其機械強度， 任性依然可以滿足要求?？梢圆捎?0%20%的冷加工量，有時為了防止應力腐蝕， 冷加工量限制在10%以內。b)奧氏體不銹鋼的高溫強度比較好2)腐蝕性能總的來說，奧氏體不銹鋼具有良好的耐腐蝕性能。不受硝酸、濃硫酸及磷酸等類的腐蝕。與鐵素體鋼相比，耐腐蝕性能有很大的提高，因此壓力容器在與高溫水接觸的部位都要堆焊奧氏體不銹鋼，以防止腐蝕。但奧氏體不銹鋼在壓水堆條件下應用，還是有晶間腐蝕、應力腐蝕的傾向。43.2. 鐵素體不銹鋼的性能鐵素體不銹鋼含鉻量一般為 12%30%， 含碳量大多低于0.12%。在高鉻 (Cr16%)鐵素體不銹鋼中常含有1%4%的鉬， 以改善耐非氧化性介質和耐點蝕、縫隙腐蝕等性能。我國鐵素體不銹鋼的牌號為 ZG1Cr17 和 ZG1Cr19Mo2。鐵素體不銹鋼具有良好的耐蝕性能， 特別是對氧化性介質。鐵素體不銹鋼鉻含量較高而鎳當量較低 ， 成本上低于鉻鎳奧氏體不銹鋼 。由于鐵素體組織對碳的固溶能力低， 除超低碳鋼種外，一般在鐵素體組織中均會有一定數量的碳化物析出，影響鋼的抗點蝕性能。同時鐵素體不銹鋼還有鑄態(tài)晶粒粗大而又不能通過熱處理細化、韌脆性轉變溫度高、相及 475脆性等問題，鋼的沖擊韌性很低， 不能用于受力較大的耐蝕構件。因此在我國應用不多.鐵素體不銹鋼的這些問題主要是由間隙原子造成的，其中主要是碳和氮。隨著精煉技術發(fā)展， 這些問題已可解決。國外多采用 VOD 或 AOD 精煉降低鋼的碳量至 0.03%甚至 0.01%以下，并用加鈦或鈮穩(wěn)定化的方法固定多余碳，消除了碳化物析出降低耐蝕性的問題。同時通過精煉后鋼中的氮量也降至極低， 避免了碳、氮在晶界的偏聚造成的脆性，鋼的韌性可以達到很高水平。這樣鐵素體不銹鋼就有很廣闊的應用前景。53.3. 奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼奧氏體-鐵素體雙相不銹鋼是指在奧氏體基體中存在一定量的鐵素體組織的一類不銹鋼。雙相不銹鋼有以下三個顯著特點 :a)有遠高于奧氏體不銹鋼的屈服強度 ， 性能可以通過改變組織中的鐵素體量加以調節(jié)。有文獻報道了國外一種 Zeron 牌號 (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)的鑄造雙相不銹鋼與鑄造奧氏體不銹鋼 CF-8M 及相對應的變形合金AISI316 的力學性能對比屈 服強度約為奧氏體鋼的 2 倍。b)有良好抗蝕能力，特別是抗應力腐蝕開裂能力超過奧氏體不銹鋼能力超過奧氏體不銹鋼 。c)雙相不銹鋼含鎳量較低，可使用一定量氮代替鎳，成本上有較大優(yōu)勢 。雙相不銹鋼有鉻鎳型和 鉻錳氮型兩大類。 我國鑄造雙相鋼有 兩個牌號 ， 即ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N 和 ZG1Cr18Mn13Mo2CuN，均為節(jié)鎳的鉻錳氮型 。與國外相比 ， 一是碳量較高影響耐蝕性能； 二是錳量較高影響工藝性能。我國鑄造雙相鋼成本較低 ， 性能方面有差距 。應在積極擴大鑄造雙相不銹鋼應用的同時 ， 大力發(fā)展性能更高的低碳鉻鎳型雙相鋼。雙相不銹鋼具有比奧氏體不銹鋼更高的力學性能，有優(yōu)良耐蝕性，特別是抗應力腐蝕開裂能力。雙相不銹鋼含鎳量低于奧氏體不銹鋼，生產成本上有較大優(yōu)勢。因此，雙相不銹鋼是近年研究發(fā)展最快的鋼種之一。在雙相不銹鋼中，含氮雙相不銹鋼的發(fā)展有特殊意義。氮不僅是強奧氏體形成元素，在不銹鋼中加入少量氮可取代大量昂貴的鎳，而且氮作為合金元素， 既可提高不銹鋼的強度，改善疲勞、蠕變性能，又可明顯提高不銹鋼耐蝕性，尤其是耐點蝕和縫隙腐蝕性能。我國在發(fā)展含氮不銹鋼方面有很好基礎，近年在雙相不銹鋼方面的研究也較活躍，性能優(yōu)良且價格低的含氮雙相不銹鋼的應用會越來越多。53.4. 含氮雙向不銹鋼的特點：雙相不銹鋼已構成一個鋼類，表現為鐵素體-奧氏體雙相組織，兩相中的鉻含量均超過 13%且鐵素體和奧氏體的體積分數大體相當。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼的優(yōu)勢為高的機械性能(固溶強化，晶粒細化，沉淀硬化)，優(yōu)良的耐應力腐蝕和點腐蝕性能以及較低的價格(鎳含量低)，特別是通過降低碳含量和增加氮含量從而改善了鋼的可焊性。由于雙相鋼的細晶粒組織，在退火狀態(tài)下其屈服強度為退火奧氏體鋼類的 兩倍而鋼的韌性不會降低。與奧氏體不銹鋼相比，雙相不銹鋼因鐵素體在 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 種不同類型的雙相不銹鋼:1) 23Cr-4Ni- 0.10N 類低價不含鋁雙相不銹鋼，替代 304 和 316 奧氏體不 銹鋼；PRE 值(抗點蝕當量)約 25；2) 22Cr-5Ni-3Mo-0.17 型雙相不銹鋼，耐蝕性介于 316 奧氏體不銹鋼和 6%MoN 超級奧體鋼之間，PRE 值約 35；3) 含不同鋁和氮(有時加銅和鎢)的 25%Cr 雙相不銹鋼，PRE 值為 30-39；4) 25Cr-7Ni-3.7Mo-0.27N 型超級雙相不銹鋼，PRE 值40。64. 3A 鋼的化學成分及力學性能4.1 雙相不銹鋼組織結構通常是由鐵素體與奧氏體構成，其最大的優(yōu)勢在于將鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼疼特征匯聚一體。其強度高、塑性、抗腐蝕性以及韌性處于較高層次上，易于焊接。本次設計采用的材料為 3A 鋼，其化學成分見表 4-1。7表 4-13A 鋼的化學成分牌號CMnPSSiNiCrMoN3A0.0610.040.0414.0-6.024-271.75-2.50.15-0.254.2 力學性能主要是由 50%鐵素體和 50%的奧氏體組成，使其兼具奧氏體不銹鋼與鐵素體不銹鋼的雙重特性，具有優(yōu)良的綜合性能。2205 鋼強度是普通奧氏體不銹鋼的 2 倍， 疲勞強度及耐腐蝕性均優(yōu)于奧氏體不銹鋼。其韌性、耐晶間腐蝕性能和良好的焊接性能亦優(yōu)于鐵素體不銹鋼。84.3 奧氏體不銹鋼的鑄造性能1) 流動性差，易產生冷隔由于鋼液含鉻量高，在澆注過程中易生成氧化鉻夾雜物而使流動性降低。2) 體收縮大，易產生縮孔縮松為了使鑄件組織致密，應力求使鑄件進行順序凝固，鎳鉻不銹鋼鑄件的冒口尺寸應比碳鋼鑄件大 20%30%。3) 易產生熱裂鎳鉻鋼的線收縮率大，而且鋼的高溫強度低，因此鑄件易因收縮受阻而產生熱裂。為防止熱裂，應加強鑄型和型芯的容讓性。4) 易產生熱粘砂由于鋼液溫度高，易產生熱粘砂。為了保證鑄件表面質量，可采用耐火度高的涂料，如鉻礦粉涂料、鎂砂粉涂料、鋯砂粉涂料等來涂刷鑄型和型芯的表面。95. 熱處理對 2205 雙相不銹鋼力學性能的影響1)對固溶處理后的 2205 雙相不銹鋼焊接接頭在 850進行時效處理，母材區(qū)、焊縫區(qū)和熱影響區(qū)均有。相沿鐵素體與奧氏體晶界析出，隨著時效時間的延長，相向鐵素體一側長大，其數量明顯增多；其中，焊縫區(qū)對相的析出過程最為敏感， 其硬度增加量較母材區(qū)大。2)l 050固溶保溫 60 分鐘水冷至室溫后，2205 雙相不銹鋼焊接接頭拉伸性能良好；在 850時效，隨著時效時間的延長，抗拉強度有所提高，但伸長率和斷面收縮率顯著下降。3)固溶處理后焊縫區(qū)的沖擊吸收功隨時效時問的延長顯著下降，材料的沖擊韌度嚴重惡化，這主要由于沿晶界析出脆性。相所致，沖擊斷口形貌分析也證明了焊縫區(qū)脆性斷裂的特征。106. 奧氏體不銹鋼的酸洗和鈍化6.1. 酸洗、鈍化的目的受高溫和氧化性氣氛的影響，奧氏體不銹鋼鋼板在熱軋、固溶處理等工序加工過程中，其表面會產生連續(xù)、致密、與基體附著力較強的黑色氧化鐵皮。氧化鐵皮的化學組成比較復雜，主要有 FeO、Fe203、Fe3O4、Cr2O3、NiO、SiO2 和難溶的 FeOCr2O3、NiOFe2O3 等。氧化鐵皮的存在不但影響鋼板表面的裝飾性外觀，而且會加快鋼板表面的電化學腐蝕，影響不銹鋼板的防腐性能，因此氧化鐵皮必須在產品出廠交付前必須進行有效清除。而酸洗鈍化處理作為目前奧氏體不銹鋼板規(guī)模生產最經濟、最有效、成本最低廉的去除氧化鐵皮形成鈍化膜的方法，故通常采用此種方法。116.2. 奧氏體不銹鋼酸洗鈍化的原理金屬經氧化性介質處理，在其表面生成均勻致密的氧化膜，并使腐蝕速度比未處理前有顯著下降的現象稱金屬的化學鈍化。鈍化機理可以用薄膜理論解釋為：鈍化是由于金屬與氧化性介質發(fā)生電化學反應，在金屬表面上生成一層薄而致密、覆蓋性良好、附著力強的氧化物膜層，即“鈍化膜”；鈍化膜獨立存在，通常是氧和金屬的化合物，主要成分為CrO 3 、FeO 與 NiO，它是不銹鋼防腐蝕的基本屏障， 是腐蝕介質擴散的阻擋層，而并不是把金屬與腐蝕介質完全隔開，鈍化膜具有動態(tài)特征，通常在有還原劑（如氯離子）情況下傾向于破壞膜，而在氧化劑（如空氣） 存在時能保持或修復膜。126.3. 酸洗鈍化處理時操作過程1)一般操作過程：先將容器表面用工業(yè)清潔劑刷洗一遍，然后用毛刷等將配置好的酸洗鈍化膏涂抹于設備表面，使其反應一段時間后，用毛刷或鋼絲刷不斷擦洗。對于焊縫處應用里反復擦洗幾遍。待容器表面成白色光亮顏色時，說明鈍化完成， 此時應用流動的清水沖洗設備。2)操作過程中應注意的幾點：前期處理前，油污和焊接飛濺之類的表面缺陷應處理完畢后方可進行酸洗鈍化處理。對于嚴重發(fā)黑的焊道，應用鋼絲刷反復擦洗，確保其光亮。沖洗時，應用抹布等進行刷洗。136.4. 奧氏體不銹鋼清洗鈍化應注意的事項1)清洗鈍化前應去除焊縫及母材表面的飛濺、焊藥、灰塵等。清除油污必要時可采用有機溶劑、堿洗液或中性洗滌液清洗表面，并用清水沖洗干凈。2)酸洗鈍化操作過程中，操作人員必須仔細觀察，認真控制清洗鈍化溫度和時間。溫度低則適當延長處理時間，溫度高則時間縮短。防止達不到酸洗鈍化效果或過酸洗而引起材料表面過腐蝕。涂膏清洗鈍化時，將膏均勻地涂刷于需要酸洗鈍化的表面，一般先涂刷焊縫處，氧化皮較厚處略涂厚些。3)酸洗鈍化后的不銹鋼表面不應有明顯的腐蝕痕跡，顏色應均勻一致，不留斑紋或氧化色。鈍化后要用 A 級除鹽水徹底沖洗設備表面，不留存殘液。酸洗鈍化液及沖洗水中控制的質量分數不大于 25g/g，宜選用去離子水沖洗設備，酸洗鈍化后對鈍化表面需采用一定的保護措施，如選用聚乙烯薄覆蓋或包裹，避免異金屬、非金屬接觸及硬物接觸，禁止焊接或打磨操作。12ZA400-560 泵體成形工藝設計摘要本論文主要內容是 ZA400-560 泵體成形工藝設計。首先講述了當前海內外泵體的發(fā)展趨勢、國內泵體的研究水平與國外的差距以及當前國內鑄造行業(yè)的發(fā)展形式。同時對本次設計泵體的材料進行了了解，本次鑄件的材料為 3A 鋼，屬于雙向不銹鋼材料，其型號相當于國內的 25Cr-5Ni-Mo-N。其次本文對泵體的構造進行了分析，對零件中的不合理結構進行更改，優(yōu)化了泵體的結構。依據泵體的構造，確定了泵體的澆注位置與分型面。同時還計算了泵體的鑄造工藝參數，包括鑄件圓角的選擇、不鑄孔的確定、機械加工余量的等級以及砂芯的設計等。并且本文還對冒口、澆注系統(tǒng)進行了計算和設計： 冒口的設計方法為模數法；澆注系統(tǒng)選擇開放式澆注并以底注的方式進行澆注。在文中對澆注系統(tǒng)的各澆道的尺寸進行了詳細的計算和設計并對鑄造的型砂進行了選擇確定。在進行澆注時將金屬液的溫度設定為 1500。之后按著鑄造工藝圖設計了模型圖和芯盒圖。最后確定了該泵體在澆注成形后所要進行的熱處理方式和熱處理溫度：熱處理為固溶處理，在 1060進行保溫。關鍵詞：3A 鋼；泵體；鑄造；熱處理IAbstractThe main content of this paper is ZA400-560 pump body forming process design. Firstly, the development trend of domestic and overseas pump bodies, the gap between the research level of domestic pump bodies and foreign countries, and the current development mode of the domestic foundry industry are described. At the same time, the materials for the design of the pump body are known at the same time. The material of the current casting is 3A steel is a two-way stainless steel material, and its model is equivalent to domestic 25Cr-5Ni-Mo-N. Secondly, this paper analyzes the structure of the pump body, changes the unreasonable structure in the part, and optimizes the structure of the pump body. According to the structure of the pump body, the pouring position and the parting surface of the pump body were selected. At the same time, the casting process parameters of the pump body were calculated, including the selection of casting fillets, the determination of non-cast holes, the level of machining allowance, and the design of the sand core. In addition, the calculation and design of the riser and gating system are also carried out in this paper. The riser is applied to calculate and design with the modulus method. The gating system is selected for open casting and is poured in a low injection method. In this paper, the size of each runner of the gating system is calculated and designed in detail, and the casting sand is selected and determined. The temperature of the molten metal was set to 1500C at the time of casting. Afterwards, the model diagram and core box diagram were designed according to the casting process diagram. Finally, the heat treatment method and heat treatment temperature of the pump body after casting are determined: the heat treatment method is solution treatment, and the holding temperature is 1060C.Keywords: 3A steel; Pump body; Casting; Heat treatment目錄摘要IAbstractII1 前言11.1 泵的概述11.2 泵的發(fā)展概況11.3 離心泵的原理21.4 鑄造的發(fā)展趨勢21.5 樹脂砂及其優(yōu)缺點31.6 3A 鋼的化學成分及雙相不銹鋼的力學性能32 鑄件的結構分析53 鑄件澆注位置的確定與分型面的選擇64 鑄造工藝參數的確定74.1 機械加工余量及芯頭的設計74.2 鑄件中的最小鑄出孔94.3 鑄造圓角的確定115 澆注系統(tǒng)及冒口的設計135.1 冒口的設計135.2 澆注系統(tǒng)的設計176 模型圖的設計226.1 鑄件模型材料的選用226.2 模型的設計227 芯盒圖的設計257.1 芯盒模型材料的選擇257.2 芯盒模型的設計258 型砂的選用268.1 原砂及粘結劑的選擇268.2 硬化劑的選擇268.3 混砂工藝269 鑄件的熱處理2710結論28參 考 文 獻29附錄 2：外文翻譯30附錄 2：外文原文37致謝43ZA400-560 泵體成形工藝設計1 前言1.1 泵的概述泵是把原動機的機械能轉化為液體能量的機械，由泵體、葉輪、泵蓋三部分組成。廣泛應用于國民經濟的各個領域 ，無論是航空航天、核電站、核潛艇，還是農業(yè)排灌、城市供水、石油、化工、火力發(fā)電等國家建設各個方面都離不開各種類型的泵。據統(tǒng)計， 泵的耗電量約占全國總發(fā)電量的 20%，其耗油量約占全國總油耗的 5%，它是僅次于電機的應用最為廣泛的通用機械1。1.2 泵的發(fā)展概況1.2.1 國內泵業(yè)的發(fā)展趨勢國內泵業(yè)迄今尚未形成真正的品牌優(yōu)勢。泵業(yè)的發(fā)展主要還是依靠國內強勁的需求。由于未來幾年國內需求旺盛，因此，國內泵業(yè)有發(fā)展的空間。但競爭激烈，包括和國外 泵業(yè)競爭。由于國內泵業(yè)比較優(yōu)勢的逐漸喪失，以及出口條件的劣化，泵的出口預計會 受到打壓。預計泵的產品會多元化，配套能力會進一步提高。由于國內鼓勵國產化新品 的政策首次由政府單綱，預計由國內研制急需的高端泵會得到強勁的推動。一些新的產 品，如節(jié)能環(huán)保電磁熱泵等會在政策的指引下得到推廣應用。泵的設計水平會和先進的 制造技術在大型的泵制造廠進一步得到提升，兩項技術的結合會給泵制造廠帶來質的飛 躍。前面說過，國內泵業(yè)競爭加劇，這樣就導致一些不上規(guī)模的泵制造企業(yè)和技術跟不 上要求的企業(yè)會被逐漸淘汰。1.2.2 國內泵產品的進展和差距（1）國內泵產品的進展由于近些年內需擴充所需，國內泵業(yè)獲得了一定發(fā)空間， 泵產品由此取得一些新的進展，表現在流程泵的品種和規(guī)格增多，一些依靠引進技術生產的流程泵多已系列化，部分老產品也在吸收引進技術的基礎上有所改進。低比轉數的小流量高揚程泵、耐腐蝕泵以及無密封泵均擴大了供貨的空間。特別是關鍵的流程泵和大型水泵，如石化行業(yè)用的加氫進料泵、輻射爐進料泵、立式和臥式高速泵、低溫泵等等許多高端泵，經過制造廠和用戶的不懈努力都相繼研制成功并應用。此外，有些泵制造廠可根據用戶要求提供自動監(jiān)測和控制技術，以保證關鍵部位泵安全、可靠地在高效區(qū)運行。據統(tǒng)計，目前國產泵可以滿足國內需要的 85，但仍有一些急需的高端泵需要進口。（2）盡管我國的泵制造業(yè)取得不小的成績，但也應看到與國外產品相比還存在一定的差距。相當數量的國產泵效率比發(fā)達國家產品低 5%10%?？傮w看，國產泵的品種31與規(guī)格仍然偏少，產品型譜規(guī)格跨度偏大，增加了泵的選擇難度，某些時候不得不加大了泵的余量，直接導致了無功耗的增加。有些泵質量不穩(wěn)定。產品改進、開發(fā)、換代的速度比較慢，跟不上裝置大型化的步伐和實際的需要，如千萬噸級煉油廠需要的流量達1000 立方米每小時以上的原油進料泵及初餾塔底、常壓塔底、減壓塔底等關鍵部位泵，PX 裝置需要的高溫、高揚程、大流量泵；乙烯裝需要的急冷油泵、急冷水泵、大流量泵，常輸管線需要的高效管道輸油泵以及大型空分裝置的大流量、低壓頭、低溫液體泵等。 總之，我們希望一般泵產品要做精。高端的、急需的泵產品要有專業(yè)的制造廠或專業(yè)部門不斷地對需求和產品進行研究并付諸行動。1.3 離心泵的原理離心泵的工作原理就是利用泵軸轉動產生的離心力作用，表現在實際運轉上就是經電機帶動泵軸轉動，驅動葉輪工作，產生離心力，物料在葉輪內受到離心力的作用，產生動能，在葉輪出口具有一定的速度，經泵體出口流向管道出口進而實現輸送液體的目的，液體經泵體排出，使得葉輪人口處形成負壓，在壓力差的作用下液體物料源源不斷的被泵體排出，實現物料的連續(xù)2。1.4 鑄造的發(fā)展趨勢現如今我國鑄造業(yè)的專業(yè)化生產已初具規(guī)模。如今已經形成了一批頗具特色的專業(yè)化鑄造生產企業(yè)。這些企業(yè)主要包括:高緊實度造型+先進制芯+雙聯(lián)熔煉的發(fā)動機鑄件鑄造企業(yè)，大批量機械化生產的剎車轂、制動盤、排氣管等汽車鑄件廠，樹脂自硬砂為主體的機床、箱體、風電等大型鑄件生產廠，V 法工藝為主體的鑄造廠和消失模鑄造廠， 金屬型或金屬型覆砂為主的曲軸、磨球生產廠，硅溶膠或硅酸乙脂為粘結劑的高檔熔模精密鑄造廠，水玻璃為粘結劑的普通鋼件精鑄廠，離心球鐵鑄管廠和離心灰鐵鑄管廠， 有色合金砂鑄壓(高/低/差)鑄廠等等。從歷史悠久的鑄造技術發(fā)展到今天的現代鑄造技術或液態(tài)凝固成形技術這不僅與金屬與合金的結晶與凝固理論研究的深入和發(fā)展、各種凝固技術的不斷的出現和提高、計算機技術的應用等有關，而且還與化學工業(yè)、機械制造業(yè)、制造方法和技術的發(fā)展密切相關。凝固理論的發(fā)展結晶與凝固是鑄件形成過程的核心，它決定著鑄件的組織和缺陷的形成，也決定了鑄件的性能和質量。近 30 年來，借助于物理化學、金屬學、非平籬熱力學與動力學、高等數學和計算數學，從傳熱、傳質和固液界面幾個方面進行研究，使金屬凝固理論有了很大的發(fā)展，這不僅使人們對許多條件下的凝固過程和組織特征有了深入的認識，而且促使了許多凝固技術和液態(tài)凝固成形方法的提出、發(fā)展和生產應用。例如凝固理論已建立了鑄件冷卻速度和品粒度以及晶粒度與鑄件力學性能之間的一些函數關系，從而為控制鑄造工藝參數和鑄件力學性能提供了依據。1.5 樹脂砂及其優(yōu)缺點樹脂砂是以樹脂為粘結劑配置的型砂。與其他型砂相比，其主要優(yōu)點是：鑄件表面質量好，尺寸精度高。不需要烘干，縮短了生產周期，節(jié)約了能源。樹脂砂型的強度高， 透氣性好，鑄件缺陷少，廢品率低。樹脂砂流動性好，易緊實。潰散性好，容易落砂、清理，大大減輕了勞動強度。其主要的缺點是：因原砂粒度、粒型、SiO2 含量及堿性化合物等都能對樹脂砂性能產生較大的影響，所以對原砂要求較高。操作環(huán)境的溫度、濕度對樹脂砂硬化速度及硬化強度影響較大。與無機粘結劑相比，樹脂砂的發(fā)氣量較大。樹脂和催化劑有刺激氣味，要求車間內通風良好。樹脂的價格較高3。1.6 3A 鋼的化學成分及雙相不銹鋼的力學性能1.6.1 3A 鋼的化學成分雙相不銹鋼組織結構通常是由鐵素體與奧氏體構成，其最大的優(yōu)勢在于將鐵素體不銹鋼與奧氏體不銹鋼疼特征匯聚一體。其強度高、塑性、抗腐蝕性以及韌性處于較高層次上，易于焊接。本次設計采用的材料為 3A 鋼，其型號相當于國內的 25Cr-5Ni-Mo-N， 具體化學成分見表 1.1。表 1.13A 鋼的化學成分牌號CMnPSSiNiCrMoN3A 0.06 1 0.04 0.04 14.0-6.024-271.75-2.50.15-0.251.6.2 雙相不銹鋼的力學性能 1)有遠高于奧氏體不銹鋼的屈服強度，性能可以通過改變組織中的鐵素體量加以調節(jié)。有文獻報道了國外一種 Zeron 牌號 (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)的鑄造雙相不銹鋼與鑄造奧氏體不銹鋼 CF-8M 及相對應的變形合金 AISI316 的力學性能對比屈服強度約為奧氏體鋼的2 倍。2)有良好抗蝕能力，特別是抗應力腐蝕開裂能力超過奧氏體不銹鋼能力超過奧氏體不銹鋼 。3)雙相不銹鋼含鎳量較低，可使用一定量氮代替鎳，成本上有較大優(yōu)勢。雙相不銹鋼有鉻鎳型和鉻 錳氮型兩大類 。 我 國 鑄 造 雙 相 鋼 有 兩 個 牌 號 ， 即ZG1Cr17Mn9Ni4Mo3Cu2N 和 ZG1Cr18Mn13Mo2CuN，均為節(jié)鎳的鉻錳氮型。與國外相比， 一是碳量較高影響耐蝕性能、二是錳量較高影響工藝性能。我國鑄造雙相鋼成本較低， 性能方面有差距。應在積極擴大鑄造雙相不銹鋼應用的同時，大力發(fā)展性能更高的低碳鉻鎳型雙相鋼4。雙相不銹鋼具有比奧氏體不銹鋼更高的力學性能，有優(yōu)良耐蝕性，特別是抗應力腐蝕開裂能力。雙相不銹鋼含鎳量低于奧氏體不銹鋼，生產成本上有較大優(yōu)勢。因此， 雙相不銹鋼是近年研究發(fā)展最快的鋼種之一。在雙相不銹鋼中，含氮雙相不銹鋼的發(fā)展有特殊意義。氮不僅是強奧氏體形成元素，在不銹鋼中加入少量氮可取代大量昂貴的鎳，而且氮作為合金元素， 既可提高不銹鋼的強度，改善疲勞、蠕變性能，又可明顯提高不銹鋼耐蝕性，尤其是耐點蝕和縫隙腐蝕性能。我國在發(fā)展含氮不銹鋼方面有很好基礎，近年在雙相不銹鋼方面的研究也較活躍，性能優(yōu)良且價格低的含氮雙相不銹鋼的應用會越來越多4。因為雙相不銹鋼組織結構通常是由鐵素體與奧氏體構成，則雙相不銹鋼的高抗腐蝕性和優(yōu)異的機械性能的結合可以通過它們的化學成分和大致相當的鐵素體和奧氏體體積分數的微觀結構來解釋13。2 鑄件的結構分析本次設計的零件為泵體，因為泵體構造比較復雜，要對泵體的具體構造進行分析， 了解泵體的詳細構造，從而確定了泵體的鑄造工藝參數。泵體的構造如圖 2.1 所示：圖 2.1泵體結構圖根據圖 2.1 可以得到：鑄件的最小、最大壁厚分別為 20mm、65mm。在壁厚不均勻的部位容易出現熱節(jié)，再設計時我們要給予適當的修正。鑄件長、寬、高的最大值分別為900mm、572mm 、1320mm。根據鑄件的構造，算得鑄件的體積，且鑄件的材料為不銹鋼， 查表得到其密度為 7.9g/3,求得鑄件質量為 544kg。縮率為 2%。通過分析可得到泵體的構造適宜用鑄造的方法來成形。3 鑄件澆注位置的確定與分型面的選擇在確定澆注位置時應當確保：泵體主要的面以及泵體中截面較大的部位要放在底部， 并且要確保泵體在成形時能夠完全充滿，并以液體的凝固的方式為順序凝固。在選擇分型面時要盡可能使分型面的數量越少越好，全部鑄件或者其主要的加工面 盡可能安排在一個砂箱中。分型面一般會選在鑄件的面積最大的部位并且我們在確定分 型面以后要保證不會因為分型面的選擇而使鑄件的強度遭到破壞。在這些條件的基礎上， 我們要盡量減少砂芯的使用并保證最后順利的下芯、驗型與合型。由于本次設計的零件結構比較復雜，所以不適合將整個零件放在一個砂箱中，并且分型面也應該選在零件的最大水平投影出，還要保證分型后零件的結果強度也不會被破壞或減弱，綜上多重考慮最終確定此次設計鑄件采用上、中、下三種方式進行分型。該泵體的澆注位置和分型面如圖 3.1：圖 3.1泵體的澆注位置及分型面4 鑄造工藝參數的確定4.1 機械加工余量及芯頭的設計為了保證零件加工面尺寸和精度，在鑄件工藝設計時，將加工面上留出的、準備切去的金屬層厚度，稱之為機械加工余量5。砂芯是構成鑄件的孔和內壁結構的重要部位。而芯頭是砂芯中的伸出來的部位，不會形成泵體的輪廓，其作用是：對砂芯進行準確的定位，在澆注時砂芯所產生的空氣會由芯頭釋放到的外部，承擔砂芯自己的重力和熔液注入后對砂芯產生的浮力 。根據鑄件的結構和加工要求，本次設計對鑄件機械加工余量和芯頭的尺寸設計進行了選擇和設計，具體的結構設計和參數如下：1) 泵體局部構造如圖 4.1 所示，查表確定泵體此處的機械加工余量等級 J，又泵體此處的直徑最大為 715mm，可以查表得泵體的機械加工余量為 10mm。又因為L500mm 且 D=560mm，所以查表得到1 = 40，垂直芯頭的斜度=10，間隙為 3.5mm。具體形狀及尺寸見圖 4.2 所示。圖 4.1頂部零件局部圖圖 4.2頂部鑄造工藝局部圖2) 泵體局部構造如圖 4.3 所示，查表確定泵體此處的機械加工余量等級 J，又泵體此處的直徑最大為 620mm，可以查表得泵體的機械加工余量為 9mm。又因為L500mm 且 D=366mm，所以查表得到 h=70mm，垂直芯頭的斜度=5，間隙為2.5mm。具體形狀及尺寸見圖 4.4 所示。圖 4.3底部零件局部圖圖 4.4底部鑄造工藝局部圖3) 泵體局部構造如圖 4.5 所示，查表確定泵體此處的機械加工余量等級 J，又泵體此處的直徑最大為 620mm，可以查表得泵體的機械加工余量為 9mm。又因為L1250mm 且 D=400mm，所以根據表格可得到 l=120mm，芯座與芯頭的之間的距離為 5mm，詳細的構造見圖 4.6 所示。圖 4.5左側零件局部圖圖 4.6左側鑄件工藝局部圖4.2 鑄件中的最小鑄出孔在鑄造過程中，零件上的孔、槽和臺階一般應盡可能的鑄造出來，這樣既可以節(jié)省金屬的損耗，減少后期機械加工量，從而降低成本，同時又可以使鑄件的壁厚更加均勻， 減少形成縮孔、縮松等缺陷，從而提高鑄件的質量，但在零件中通常存在一些不易鑄造出來的孔、槽和臺階，如果采用機械加工出來反而更加方便5。本次設計零件的材質為 3A 鋼，通過分析零件的具體結構以及查表 4.1 可以得到本次設計中泵體可鑄出的最小孔直徑。表 4.1鑄件的最小鑄出孔本次泵體為成批生產，且泵體屬于鑄鋼件，由表 4-1 知，能鑄出的最小直徑在3050mm 之間。為了降低成形的工時，本設計將直徑50mm 的孔均不鑄，該零件中存在20 個直徑為 30mm 的螺紋孔，兩個直徑 33mm 的通孔，4 個直徑為 12mm 的 G1/2 內螺紋孔，2 個直徑為 15mm 的 G3/4 內螺紋孔以及 32 個大小為 36mm 的孔。這些孔均在成型后再加工，不予鑄出。不鑄孔的位置如圖 4.7 所示：圖 4.7不鑄孔位置圖4.3 鑄造圓角的確定在進行鑄造工藝設計時，通常會在零件的拐角或直角處加上鑄造圓角，其目的是為了防備金屬液流動時在拐角處產生落砂。鑄造圓角的尺寸通常為相鄰壁厚的13 12左右。設計中圓角的尺寸要根據泵體的真實構造來得出。在圖中未注圓角的尺寸為 10mm，其它圓角的實際尺寸均已標出。具體見圖 4.8，圖 4.9，圖 4.10。圖 4.8圓角設計前后結構對比圖圖 4.9圓角設計前后結構對比圖圖 4.10圓角設計前后結構對比圖4.4 鑄造收縮率金屬液在注入后隨著時間的流逝液體會發(fā)生收縮。收縮到最后就可能應運而生各類缺陷，如縮孔、縮松、裂紋等。為了避免這類事情的發(fā)生，我們需要對鑄型中的金屬液進行適當的補縮，從而獲得合格的鑄件。各種鑄造合金的鑄造收縮率值，可以憑據零件的質料、和鑄型構造，查閱相應的手冊得到。本次設計的零件所選用的材料為 3A 鋼，屬于雙相不銹鋼，查表后得到其鑄造收縮率為 2%。5 澆注系統(tǒng)及冒口的設計5.1 冒口的設計冒口是在鑄型內人為設置的儲存金屬液的結構體，在鑄件形成時補給金屬液，用以補償鑄件形成過程中可能產生的補縮，有防止縮孔、縮松、排氣和集渣的作用6。由于在澆注過程當中，冒口要對鑄型補縮金屬液，所以在設計冒口時，要確保冒口中液體的冷卻速率要小于鑄件的冷卻速率。并且冒口能夠供給總的金屬補縮液量也要大于鑄件在整個凝固收縮過程當中所需要的金屬液總量，以確保鑄型能夠完全充滿。在滿足以上的要求的條件下，冒口的體積要盡量小些，這樣不僅可以節(jié)省金屬液的使用量， 而且還能提升鑄件的工藝出品率及成品率。而冒口的位置要設在合理的位置，從而使冒口的作用發(fā)揮到最大如：盡量把冒口設立于結構中出現熱節(jié)的上部或側方、不應該把冒口設立于結構中的重要地方。避免鑄件組織因為孕育時間較長使組織粗大，而破壞其本來的力學性能。鑄件中要放置的冒口的實際數量通過冒口的有效補縮距離來計算得到的7。本次設計使用的材質為 3A 鋼，其型號相當于國內的 25Cr-5Ni-Mo-N。由于材料中含有 N 元素，而空氣中含有大量的 N 元素，為了避免空氣中的 N 元素混入金屬液中而人為的改變金屬液中的化學成分的含量，所以不能使用明冒口，而全部設計成暗冒口。對于頂部的冒口將選用直徑相同的金屬環(huán)放在冒口的頂部，并在金屬環(huán)的頂部放一層石灰棉，然后再在石灰棉上面進行鋪砂，從而形成暗冒口。依據鑄件的形狀，以及鑄件冒口設計的基本準則，盡可能將冒口設計在鑄件的最高、最厚、以及存在熱節(jié)的地方。冒口的設計要保證金屬液在冷卻時以順序凝固的方式進行冷卻，經分析確定在鑄件中設立三種不同尺寸的冒口，具體設計如下：5.1.1 頂部冒口本泵體中冒口用模數法進行計算，詳細步驟如下：冒口的有效補縮距離：L=4T=480=320mm，L=2010mm，冒口個數 n=2010/3206 個。鑄件被補縮部位的模數 M=0.5T=0.581.2=40.6mm41mm。冒口的模數 M 件=1.2M 件=48.7mm49mm。鑄件冒口的高度 h=343mm,設冒口的半徑為 r，則有 M 件=rh/2(r+h),將以上數據帶入得到鑄件冒口的半徑 r=137mm。具體結構如圖 5.1，5.2 所示：圖 5.1頂部冒口主視圖圖 5.2頂部冒口俯視圖5.1.2 端部冒口本泵體中冒口用模數法進行計算，詳細步驟如下： 鑄件被補縮部位的模數 M=0.5T=0.549mm=24.5mm。冒口的模數 M 冒=1.2M 件=29.4mm29mm。鑄件冒口的高度 h=343mm，設冒口的半徑為 r，則有 M 件=rh/2(r+h)，將以上數據帶入得到鑄件冒口的半徑 r=85mm。具體結構如圖 5.3 所示圖 5.3端部冒口主視圖5.1.3 底部冒口本泵體中冒口用模數法進行計算，詳細步驟如下：冒口的有效補縮距離：L=4 = 4 127 = 508mm，l = r2 = 1948mm，冒口個數n = 1948 508 4 個。鑄件被補縮部位的模數 M 件=0.5T=0.5127mm=63.5mm64mm。冒口的模數 M 冒=1.2M 件=76.2mm76mm。 43冒設冒口的半徑為 r，則有= 342=76mm，將以上數據帶入得到鑄件冒口的半徑r=137mm。具體結構如圖 5.4，5.5 所示。圖 5.4底部冒口主視圖圖 5.5底部冒口俯視圖冒口的放置位置如圖 5.6 所示：圖 5.6冒口的位置5.2 澆注系統(tǒng)的設計澆注系統(tǒng)是鑄型中引導液態(tài)金屬流入型腔的一系列通道，通常是由澆口杯、直澆道、直澆道窩、橫澆道和內澆道等單元組成5。澆注系統(tǒng)在設計時除了確保液體能夠順利注入型腔之外，還要確保液體在澆道中的流動比較平穩(wěn)，并且不會帶入異物，并可以使鑄型中的氣體有序的排除型腔外以防止產生夾砂、砂眼等缺陷。金屬液在澆道內流動的距離也不易過長，要盡可能的使金屬液以最合適的距離和時間充滿鑄型，而且鑄型中的金屬液的上升速度也不宜過快或過慢，要獲得合適的上升速度從而得到完整的鑄型輪廓。金屬液在凝固時，要盡可能讓各部分溫差不要太大，并且不影響鑄件的收縮，以避免鑄件產生缺陷。最后在保證鑄件質量的基礎上，澆注系統(tǒng)的結構要盡可能的簡單，以便工人師傅在加工時容易操作。澆注系統(tǒng)的尺寸在保證順利澆注的情況下要越小越好，這樣可以削減材料的損耗，提高鑄件的工藝出品率。由于鑄件選用的材料為 3A 鋼，屬于雙相不銹鋼，而液態(tài)的 3A 鋼在空氣中易氧化， 所以要使用開放式澆注系統(tǒng)，并根據泵體的結構我們在注入金屬液時選擇底注的方式。具體結構設計如下。5.2.1 澆注時間的確定已知鑄件的工藝出品率=鑄件質量/（鑄件質量+冒口中金屬液質量+澆注系統(tǒng)中金屬液的質量）50%。又根據鑄件的結構圖計算得到鑄件質量 m=544kg，又知鑄件的工藝出品率大約在 50%上下，計算得到流經阻流斷面的液體總質量 m 總=1088kg。查表得泵體的注入時間=40s。5.2.2 流量系數的確定本次設計鑄型采用干型，阻力大小適中，查表得鑄件的流量系數=0.38。本次液體的注入溫度為 1500C，高于 1280C，所以值增加 0.05，又澆注系統(tǒng)存在兩個內澆道，值減小 0.05,所以總=0.38+0.05-0.05=0.38。5.2.3 平均靜壓力頭 Hp 的計算根據具體情況取 L=1500mm，得=78，所以最小剩余壓頭 HmLtan=184.2mm，取 Hm=190mm，所以 Hp=190+699=889mm890mm=89cm。5.2.4 阻流面積阻的確定通過奧贊公式確定鑄件的阻流面積 A 阻，見公式（1）：阻=0.31（1）阻 1阻阻 1將以上獲得結論帶入公式（1），求得 A =24.5cm2，因為是鑄鋼件，且鑄件的材料為 3A 鋼，其液體在流動時粘度相對于其它金屬較大，所以在所得的鑄件阻流面積 A 阻 1 的基礎上擴大 30%。所以 A =A 1.3=31.8cm232cm2。設其長為 58mm、寬為 50mm、高為 55mm，其結構 如圖 5.7 所示。圖 5.7澆道阻流面積圖通過阻流面積與各個澆道的關系可求得澆注系統(tǒng)中的直澆道、橫澆道、直澆道窩以及內澆道截面積的具體數值如下：橫阻A直=1.1A阻=35.2cm235cm2 A =1.2A =38.4cm238cm2A內=1.3A阻=41.6cm242cm2各部分結構具體尺寸如下：1) 直澆道直澆道截面采用圓形，由于面積已知為352，所以可求得 D=66mm，直澆道斜度取2，其構造見圖 5.8：圖 5.8直澆道結構圖圖 5.9直澆道窩結構圖2) 直澆道窩由于液態(tài)金屬對澆口底部有很強的沖擊力，金屬液將會把大量的夾雜物帶入到鑄型中。因此為了避免出現這種情況，通常會在直澆道下加上一個直澆道窩，讓金屬液得到緩沖，并使金屬液中的氣泡有時間浮出。尺寸計算如下：D 窩=1.5D 直=99mm，取 D 窩=100mm，h=2D=132mm；結構如圖 5.9 所示。3) 橫澆道橫澆道主要用于銜接直澆道和內澆道，并將金屬液平均、平緩的分到每個內澆道中， 同時它還是澆注系統(tǒng)中最后的一道擋渣關口。當金屬液從直澆道窩流出后，如果第一個 內澆道距直澆道較近的話，當金屬液經過內澆道時會出現一個急轉彎。為了避免這種情 況，我們要將第一個內澆道到直澆道的距離加長，使金屬液的流動距離加長從未變的平 緩（通常 L5h 橫）。此外，在澆注開始時，由于第一股冷流液會帶有很多的夾雜物，所以橫澆道末端距最后一個內澆道的間距要增加，這樣有利于減小末端內澆道的吸動作用， 經驗證明加長段不應該 75mm，此次設計在橫澆道末端加長 123mm 具體尺寸如下：H=D=66cm,b=5.75cm5.8cm=58mm。結構如圖 5.10 所示:圖 5.10橫澆道結構圖圖 5.11澆注系統(tǒng)結構圖4) 內澆道橫澆道中的液體在經過內澆道時，會出現兩個不同的流動方向：一個方向向前，一個流向內澆道。所以當金屬液流經內澆道時會被吸入時，我們將這種行為稱之為“吸動作用”。如果當吸動的作用范圍超過內澆道的斷面的話，當混有夾雜物的液體流經內澆道時就會將雜質和液體一同吸入。吸動作用的有效范圍和內澆道中液流速率快慢成正比。當內澆道高度與 h 內/h 橫較小時，橫澆道的阻砂能力較好。所以內澆道高度要盡可能的小一些，其高度大約在橫澆道高度的1 1最適宜。尺寸計算如下：65b=58mm，l=7.2cm=72mm具體結構如圖 5.10 所示。整個澆注系統(tǒng)的構造見圖 5.11。6 模型圖的設計6.1 鑄件模型材料的選用鑄件的模型就是在泵體圖的上加上機械加工余量、收縮率、圓角等得到的最后的外輪廓，用來進行造型。在造型時需要模型的強度和硬度要大一些。綜合考慮發(fā)現松木的實用性能比較好、所得到的模型表面比較光滑，而且耐用性較好，可以重復使用，所以我們選用松木作為我們鑄件的造型材料。6.2 模型的設計由于鑄件的結構比較復雜，所以在第三章節(jié)鑄件澆注位置的確定與分型面的選擇中我們就提出采用上、中、下三種方式進行分型，所以我們的模型也采用這種方法，將模型分為上中下三部分，分別進行設計。模型的尺寸計算為：A 模=（A 件+A 藝）（1+K）式中 A 模-模樣的工作尺寸A 件 - 零 件 尺 寸A 藝-零件工藝尺寸K-鑄造的收縮率在第二章鑄件結構分析中我們得到鑄件的收縮率為 2%，所以我們可得到具體的鑄件模型圖，如圖 6.1，圖 6.2，圖 6.3，圖 6.4，圖 6.5，圖 6.6 所示:圖 6.1上模型圖主視圖圖 6.2上模型圖俯視圖圖 6.3中模型圖主視圖圖 6.4中模型圖俯視圖圖 6.5下模型主視圖圖 6.6下模型俯視圖7 芯盒圖的設計7.1 芯盒模型材料的選擇芯盒的主要作用是用來對砂芯進行成形。成形時，將型砂放入芯盒模型中，即可獲得砂芯的結構，由于在填砂時要使砂芯更加更加結實，所有填砂時，芯盒收到的力較大， 需要芯盒模型的材料強度要大一些。所得的砂芯表面也要盡可能的光滑，這樣可以使所得鑄件的表面更加光滑。綜合斟酌，仍然選用松木作為芯盒模型的材質。7.2 芯盒模型的設計在填砂造型結束后，為了能夠將已完成的芯盒模型無障礙取出，決定在設計時將芯盒分成兩部分。在 4.4 章節(jié)中我們說到了金屬液的收縮問題，為了能夠在冷卻結束后得到標注尺寸的結構，我們在造型時要將芯盒的尺寸在原來零件工藝尺寸的基礎上縮小 2%，這樣可以保證金屬液收縮后得到的鑄件的尺寸合格。具體尺寸如圖 7.1 所示：圖 7.1芯盒圖8 型砂的選用按照樹脂砂的特點（見 1.5 章節(jié)），決定將樹脂砂用作本次工藝設計的造型材質。樹脂砂的組成包括：原砂、粘結劑、硬化劑及添加劑3。8.1 原砂及粘結劑的選擇原砂的對樹脂砂的性能以及鑄件的表面質量都有很大的影響，由于石英砂的價格比較便宜且性能良好，滿足我們的要求，所以本次樹脂砂選用的原砂為石英砂。當前鑄造行業(yè)常采用樹脂作為型砂的粘結劑，當前粘結劑的種類有很多。本次設計所選用的砂粘結劑為冷固樹脂。8.2 硬化劑的選擇目前該行業(yè)的硬化劑種類很多如：硫酸乙酯、有機磺酸等。從硬度上看，強酸使樹脂硬化速度最快，但是強度較低，弱酸硬化速度慢，但是最終強度較高8。如果硬化劑的強度太高可能會影響金屬液的收縮導致形成缺陷，綜合考量，本次設計所選用的硬化劑為強酸樹脂。8.3 混砂工藝混砂工藝流程通常如下：干混濕混混碾干砂 + 添加劑11.5min + 硬化劑56min + 樹脂12min 出砂在造形結束后會在鑄型內腔涂上一層鋯英粉涂料，從而使鑄件表面變的光滑，降低鑄件表面的粗糙度。9 鑄件的熱處理本次設計的零件所選用的材料為 3A 鋼，屬于雙相不銹鋼，在得到鑄件后需要對鑄件進行熱處理，以消除鑄件中所存在的應力。我們使用固溶處理的辦法，對不銹鋼的固溶熱處理的目的是要把在以前各加工工序中產生或析出的合金碳化物以及相重新溶解到奧氏體中，得到單一的奧氏體組織，以保證材料具備良好的性能，充分地消除應力和冷作硬化現象9。固溶處理能夠提高鑄后零件的塑性和韌性，使固溶體得到加強，消除相應的應力， 達到了提高 3A 鋼材料的力學性能的要求。固溶處理溫度一般在 10501100之間， 加熱時間相對較長，溫度相對較低，此次設計選擇處理溫度為1060。其熱處理工藝圖如圖 9.1。圖 9.1熱處理工藝圖10 結論1) 泵體的最小、最大壁厚分別為 20mm、65mm。2) 該泵體在澆注時采用開放式，液體凝固方式為順序凝固。3) 選用樹脂砂作為造形材料。4) 冒口均采用暗冒口。5) 泵體中直徑50mm 的孔均不鑄。6) 鑄件的收縮率為 2%。參 考 文 獻1袁壽其,劉厚林.泵類流體機械研究進展與展望J.排灌機械,2007(06):46-51. 2曲亮.淺談化工離心泵的日常維護管理J.石化技術,2017,24(11):260.3曹瑜強.鑄造工藝及設備M.機械工業(yè)出社版，2008.14李學鋒,李正邦.含氮雙相不銹鋼及其冶金工藝J.特殊鋼,2006(04):36-38.5李榮德,米國發(fā).鑄造工藝學M.機械工業(yè)出社版，2013.76 常斌. 消除鑄鋼件縮孔（松）類缺陷的研究D.山東大學,2015.7葛曉宏,李輝,黃紅武,鄭貴湖.專用型鑄造工藝 CAD 冒口模塊研究與開發(fā)J.特種鑄造及有色合金,2008,28(12):921-923+898.8劉林.摩擦制動片自固(硬)化樹脂及其應用的研究D.貴州大學,2010. 9劉坤全,潘景新.超大直徑不銹鋼管固溶化熱處理生產線的研制J.工業(yè)加熱,2014,43(02):69-70.10鄒德寧,韓英,李姣,陳治毓.熱處理對 2205 雙相不銹鋼焊接接頭力學性能的影響J.機械工程學報,2011,47(02):85-89.11常季,陳吉,黃澳,宋見,劉元福.2205 雙相不銹鋼硫酸露點腐蝕性能的研究J.北京石油化工學院學報,2015,23(04):10-14.12鐘原.雙相不銹鋼在化工設備設計中的運用J.中國石油石化,2017(08):64-65.13 Phase Transformation and Its Effects on Mechanical Properties and Pitting Corrosion Resistance of 2205 Duplex Stainless SteelJ.Journal of Iron and Steel Research(International),2010,17(11):67-72.14 Jerzy 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).附錄 2：外文翻譯相變及其對 2205 雙相不銹鋼力學性能和耐點蝕性能的影響摘要研究了相變對 2205 雙相不銹鋼的力學性能和點蝕性能的影響，850熱處理 60 min，試樣中相的變化量最大可達 6。結果表明：相顯著提高了試樣的硬度，降低了試樣的沖擊韌性，但極限拉伸強度和屈服強度的增加趨勢不明顯，而總伸長率隨時效時間從 5 SEM 觀察顯微圖像分析表明，當試件老化 5-60 分鐘時，沖擊斷口類型由韌性模式變?yōu)榫w模式，而且點蝕電位降低的程度與溫度密切相關，在較高溫度下更顯著。在相成核的潛伏期，點腐蝕試驗溫度和老化時間顯然取代了潛在的牽引電位并沒有那么高貴的價值。在 15 分鐘之后，較高溫度比衰老時間更有助于降低點蝕電位。關鍵詞：雙相不銹鋼;相變;力學性能;點蝕雙相不銹鋼的高抗腐蝕性和優(yōu)異的機械性能的結合可以通過它們的化學成分和大致相當的鐵素體和奧氏體體積分數的微觀結構來解釋1。這些比較常見的不銹鋼具有幾個優(yōu)點。雙相鋼的強度是傳統(tǒng)奧氏體鋼的兩倍左右，與鐵素體鋼相比，具有優(yōu)越的延展性和可焊性2。它們的鉻含量通常高于耐腐蝕奧氏體不銹鋼，其鉬含量約為鎳含量的一半。高鉻和鉬的組合是實現良好抗氯化物誘導的點蝕和縫隙腐蝕的經濟有效的方法。因此，他們通常選擇用在局部腐蝕潛在問題的地方，例如在海洋結構，船舶，石油化工廠和油氣生產系統(tǒng)中3。然而，由于高溫暴露而導致的韌性和耐腐蝕性的惡化是雙相不銹鋼用戶的典型問題4-5。熱處理導致一系列的微觀結構轉變，這些轉變發(fā)生在鐵素體或晶界6，除馬氏體外，還形成奧氏體。高水平的元素穩(wěn)定鐵素體，例如作為鉻，鉬和硅， 可以促進相的形成。是一種硬而脆的中間相，含有鐵，鉻，鉬，并形成不銹鋼的鐵素體相7。這個階段可以在凝固過程中形成，隨后的熱處理、塑性變形或使用過程中的老化，都對雙相不銹鋼的可加工性和壽命有顯著影響8-10。因此，近年來，相吸引了眾多研究人員的關注。目前工作的重點是研究 2205 雙相不銹鋼相的析出對機械性能的影響，并進行了耐點蝕性能的研究。本文進行了微觀結構研究，力學性能測試和電化31學腐蝕試驗。在老化過程中，在基體中析出的 相等金屬間化合物相合理地被忽略，因為與相相比，所有的體積分數都低于相，并且對相的性能影響要小得多11。1 實驗測試材料取自在溶液處理條件下供應的熱軋雙相不銹鋼板。為了析出不同數量的相，這些試樣在 850進行了不同的熱處理。2205 雙相不銹鋼的化學成分如表 1 所示。表 1測試材料的化學組成（質量百分比，）CCrNiMoSiMnPSNFe0.02521.955.13.10.551.20.0280.0030.015平衡為了表征微觀結構，將樣品在標準研磨和拋光技術下進行電化學蝕刻，然后使10 Vol / L NaOH 中在 2 V 電壓下持續(xù) 3 s。制備的樣品用 Canon PowershotS70 彩色光學顯微鏡檢查。Q 通過光學顯微鏡自動圖像分析計算機程序進行不同時效時間的微觀結構相的定向金相測量。能量色散 X 射線光譜分析（EDS）用來確定化學組成， HB-3000B 硬度計用于測量負荷為2.94104N 的布氏硬度，以及評估時效硬化效果。每個試樣至少取 3 個壓痕，并報告平均硬度值。硬度測量誤差約為記錄的布氏硬度值（BHN）的1.5。室溫拉伸測試使用計算機控制的 ZDM-50 測試機器以 0.5mm/ min 的橫跨速度進行。根據 ASTM 標準（ASTM A370）制備試樣，由機器輸出確定屈服強度（YS）、極限拉伸強度（UTS）和總伸長率（TEL，）。YS 和 UTS 測量值的誤差記為1.5 ，延伸百分率為2.5。儀器化的 Charpy-V 按照 ASTM A370 標準樣品制備成 10 mm10 mm55 mm 的標準樣品。沖擊試驗在 20和-20 下進行，使用最大容量為 650J 的 JB-30B 沖擊機。在沖擊試驗之后，通過使用掃描電子顯微鏡（SEM）觀察斷裂表面來確定斷裂機理（型號：Leo438VP）。在 30和 50條件下，在 3.5的 NaCl 溶液（以質量百分數計）中基于電化學方法進行耐點蝕腐蝕性試驗。在測試中采用了具有大表面 Pt 箔作為反電極和飽和甘汞電極（SCE）作為參比電極的常規(guī)三電極電池，并且浸泡在電解質中 30 分鐘后進行測量。使用所研究的樣品的工作電極用金剛砂紙拋光至 1200 格，用酒精除油，在水中沖洗并用熱空氣干燥。腐蝕行為通過點蝕電位（Ep）的絕對值和極化曲線的形狀來評價。2 結果與討論2.1 微觀結構分析圖 1 顯示了 2205 雙相不銹鋼試樣在 850老化的橫向斷面的不同老化時間的彩色光學顯微組織。圖 1（a）顯示了老化 5 分鐘的樣品的微觀結構。從圖中可以看出， 實現了由體心立方鐵素體（基體）和面心立方體奧氏體（二次相）組成的雙相組織，沒有任何其他的第二相。在圖 1（b）中，可以發(fā)現沿著 /和/的相界或晶界的窄鐵素體區(qū)域沉積微小的 相。這些界面作為 相的非均勻析出的優(yōu)先成核位點是眾所周知的。隨著老化時間的增加，圖 1（c）中觀察到的新成形體和原始 相的尺寸都增加， 相增長 s 進入相鄰的鐵氧體區(qū)域。許多研究4-6,12-13已經證明， 相沉淀的機制是在 600至 1000的溫度范圍內發(fā)生的 + 2的共析反應，其中2相被稱為二次奧氏體以區(qū)分原始奧氏體。通過圖像分析確定這些顯微組織中的相的百分比，如表 2 所示。鐵素體相含量隨著 相沉淀的增加而減小，隨著 相的增加，表 3 列出了在 EDS 評估的在 850老化 60 分鐘的樣品中相（ 和2）的組成。圖 1 在 850老化 5 min（a），15 min（b）和 60 min（c）的樣品的光學顯微結構2.2 機械性能表 4 是力學性能的結果，包括硬度值、屈服強度、極限拉伸強度和總伸長率。在 850時效處理過程中的布氏硬度值顯示在表 4 中。在一段潛伏期后，硬度隨老化時間延長而增加。隨著老化時間從 15 分鐘增加到 60 分鐘，測量的硬度增加。據推測，在老化期間獲得的 相的存在導致硬度的顯著增加。如圖 1（a）至（c）所示， 硬度值與微觀組織演變基本一致。顯然等溫時效時間較長對雙相不銹鋼的硬化是有效的。表 4 還顯示了等溫時效后獲得的拉伸性能。結果表明，老化時間從 5 分鐘延長到 15 分鐘，屈服強度和極限拉伸強度略有提高，同時伴隨著延伸率的少量降低。時效 15 分鐘至 60 分鐘，得到顯著的延伸率降低。這可能是由于 相的密度增加以及向相的增長所致，如圖 1（b）和（c）所示。老化試樣在 850時的沖擊韌度與鋼的夏比沖擊能量之間的關系如圖 2 所示。在20和-20下測定縱向和橫向老化試樣的夏比沖擊韌度。可以看出，兩個方向的韌33性隨著老化時間而減少。在 15 分鐘內發(fā)生韌性的急劇下降，其中沖擊能量沿縱向從285J（老化 5 分鐘）降低到 228J（老化 15 分鐘），并且 210J（老化 5 分鐘）到 176J（老化 5 分鐘）時效 15 min），由于/ 界面處角鐵粒子的析出和鐵素體晶粒間的吸引，吸收的能量急劇下降。在 相析出范圍（15-60min），沖擊試驗中吸收的能量很低，在-20時觀察到類似的行為，這種韌性的嚴重退化歸因于脆性相的析出。并且還發(fā)現橫向沖擊能量低于縱向沖擊能量，這是由于裂紋易于長距離穿過鐵素體相。表 2 不同時效溫度下 850老化試樣中 ，和 相的含量（體積百分比，）時效時間/分鐘相含量相的含量相的含量004456504357152.53463606.02569表 3 在 850下老化 60 分鐘的樣品的相的 EDS 分析（質量百分比，）相SiCrFeNiMo1.3329.2755.533.1410。4721.0220.9168.126.363.59表 4 在 850老化的樣品的力學性能老化時間/分鐘BHNYS/MPaUTS/ MPaTEL/%021252077031。552205207753115225525780306028053681010圖 2 老化時間對鋼的夏比沖擊能量的影響圖 3 顯示了 SEM 對不同時效處理后的沖擊斷口圖。典型的韌性斷裂模式如圖 3（a）所示，時效 5 分鐘。 然而，當時效 60 min 時，斷口表面由小的準解理面和撕裂邊緣均勻分布，如圖 3（b）所示。由于 相的 TCP 結構，鋼的小變形可能造成轉變，形成脆性的 相顆粒微裂紋12。由于析出的 小會損害鋼的韌性，必須采取措施控制其析出。圖 3 沖擊試驗后 850，5 分鐘（a）和 60 分鐘（b）老化后的試樣 SEM 照片352.3 耐點蝕性圖 4 顯示了鋼