【摘要】：重型燃機(jī)是一種高工作溫度、高熱功轉(zhuǎn)換和高輸出功率的發(fā)電與動(dòng)力設(shè)備,國內(nèi)外科技與產(chǎn)業(yè)界將重型燃機(jī)的研究和發(fā)展視為國家高科技實(shí)力的重要標(biāo)志之一。進(jìn)氣缸是重型燃機(jī)機(jī)組前端均勻引入空氣的重要零部件,屬大型承力承壓部件,有非常高的機(jī)械性能、組織致密性等要求,并要進(jìn)行無損檢驗(yàn)。進(jìn)氣缸鑄件除具有一般球墨鑄鐵件鑄造特性外,還有局部厚大斷面及多個(gè)熱節(jié)孤立分布的特殊結(jié)構(gòu),決定了其鑄造技術(shù)難點(diǎn)多且極易產(chǎn)生縮孔縮松、表面夾渣等典型鑄造缺陷,該類缺陷直接影響機(jī)組的運(yùn)行安全,甚至在后期發(fā)電運(yùn)行過程中導(dǎo)致嚴(yán)重事故。本文采用缺陷形成機(jī)理理論分析、工藝方案實(shí)驗(yàn)研究、設(shè)計(jì)結(jié)果MAGMA數(shù)值模擬等研究方法,通過工藝措施對照組實(shí)踐驗(yàn)證,形成了優(yōu)化的進(jìn)氣缸鑄造技術(shù)方案。本文制備了不同化學(xué)成分實(shí)驗(yàn)試塊,采用UT檢測和實(shí)物解剖的方法確定其縮孔縮松缺陷體積,研究了碳當(dāng)量CE及C元素對縮孔縮松缺陷傾向的影響趨勢;通過分析機(jī)械性能及金相組織檢測結(jié)果,研究了Si元素對厚大斷面石墨形態(tài)的影響趨勢;最終確定最佳碳當(dāng)量范圍為4.4~4.7%,選定鑄件成分為C≈3.7 wt.%、Si≈2.8 wt.%。本文應(yīng)用SEM及EDS等分析鑄件表面MT檢測超標(biāo)磁痕顯示缺陷,確定鑄件表面缺陷為SiO_2、MgO、Al_2O_3等聚集形成一次氧化夾渣,分析不同類型澆注系統(tǒng)的作用,對比研究其澆注過程的避渣原理和效果,最終形成進(jìn)氣缸獨(dú)特的階梯式避渣澆注系統(tǒng)方案,有效防止鑄件表面夾渣缺陷。本文應(yīng)用CAD建模、MAGMA模擬等進(jìn)行冒口補(bǔ)縮及冷鐵激冷方案研究,形成符合進(jìn)氣缸凝固的溫度梯度,充分實(shí)現(xiàn)以均衡凝固為主與“順序凝固+均衡凝固”為輔的凝固技術(shù)方案,確保了鑄件本體組織致密性。工藝優(yōu)化后的進(jìn)氣缸鑄件單重為12500kg,工藝出品率由80.9%提高至88.7%,相比其他同類大型球墨鑄鐵鑄件獲得更高的經(jīng)濟(jì)效益;已按優(yōu)化后的工藝生產(chǎn)12件,檢驗(yàn)結(jié)果全部合格,實(shí)物質(zhì)量達(dá)到行業(yè)領(lǐng)先水平。本文在理論和實(shí)踐研究的基礎(chǔ)上,確定最優(yōu)鑄件化學(xué)成分,設(shè)計(jì)階梯式避渣澆注系統(tǒng),提出均衡凝固與順序凝固相結(jié)合的凝固方案,最終形成厚大斷面球墨鑄鐵件核心鑄造技術(shù)方案。相關(guān)實(shí)驗(yàn)研究成果對高端球墨鑄鐵鑄造技術(shù)研究有重要的指導(dǎo)意義,提升了我公司在球墨鑄鐵鑄件制造領(lǐng)域的核心競爭力。
【圖文】：

3796 471 235.5 1234 183 91.5 431 79 39.5 2131 209 104.5 5777 583 291.5 411 103 51.5 1870 70 35 945 54 27 290 23 11.5 2261 333 166.5 9553 1054 527 2035 年全球燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組累積投資分布情況如圖 1-2 所示。美國, 17.40%

其主要功能是將空氣均勻的引進(jìn)壓氣機(jī)內(nèi)，屬大型承力承壓部件。進(jìn)氣缸鑄件外輪廓形狀呈喇叭口狀（見圖1-3 所示）。整套進(jìn)氣缸鑄件分為上半和下半各 1 件，上下半配套生產(chǎn)，在后續(xù)合缸進(jìn)行配套加工和裝配。上下半鑄件粗加工毛坯重量分別為 12500kg 和 13500kg，輪廓尺寸Φ4250mm（直徑）×1500mm（高），最大壁厚 400mm，最小壁厚 60mm。圖 1-3 球墨鑄鐵燃機(jī)進(jìn)氣缸鑄件形狀示意圖鑄件材料為球墨鑄鐵，屬機(jī)組 4 套大型氣缸中的唯一一套球鐵鑄件，材料牌號為FCD450，機(jī)械性能技術(shù)要求中對拉伸性能有較高要求，，其機(jī)械性能指標(biāo)要求見表 1-2。表 1-2 進(jìn)氣缸鑄件機(jī)械性能要求Rm（MPa）RP0.2（MPa）A(%)Z(%)硬
【學(xué)位授予單位】：西南科技大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TG255

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本文編號：2600683