天然气压缩机缸体铸件的制备关键技术研究

【摘要】：天然气压缩机组在现代生产、生活中应用广泛,其作用举足轻重。某厂主要生产RDS和CNG两类天然气压缩机。RDS系列天然气压缩机组是美国德来赛-兰德公司开发的系列压缩机组,具有高效、节能、运行可靠、自动化程度高等优点。RDS机组引进后,由该厂负责实施国产化。CNG压缩机是该厂专门针对国内CNG汽车加气站具体情况研制开发的系列产品,被国家科技部列入“国家重点新产品计划”。 气缸体铸件为RDS和CNG压缩机的关键部件。由于其结构复杂,壁厚不均和性能要求较高,铸件易因材质疏松、裂纹等铸造缺陷而致铸件渗漏致废。这不仅直接影响了机组的装机进程,而且增加了铸件的成本。此外,由于石化规模的不断扩大,设备大型化已成为明显趋势,业界对机组提出了增压要求,原RDS压缩机缸体材质已难以满足客户要求。因此,对天然气压缩机缸体铸件的制备关键技术及其材质改进进行研究是十分必要的。 由于蠕墨铸铁的抗拉强度和刚度分别高于普通灰口铁的75%和45%,疲劳强度几乎是普通灰口铁的2倍。因此,采用蠕墨铸铁制备天然气压缩机缸体不仅满足了使用寿命的要求,同时尺寸也稳定,成为了缸体铸件材质的较佳选择。 针对这一应用趋势和RDS和CNG两种系列压缩机缸体铸件生产的实际状况,分析了缸体铸件的铸造缺陷,对制各缸体铸件的关键技术进行了研究和改进。其中,RDS压缩机缸体实施了蠕墨铸铁来代替原合金灰铸铁的试制研究,并对改进后的材质进行适当的工艺修正和完善；对CNG压缩机缸体铸件在生产中出现的问题进行统计分析,然后对其关键制备技术进行相应的改进。同时,采用光学显微镜和电子探针等测试仪器分析了铸件的金相组织和相组成,并采用华铸CAE软件对两类压缩机缸体中废品率较高的典型铸件进行了凝固模拟分析,通过对铸件充型凝固过程的流动场、温度场的模拟分析,以达到优化工艺的目的。针对性的材质、工艺等改进后,基本解决了铸件材质疏松问题,降低了渗漏、开裂导致的废品率,获得了较好的经济效益。研究结果对蠕铁在缸体类铸件的应用和缸体铸件的生产具有较重要的参考价值。 【关键词】：缸体 合金灰铸铁 蠕墨铸铁 铸造缺陷 华铸CAE
【学位授予单位】：武汉理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2011
【分类号】：TG255
【目录】：

• 摘要4-5
• Abstract5-9
• 第1章 绪论9-22
• 1.1 项目背景9-10
• 1.2 蠕墨铸铁在缸体类铸件的应用及其发展10-14
• 1.2.1 蠕墨铸铁的主要特性及影响因素11-12
• 1.2.2 蠕墨铸铁在缸体铸件上的应用及发展趋势12-14
• 1.3 铸件凝固模拟的现状及其发展14-21
• 1.3.1 铸造CAE技术的国内外发展状况14-15
• 1.3.2 铸造CAE特点和基本思路15-19
• 1.3.3 华铸CAE软件19-21
• 1.4 研究的目的、意义及主要内容21-22
• 1.4.1 研究目的及意义21
• 1.4.2 主要研究内容21-22
• 第2章 天然气压缩机缸体铸件的技术要求及生产现状22-28
• 2.1 天然气压缩机缸体铸件的技术要求22-23
• 2.1.1 RDS天然气压缩机缸体铸件的技术要求22
• 2.1.2 CNG压缩机缸体铸件的技术要求22-23
• 2.2 生产现状23-28
• 2.2.1 工厂现有的生产条件23-24
• 2.2.2 制备工艺过程及产品质量检测24-26
• 2.2.3 铸件生产存在的问题及铸件缺陷26-28
• 第3章 RDS缸体铸件的材质改进及缺陷分析28-49
• 3.1 RDS系列缸体铸件的金相组织、机械性能及材质改进28-31
• 3.1.1 合金灰铸铁的金相组织、机械性能28-29
• 3.1.2 缸体材质的改进29-31
• 3.2 RDS系列缸体铸件的缺陷分析及改进31-38
• 3.2.1 RDS系列缸体铸件的缺陷分析31-33
• 3.2.2 改进措施及效果33-38
• 3.3 典型铸件11.5"风冷缸体铸件的计算机凝固模拟分析38-49
• 3.3.1 11.5"风冷缸体铸件的三维造型38-41
• 3.3.2 11.5"风冷缸体铸件的凝固模拟分析41-49
• 第4章 CNG缸体铸件的组织、性能及缺陷分析49-63
• 4.1 CNG系列缸体铸件的缺陷分析及改进49-54
• 4.1.1 CNG系列缸体铸件的缺陷分析50-51
• 4.1.2 改进措施及效果51-54
• 4.2 典型铸件CNG145缸体铸件的金相组织、机械性能54-58
• 4.3 CNG145缸体铸件的计算机凝固模拟分析58-63
• 4.3.1 CNG145缸体铸件的三维造型58
• 4.3.2 CNG145缸体铸件的凝固模拟分析58-63
• 第5章 结论63-64
• 致谢64-65
• 参考文献65-68
• 附录68

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