一種風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種2MW風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝，經(jīng)過熱鍛成型、熱處理、車削加工、調(diào)質(zhì)熱處理、精車和鉆孔六個工序，制備出2MW風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件；其中，熱鍛成型時，采用兩鐓兩拔，并且寬砧拔長的鍛造技術(shù)，充分經(jīng)過鍛造變形，保證鍛件探傷要求；調(diào)質(zhì)熱處理中，淬火時，采用自來水作為淬火介質(zhì)，淬火時風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件完全浸于自來水下保持20?60min，然后出水空冷120min，裝回火爐回火。
【專利說明】
一種風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明屬于風(fēng)力發(fā)電機部件的加工技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種風(fēng)力 發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝。
【背景技術(shù)】
[0002] 當(dāng)今社會，隨著全球能源短缺和環(huán)境污染等問題日益嚴(yán)峻，尋找可再生能源已成 為世界各國面臨的重大課題。而自然界風(fēng)能與其它能源相比，不僅蘊藏量大，分布廣泛，永 不枯竭，而且還具有上馬快、建設(shè)周期短、比水電站建設(shè)的基礎(chǔ)投入少、靈活性強，并能有效 遏制溫室效應(yīng)和沙塵暴災(zāi)害，綠色環(huán)保等特點。因此，利用風(fēng)能發(fā)電作為新能源開發(fā)已成為 全球未來能源發(fā)展戰(zhàn)略的重要組成部分而受到了各國的高度重視和大力支持。但是，由于 目前制造風(fēng)電設(shè)備的技術(shù)不夠成熟，導(dǎo)致風(fēng)力發(fā)電設(shè)備昂貴，風(fēng)力發(fā)電成本較高，風(fēng)電電價 高于煤電電價，從而制約了風(fēng)電的快速發(fā)展。
[0003] 用于風(fēng)力發(fā)電機設(shè)備MW級風(fēng)電機組風(fēng)電主軸是風(fēng)電設(shè)備的承重件，需要在較強的 風(fēng)能、零下四十°C等環(huán)境溫度下，滿足承載負(fù)荷等特定使用要求，所以主要用鍛造生產(chǎn)。圖1 顯示現(xiàn)有主軸制造工序的一例示性示意圖。
[0004] 通常風(fēng)力發(fā)電用主軸是在加熱爐將鋼錠（ingot或鋼塊加熱到1200°C以上的高溫 再用壓力機加壓鐓粗后，將通過鐓粗的所述坯料1置于液壓機的上模和下模之間進行沿著 其長度方向（橫方向）反復(fù)加壓的開坯坯料2的外周面用鍛模反復(fù)加壓進行終鍛作業(yè)，由此 制造主軸中間產(chǎn)品3。
[0005] 由于這樣形成的中間產(chǎn)品與要求的最終標(biāo)準(zhǔn)主軸有明顯的差異，再通過形成穿孔 的粗加工和細(xì)加工的切削工序完成最終產(chǎn)品；該制造工藝簡單粗礦，造成產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定， 尚難滿足較強的風(fēng)能、較大地溫度差異下，安全、穩(wěn)定地承受負(fù)載等特定使用要求。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝，該制備工 藝通過對熱鍛成型和調(diào)質(zhì)熱處理工序進行改進，得到韌性高、耐低溫且強度高的風(fēng)力發(fā)電 機主軸鍛件。
[0007] 為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工 藝，經(jīng)過熱鍛成型、熱處理、車削加工、調(diào)質(zhì)熱處理、精車和鉆孔六個工序，制備出2MW風(fēng)力發(fā) 電機主軸鍛件，其創(chuàng)新點在于： 所述熱鍛成型的具體步驟為： (1) 原鋼錠切冒口、水口錯平燒剝平整形成新鋼錠，然后在加熱爐中將新鋼錠加熱到 1200°C以上的高溫，再將新鋼錠經(jīng)過一次鐓粗、壓八方、二次鐓粗和拔長四個工序，形成一 圓柱形的鋼還，底部直徑為1450mm，高度為1550mm; (2) 分料時，原鋼錠水口端用于鍛制主軸法蘭，原鋼錠冒口端用于鍛制主軸軸身，即以 鋼坯底部為起點，量高度為540mm，其剩余的鋼坯，先拔至直徑為990_的鋼坯軸體A，以靠近 鋼坯底部的鋼坯軸體A為起點，量高度為300mm，再將剩余的鋼坯軸體A拔至直徑為960mm的 鋼坯軸體B，形成一臺階狀鋼坯； (3) 備好法蘭模具，該模具包括模具本體，所述模具本體內(nèi)鏤空形成有模腔，所述模腔 包括自上而下貫通設(shè)置的大口徑內(nèi)腔和小口徑內(nèi)腔，所述大口徑內(nèi)腔和小口徑內(nèi)腔呈同軸 心設(shè)置，且大口徑內(nèi)腔和小口徑內(nèi)腔之間通過圓環(huán)過渡； (4) 清理步驟(2)中臺階狀鋼坯表面的氧化皮，清理結(jié)束后，將臺階狀鋼坯吊進法蘭模 具，調(diào)整好，將大面下壓，法蘭頭壓至直徑在1800-1810mm之間，高度在280_290mm之間，最后 將帶有法蘭頭的臺階狀鋼坯吊出； (5) 平整法蘭頭后夾住，按鍛件圖將軸身拔至要求尺寸，形成風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件； 所述調(diào)質(zhì)熱處理中，淬火時，采用自來水作為淬火介質(zhì)，淬火時風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件完 全浸于自來水下保持20_60min，水溫控制在15-45°C，然后出水空冷120min，裝回火爐回火。
[0008] 進一步地，所述熱鍛成型工序的溫度控制在1210-800°c，精整溫度大于750°C。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點在于:本發(fā)明風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝，該制備工藝通過對 熱鍛成型和調(diào)質(zhì)熱處理工序進行改進，熱鍛成型工序中，采用兩鐓兩拔，并且寬砧拔長的鍛 造技術(shù)，充分經(jīng)過鍛造變形，保證鍛件探傷要求;且在分料時，原鋼錠水口端用于鍛制主軸 法蘭，原鋼錠冒口端用于鍛制主軸軸身，能夠充分利用鋼錠原料，降低制備成本;同時，調(diào)質(zhì) 熱處理工序中，淬火時，采用自來水作為淬火介質(zhì)，與原采用淬火液或者油相比，不會產(chǎn)生 環(huán)境污染，環(huán)保，且降低成本;通過該制備工藝，制得的風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件，具有韌性高、 耐低溫及強度高的特點。
【附圖說明】
[0010]下面結(jié)合附圖和【具體實施方式】對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明。
[0011] 圖1是現(xiàn)有風(fēng)力發(fā)電機主軸制造工序的一例示性示意圖。
[0012] 圖2至圖11是本發(fā)明中實施例2MW風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝的過程示意圖。
[0013] 圖12是熱處理過程中溫度及時間的關(guān)系圖。
[0014]圖13是調(diào)質(zhì)熱處理過程中溫度及時間的關(guān)系圖。
【具體實施方式】
[0015] 下面的實施例可以使本專業(yè)的技術(shù)人員更全面地理解本發(fā)明，但并不因此將本發(fā) 明限制在所述的實施例范圍之中。 實施例
[0016] 本實施例2MW風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝，該制備工藝具體步驟如下： (1)原鋼錠切冒口、水口錯平燒剝平整形成新鋼錠，然后在加熱爐中將新鋼錠加熱到 12HTC的高溫，再將新鋼錠經(jīng)過鐓粗，如圖1所示，形成一圓柱形的鋼坯A，底部直徑為 1850mm，高度為950mm;接著將鋼還A壓八方，如圖2所示，形成一下大上小的鋼坯B，底部直徑 為1300mm，高度為1920mm;然后將鋼坯B鐓粗，如圖3所示，形成一下大上小的鋼坯C，底部直 徑為1850mm，高度為950mm;最后將鋼坯C拔長，如圖4所示，形成一下大上小的鋼坯D，底部直 徑為1450mm，高度為1550mm。
[0017] (2)原鋼錠水口端用于鍛制主軸法蘭，原鋼錠冒口端用于鍛制主軸軸身，如圖5所 示，即以鋼坯D底部為起點，量高度為540_，其剩余的鋼坯，先拔至直徑為990_的鋼坯軸體 A;如圖6所示，以靠近鋼坯底部的鋼坯軸體A為起點，量高度為300mm，再將剩余的鋼坯軸體A 拔至直徑為960mm的鋼坯軸體B，形成一臺階狀鋼坯。
[0018] (3)備好法蘭模具，如圖7所示，該模具包括模具本體1，該模具本體內(nèi)鏤空形成有 模腔2，模腔2包括自上而下貫通設(shè)置的大口徑內(nèi)腔21和小口徑內(nèi)腔22，大口徑內(nèi)腔21和小 口徑內(nèi)腔22呈同軸心設(shè)置，且大口徑內(nèi)腔21和小口徑內(nèi)腔21之間通過圓環(huán)過渡，大口徑的 最大直接為1350mm，且大口徑距小口徑的高度為150mm，小口徑的最大直徑為1050mm，最小 口徑為 1020mm。
[0019] (4)清理步驟(2)中臺階狀鋼坯表面的氧化皮，清理結(jié)束后，如圖8所示，將臺階狀 鋼坯吊進法蘭模具，調(diào)整好，將大面下壓，如圖9所示，法蘭頭壓至直徑為1810mm，高度為 290_，最后將帶有法蘭頭的臺階狀鋼坯吊出。
[0020] (5)平整法蘭頭后夾住，按鍛件圖將軸身拔至要求尺寸，如圖10所示，形成風(fēng)力發(fā) 電機主軸鍛件，該風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件依次包括軸身、軸身與法蘭頭過渡段和法蘭頭，其 中，軸身包括直徑為610mm，高度為854mm的軸身A、直徑為650mm，高度為510mm的軸身B、直徑 為800mm，高度為1690mm的軸身C和直徑為890mm，高度為1690mm的軸身D;軸身與法蘭頭過渡 段為圓臺狀，靠近軸身一端的直徑為1050mm，靠近法蘭一端的直徑為1270mm，且軸身與法蘭 頭過渡段的高度為100mm;法蘭頭的直徑為1810mm，高度為290_。
[0021] (6)熱處理:熱鍛成型后，如圖12所示，先空冷至300-350°C，然后將鍛件送入熱處 理爐中在下保溫10小時后，再將爐溫以70-80°C/h的速度升溫至630-670°C，在此溫度下保 溫6小時；然后再將爐溫以70-80°C/h的速度升溫至850-890°C，在此溫度下保溫20小時；接 著采用風(fēng)霧冷冷卻至280-320°C，在此溫度下保溫15小時，再將爐溫以50-60°C/h的速度升 溫至630-670°C，在此溫度下保溫40小時;最后將鍛件出爐，出爐后迅速埋砂，當(dāng)鍛件溫度下 降至90-100 °C時，將鍛件出砂； (7) 車削加工:在車床上，利用工件的旋轉(zhuǎn)運動和刀具的直線運動或曲線運動來改變風(fēng) 力發(fā)電機主軸鍛件毛坯的形狀和尺寸，把它加工成符合產(chǎn)品圖紙的要求； (8) 調(diào)質(zhì)熱處理:將車削加工后的鍛件送入調(diào)質(zhì)熱處理爐中，如圖13所示，將爐溫以60 °C/h的速度升溫至350°C，在此溫度下保溫2小時；接著將爐溫以60°C/h的速度升溫至650 °C，在此溫度下保溫3小時;然后將爐溫以60°C/h的速度升溫至850°C，在此溫度下保溫19小 時;再將鍛件預(yù)冷6分鐘，淬火時采用自來水作為介質(zhì)，水冷35分鐘后出水;將出水后的鍛件 送入回爐爐中回火，將爐溫以40°C/h的速度升溫至350°C，在此溫度下保溫3小時;接著將爐 溫以40°C/h的速度升溫至600°C，在此溫度下保溫26小時;然后將鍛件出爐冷卻。
[0022] (9)依據(jù)調(diào)質(zhì)熱處理的風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件毛坯尺寸要求，在常規(guī)車床或數(shù)控車 床上進行成品精加工，達到成品尺寸公差要求。
[0023] (10)最后，將精加工的風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件進行鉆孔處理，形成一 2MW風(fēng)力發(fā)電機 主軸鍛件成品。
[0024]為了測試風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件成品的性能，取幾組小樣進行測試，其測試結(jié)果如 下表：

由上表可以看出，本發(fā)明制得的風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件，具有韌性高、耐低溫及強度高的 特點。
[0025]以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征以及本發(fā)明的優(yōu)點。本行業(yè)的技 術(shù)人員應(yīng)該了解，本發(fā)明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明 本發(fā)明的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還會有各種變化和改進，這些 變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明范圍內(nèi)。本發(fā)明要求保護范圍由所附的權(quán)利要求書及 其等效物界定。
【主權(quán)項】
1. 一種風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝，經(jīng)過熱鍛成型、熱處理、車削加工、調(diào)質(zhì)熱處 理、精車和鉆孔六個工序，制備出2MW風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件，其特征在于： 所述熱鍛成型的具體步驟為： (1) 原鋼錠切冒口、水口錯平燒剝平整形成新鋼錠，然后在加熱爐中將新鋼錠加熱到 1200°C以上的高溫，再將新鋼錠經(jīng)過一次鐓粗、壓八方、二次鐓粗和拔長四個工序，形成一 圓柱形的鋼還，底部直徑為1450mm，高度為1550mm; (2) 分料時，原鋼錠水口端用于鍛制主軸法蘭，原鋼錠冒口端用于鍛制主軸軸身，即以 鋼坯底部為起點，量高度為540mm，其剩余的鋼坯，先拔至直徑為990_的鋼坯軸體A，以靠近 鋼坯底部的鋼坯軸體A為起點，量高度為300mm，再將剩余的鋼坯軸體A拔至直徑為960mm的 鋼坯軸體B，形成一臺階狀鋼坯； (3) 備好法蘭模具，該模具包括模具本體，所述模具本體內(nèi)鏤空形成有模腔，所述模腔 包括自上而下貫通設(shè)置的大口徑內(nèi)腔和小口徑內(nèi)腔，所述大口徑內(nèi)腔和小口徑內(nèi)腔呈同軸 心設(shè)置，且大口徑內(nèi)腔和小口徑內(nèi)腔之間通過圓環(huán)過渡； (4) 清理步驟(2)中臺階狀鋼坯表面的氧化皮，清理結(jié)束后，將臺階狀鋼坯吊進法蘭模 具，調(diào)整好，將大面下壓，法蘭頭壓至直徑在1800-1810mm之間，高度在280_290mm之間，最后 將帶有法蘭頭的臺階狀鋼坯吊出； (5) 平整法蘭頭后夾住，按鍛件圖將軸身拔至要求尺寸，形成風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件； 所述調(diào)質(zhì)熱處理中，淬火時，采用自來水作為淬火介質(zhì)，淬火時風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件完 全浸于自來水下保持20_60min，水溫控制在15-45°C，然后出水空冷120min，裝回火爐回火。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的風(fēng)力發(fā)電機主軸鍛件的制備工藝，其特征在于:所述熱鍛成型 工序的溫度控制在1210_800°C，精整溫度大于750°C。
【文檔編號】F03D80/00GK105855807SQ201610324111
【公開日】2016年8月17日
【申請日】2016年5月13日
【發(fā)明人】周青春, 徐衛(wèi)明, 顧金才, 葛建輝, 錢強, 趙博偉, 丁勇, 王小飛, 宋小亮
【申請人】如皋市宏茂重型鍛壓有限公司