CN101476539A - 风电主轴产品的制造工艺及专用整体成型装置 - Google Patents

Abstract

风电主轴产品的制造工艺及专用整体成型装置，涉及一种制造风电主轴产品的方法及整体成形装置。制造工艺为：钢水进行钢包精炼，后下注成钢锭，钢锭红送、加热至锻造温度，镦粗，拔长，切除冒口和底部弃料，锻成台阶轴状的坯料，设计有加工余量的专用成型装置，坯料吊入专用成型装置，整体成型法兰，对锻件各部位精整、成型，锻后热处理，粗加工、半精加工、精加工得产品。本发明采用镦粗、拔长及专用装置整体锻造成型法兰等工序，保证法兰部位锻造比达到3.0以上。采用本发明可大大提高法兰的探伤合格率，保证产品内在质量，锻造火次少、成本低、工时短。用本发明已生产出0.70～1.50MW的风电主轴上千件，经过长期实践检验，证实内部质量可靠，外形质量稳定。

Description

风电主轴产品的制造工艺及专用整体成型装置

技术领域

本发明涉及一种制造风电主轴产品的方法及整体成形装置。

背景技术

目前，国内国际的风力发电市场巨大，而风力发电机中最关键的零部件之一——风电主轴更有供不应求之势。该产品的特点就是法兰大、轴身直径小，成型比较困难，同时技术条件要求高。由于法兰大、轴身直径小，毛坯法兰与轴身容易产生偏心现象，往往造成产品加工余量不足而报废。为满足加工需要，就必须加大法兰的锻造余量，在法兰和轴身的过渡部位堆积大量的工艺辅料，这样材料的利用率较低，既浪费原材料，又严重影响机加工效率。

现在一般采用采用两镦两拔工艺生产，两镦两拔工艺，不仅锻造火次多，而且内在质量得不到保证，探伤合格率较低，同时又严重浪费原材料，增加机械加工成本。

如《一种钢拱横移台车》(中国专利200420032652)，《轨行式移梁台车》(中国专利申请200710035648)，

发明内容

本发明的目的是针对上述现状，旨在提供一种法兰部位能整体锻造成型，质量可靠、材料利用率高，生产成本低的风电主轴产品的制造工艺及专用整体成型装置。

本发明目的的实现方式为，风电主轴产品的制造工艺，具体步骤为：

1)将电炉粗炼出的钢水在精炼炉中进行钢包精炼，

2)将精炼后的钢水下注成钢锭，

3)将钢锭红送、加热至锻造温度，用水压机镦粗，拔长，切除冒口和底部弃料，锻成台阶轴状的坯料，并控制坯料大、小台阶的直径之比为1.25～1.45，

4)根据风电主轴产品的形状和零件尺寸，考虑其锻造、机加工和热处理余量，设计有加工余量的专用成型装置，

5)将坯料吊入专用成型装置，整体成型法兰，

6)对锻件各部位尺寸进行精整、成型，

7)锻件成型后，进行锻后热处理，

8)进行粗加工、无损探伤检测，

9)理化检验合格后，进行半精加工、精加工，包装、防护得产品。

整体生产风电主轴产品的专用成型装置有整体式成形装置或组合式成形装置，整体式成形装置中间上部有法兰上腔，轴身下腔，法兰上腔和坯料脱出下腔过渡面之间外有带圆环形的凹槽，内有过渡圆弧。组合式成形装置由主轴胎膜外圈和装在其内的主轴胎膜内圈构成，主轴胎膜外圈中间有坯料进入的法兰空腔，主轴胎膜内圈中间有轴身模腔。

本发明采用专用制造装置及工艺后，不仅大大提高了法兰的探伤合格率，保证了产品的内在质量，同时还解决了法兰与轴身过渡处的工艺辅料堆积、偏心及机械加工余料过多的问题，达到了减少锻造火次、节约材料成本、节省机加工工时之目的。

在设计好专用成型装置的基础上，该方法采用镦粗、拔长及专用装置整体锻造成型法兰等工序，保证法兰部位锻造比达到3.0以上。目前，用本方法已生产出0.70～1.50MW的风电主轴上千件。经过长期的实践检验，证实采用本方法生产的风电主轴，不仅内部质量可靠，而且外形质量稳定，材料平均利用率提高了5％左右，节约了生产成本，取得了显著的经济效益。

附图说明

图1是钢锭外形图，

图2是钢锭镦粗后的形状图，

图3是钢锭拔长过程形状图，

图4是拔长成型后的坯料形状图，

图5是整体式专用成型装置结构示意图，

图6是组合式专用成型装置的主轴胎膜外圈结构示意图，

图7是组合式专用成型装置结构示意图，

图8是整体锻造成型的法兰结构示意图

图9是成形方式图，

图10是成型产品结构示意图。

具体实施方式

下面参照附图详述本发明：

本发明选用42CrMo、42CrMo4或者34CrNiMoA合金钢，冶炼成图1所示形状的钢锭1后，红送锻造车间，加热到锻造温度进行镦粗，镦粗成图2所示的T形2，T形2中有过渡圆弧3。而后进行拔长操作，拔长成一定尺寸的坯料(见图3)后，氧割底部弃料4、冒口弃料6，得到锻件坯料5。继续拔长成型如图4所示的轴身，轴身坯料的大、小台阶7、8的直径φD/φd为1.25～1.45，以便于法兰整体锻造成型。

参照图5，生产整体风电主轴产品的整体式专用成型装置中间上部有法兰上腔9，轴身下腔11，法兰上腔9和轴身下腔11过渡面之间外有带圆环形的凹槽10，内有过渡圆弧3′。

法兰上腔6、轴身下腔7的内腔尺寸，接近于成型产品，且设有一定的斜度，便于锻件脱模。装置上下均有凸出部分12，以便于起吊。法兰上腔9和轴身下腔11过渡面之间的凹槽10的主要作用是减小装置内壁的应力集中，延长装置的使用寿命，并用于收集锻造氧化皮。法兰上腔9和轴身下腔11过渡面之间的过渡圆弧3′，主要参照T形2中的过渡圆弧3设计，并留有余量，一方面形成坯料变形阻力，有利于法兰在法兰上腔内镦实，另一方面还便于坯料从轴身下腔11脱出。

参照图7，生产整体风电主轴产品的组合式体专用成型装置，由主轴胎膜外圈13和装在其内的主轴胎膜内圈15构成。

参照图6，主轴胎膜外圈13厚度为300-350mm，强度高。其胎模外圈外圆有一凸起部分15，便于行车卡钳起吊模具，而下圆也有一对称设计，便于整体组装后，在使用后将锻件加热过程中产生的氧化皮倒出来。中间有坯料进入的法兰空腔14，腔壁有一定的斜度，便于锻件脱模和坯料的镦实。空腔14光洁度为12.5，上面留倒角10×45°便于与主轴胎膜内圈配合组装，下面留倒角20×45°未焊接坡口，以便于整体加固组合式胎膜的强度，有利于延长其使用寿命。

参照图7，主轴胎膜内圈16中间有轴身模腔17，腔内壁有一定斜度，光洁度为12.5。法兰空腔14与轴身模腔17连接处有R40、R50过渡圆角，便于锻件脱模和坯料镦实。外圆大端下面留倒角20×45便于与主轴胎膜外圈配合组装；外圆小端下面留倒角为20×45°未焊接坡口，以便于整体加固组合式胎膜的强度，有利于延长其使用寿命，外圆大端面留有一小台阶，便于锻件在入模锻造中产生的氧化皮倒出。

主轴胎模内、外圈完成后，按照图7所示形式装配，并焊接牢固。然后锻件坯料吊入专用组合式成型模腔内后，将法兰所在部位的轴身坯料的大台阶7整体镦入成型装置18的法兰上腔中，按图9所示方式完成成型过程，最后得到如图10所示的成型产品。为保证锻件内部充分锻透、压实，锻件成型后先进行锻后热处理，再进行粗加工、半精加工及精加工。

Claims (5)

1、风电主轴产品的制造工艺及专用整体成型装置，其特征在于具体步骤为：

1)将电炉粗炼出的钢水在精炼炉中进行钢包精炼，

2)将精炼后的钢水下注成钢锭，

3)将钢锭红送、加热至锻造温度，用水压机镦粗，拔长，切除冒口和底部弃料，锻成台阶轴状的坯料，并控制坯料大、小台阶的直径之比为1.25～1.45，

4)根据风电主轴产品的形状和零件尺寸，考虑其锻造、机加工和热处理余量，设计有加工余量的专用成型装置，

5)将坯料吊入专用成型装置，整体成型法兰，

6)对锻件各部位尺寸进行精整、成型，

7)锻件成型后，进行锻后热处理，

8)进行粗加工、无损探伤检测，

9)理化检验合格后，进行半精加工、精加工，包装、防护得产品。

2、生产权利要求1所述的风电主轴产品的专用整体成型装置，其特征在于有整体式成形装置或组合式成形装置，整体式成形装置中间上部有法兰上腔，轴身下腔，法兰上腔和坯料脱出下腔过渡面之间外有带圆环形的凹槽，内有过渡圆弧，组合式成形装置由主轴胎膜外圈和装在其内的主轴胎膜内圈构成，主轴胎膜外圈中间有坯料进入的法兰空腔，主轴胎膜内圈中间有轴身模腔。

3、根据权利要求2所述的生产风电主轴产品的专用整体成型装置，其特征在于整体式成形装置上下均有凸出部分(12)。

4、根据权利要求2所述的生产风电主轴产品的专用整体成型装置，其特征在于主轴胎膜外圈13厚300-350mm，外圈外圆有一凸起部分15，中间法兰空腔14上面留倒角10×45°，下面留倒角20×45°。

5、根据权利要求2所述的生产风电主轴产品的专用整体成型装置，其特征在于法兰空腔14与轴身模腔17连接处有R40、R50过渡圆角，外圆大端下面留倒角20×45，外圆小端下面留倒角为20×45°。

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