[发明专利]局部镦粗全纤维镦锻生产风电主轴的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种生产风电主轴的方法。属风力发电机技术领域。

背景技术

风电主轴是风力发电机的主要核心机械构件。此构件直接与风叶相连构成一个直径约80-90米的巨大“摩天风轮”。巨大风轮承载着自然风并将其能量通过机械齿轮装置传递给发电机转化为电能。现代风机的存活风速为60-70米/秒，而我们通常所说的12级飓风，其风速范围也仅为32.7-36.9米/秒，也就是说风电机组要在二倍以上12级飓风的风速下也不会被破坏。在台风季节，飓风飘忽不定地变换着方向和大小，使叶片及主轴承受着频繁变化而又强大的应力。加之风机通常安装在高山、高原、海岛等旷野，气温聚冷聚热，温差大，要求能在+50℃～-40℃温度环境下安全工作。这些因素都使主轴的工况恶化。欧美等国多年来对风电的研究表明，造成风机主轴损坏的主要因素，不是短时载荷的强大，而是长期疲劳应力所致。这就给风电主轴的设计制造和工艺技术提出了很高的要求。

发明内容

本发明的目的在于克服上述不足，提供一种能提高风电主轴锻件抗疲劳强度的全纤维镦锻生产风电主轴的方法。

本发明的目的是这样实现的：一种局部镦粗全纤维镦锻生产风电主轴的方法，其特征在于所述方法包括以下工艺步骤：

步骤一、钢锭加热

将600℃以上的红送钢锭直接进炉加热，加热至850℃±20℃，保温4小时，再加热至1260℃±20℃，保温7小时，

所述红送钢锭，就是浇注脱模后不久、钢锭表面温度在650℃以上的钢锭，将其放置于保温桶内，放置4～5小时，

所述保温桶外层为钢板焊接而成，保温桶内衬一层保温棉，保温桶顶部加一上盖，

步骤二、锻造

(1)第一火：镦粗

锻造温度1250℃～900℃，先将钢锭底部锯掉，然后戴帽镦粗，镦粗到位后回加热炉重新加热，加热至1260℃±20℃，保温3～4小时，

(2)第二火：拔八方、号印，开中间坯，杆部成型后，剁除T端弃料，锻造温度1250℃～850℃，锻造结束后回加热炉重新加热，加热至1260℃±20℃，保温3～4小时，

(3)第三火：局部镦粗、全纤维锻造，锻造温度1250℃～900℃

a、进行局部镦粗、全纤维锻造的过程是：将开好的中间坯料，立起插入由数个叠起的漏盘组合的漏盘组内，叠起的漏盘组放置于活动转盘上，

b、所述活动转盘，由下部转盘和上部漏盘两部分组成，局部镦粗时，将固定在镦粗板上的上连接板和上砧卸下，直接用活动横梁上的镦粗板进行镦粗，镦下200mm后，装上连接板和上砧，减小镦粗接触面积，采取回转镦粗、逐步碾压的方法，镦粗到规定尺寸，镦粗结束后回加热炉重新加热，加热至1260℃±20℃，保温3～4小时，

(4)第四火、滚圆、平整、拔杆部，锻造温度：1220～780℃，

对局部镦粗全纤维锻造后的中间坯料头部轮毂端圆盘边进行滚圆操作，滚圆后再将中间坯料再次插入漏盘组件中，将圆盘端面压平整，圆盘端整形完成后，操作机夹持着圆盘，将中间坯料的杆部拔长至锻件尺寸，

至此，主轴锻造结束

步骤三、第一热处理

主轴锻造完成后，在锻件表面最低温度450℃时装入热处理炉，热处理炉在450～500℃待料，炉中装料完成后开始执行热处理工艺，热处理采取二次过冷，第一次过冷为280℃保温6h；第二次过冷在正火完成后，过冷温度为260℃保温8h，正火时，锻件吊下台车用鼓风机进行风冷，回火时，650℃保温68小时，

步骤四、粗加工及超声波探伤

步骤五、调质热处理

步骤六、精加工。

本发明采用全纤维镦锻造法生产风电主轴，这种方法不需要投入新设备，只要对现有工装稍作改进，操作简单易行，效果却十分显著。同时在采用局部镦粗全纤维锻造法的过程中同时注意在钢锭红送、锻压成型，改善内部组织、热处理等方面都有针对性地采取或应用了先进的方法和技术，从而较好的解决了风电主轴疲劳强度不够高及其它生产工艺和技术难题。研究和实践表明，全纤维锻造的锻件能提高抗疲劳强度20～25％，能有效地延长主轴的使用寿命。实践证明，实行全纤维锻造，保持锻件的纤维流向(见图1、图2)，是提高锻件抗疲劳强度的有效途径。

所谓局部镦粗全纤维镦锻造法，是根据主轴形状特点，用开中间坯的方法下料，主轴轮毂端用局部镦粗方式成型，以此保持金属材料的纤维流向不被切割，不被破坏，使锻件有更高的抗疲劳强度、更优的综合机械性能和更好的内部组织结构。

附图说明

图1为本发明涉及的中间坯料图。