[发明专利]一种机车齿轮锻件的生产方法

说明书

技术领域

本发明风力发电机技术领域，特别是涉及一种用于风力发电机车齿轮锻件的生产方法。

背景技术

当今社会，随着全球能源短缺和环境污染等问题日益严峻，寻找可再生能源已成为世界各国面临的重大课题。而自然界风能与其它能源相比，不仅蕴藏量大，分布广泛，永不枯竭，而且还具有上马快、建设周期短、比水电站建设的基础投入少、灵活性强，并能有效遏制温室效应和沙尘暴灾害，绿色环保等特点。但是由于目前制造风电设备的技术不够成熟，导致风力发电设备昂贵，风力发电成本较高，风电电价高于煤电电价，从而制约了风电的快速发展。

风力发电机组中的齿轮是一个重要的机械部件，作为传递动力的部件，其主要功用是将风轮在风力作用下所产生的动力传递给发电机并使其得到相应的转速。由于风电机组通常都安装在高山、荒野、海岛等风口处，受无规律的变向变负荷的风力作用以及强阵风的冲击，常年经受酷暑严寒和极端温差的影响，加之所处自然环境交通不便，齿轮安装在塔顶的狭小空间内，一旦出现故障，修复非常困难，故对其可靠性和使用寿命都提出了比一般机械高得多的要求。

风力发电机齿轮，在保证大功率传动需要的同时，为适应某些特殊场合的运用还必须考虑其轻量化的需要，同时齿轮的轮齿要能耐磨、抗冲击，需使用较好的合金材料，为节约成本，风力发电机齿轮一般都不是整体式结构，往往将齿圈、轮辐、轮毂各自单独加工，然后采用焊接将其连接成整体。为了保证齿圈轮齿在大功率传动时有足够的强度，齿圈材料一般均采用低碳、合金元素较多的合金结构钢并经渗碳淬火处理。现有技术中都是在焊接前对齿圈进行渗碳淬火处理，焊接后仅进行精加工以完成齿轮的制造。但是由于焊接前会对齿圈进行预热并且在焊接过程中会产生大量的热量，当齿面温度超过渗碳淬火齿轮的低温回火温度时，齿轮齿面硬度会降低从而影响其性能。而且，为了消除焊接应力，在焊后需要对焊接组件进行热时效处理，如果温度过低就达不到去应力的效果，而温度过高则又会降低齿面的硬度，从而影响其性能。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于提供一种焊接结构渗碳淬火齿轮的生产方法，通过焊接前以及焊接后各进行一次淬火处理，从而除了能够解决焊接变形、焊缝开裂等问题、保证了齿轮齿面的硬度以外，还能消除焊接产生的应力。

本发明提出的风力发电机齿轮锻件的生产方法，包括如下步骤：

第一步，采用渗碳钢制作齿圈、轮毂、辐板的锻件毛坯，所述渗碳钢可以采用20CrMnTi、20CrMnMo、15CrNi6、17Cr2Ni2A、20CrNi2MoA、17CrNiMo6或17Cr2Ni2MoA；在某些对硬度要求更高的场合，渗碳钢材料可以采用42CrMoA或34Cr2Ni2MoA。

第二步，加工齿圈：将渗碳钢锻件毛坯材料正火处理后，加工齿圈的内外圆和两端面，其中齿圈的长度留余量14mm，齿圈的直径留余量12mm；此后在齿圈外圆周两侧边上倒角；接着在齿圈上进行齿形粗加工，并为下一步的精加工留下加工余量12mm；对粗加工完毕的齿圈进行超声波探伤检查；将经超声波探伤检查合格后的齿圈通过采用渗碳剂来进行渗碳淬火处理，其中渗碳淬火温度为830℃至850℃，淬火后采用油冷的方式进行冷却；最后对齿圈进行低温回火处理，回火温度为220℃至240℃；

第三步，加工轮毂：将渗碳钢锻件毛坯材料正火处理后，粗加工轮毂的内外圆和两端面，粗加工内外圆时，直径留12mm的余量，两端面留10mm的余量，然后在粗加工后的轮毂的外圆两侧倒角，接着对轮毂进行渗碳淬火处理，淬火温度为830℃至850℃，淬火后对其进行油冷并随后低温回火处理，回火温度为220℃至240℃；

第四步，加工辐板：将渗碳钢锻件毛坯材料正火处理后，粗加工该毛坯材料以制成辐板，粗加工时留15mm余量；

第五步，将所述第三和第四步制成的齿圈、轮毂和辐板焊接成齿轮，焊接前先对齿圈、轮毂和辐板进行预热，焊接后采用超声波对焊缝进行探伤检查；

第六步，第五步探伤检查合格后的齿轮进行退火处理，退火温度为550℃，时间为25小时，然后对齿圈进行滚齿处理；

第七步，精加工，对齿圈齿形、轮毂以及焊缝进行精加工处理；

第八步，渗碳淬火处理，将完成精加工的齿轮放到渗碳炉中，并通过采用渗碳剂来进行渗碳淬火，渗碳淬火温度920℃，渗碳层深度为5mm，完成渗碳淬火后油冷，然后低温回火处理，回火温度为200℃至220℃

第九步，成品探伤检查，对完成渗碳处理的齿轮采用超声波探伤检查。

优选地，上文中的渗碳淬火处理采用气体渗碳法。