一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法技術(shù)

本發(fā)明專利技術(shù)公開(kāi)了一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，包括：步驟a，預(yù)鍛制坯；步驟b，終鍛成型；步驟c，保溫箱緩慢冷；步驟d，第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)；步驟e，等溫正火預(yù)備熱處理；步驟f，兩次淬火+回火最終熱處理；步驟g，檢測(cè)合格、包裝入庫(kù)。通過(guò)本發(fā)明專利技術(shù)所述的風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，可以使得風(fēng)電主軸的法蘭部與變截面軸部的組織性能均勻，并大大提高了低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸的機(jī)械性能。

【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及一種軸類件的制造方法，具體而言，涉及一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸的鍛后熱處理方法。
技術(shù)介紹
能源是經(jīng)濟(jì)與社會(huì)發(fā)展的基本動(dòng)力，能源工業(yè)面臨著經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)和環(huán)境保護(hù)的雙重壓力，可再生能源的開(kāi)發(fā)利用是全球21世紀(jì)能源發(fā)展的基本選擇，風(fēng)能是除水能以外最具經(jīng)濟(jì)利用和產(chǎn)業(yè)化開(kāi)發(fā)價(jià)值的干凈的可再生能源。風(fēng)電機(jī)組是風(fēng)電場(chǎng)的核心設(shè)備，在風(fēng)電場(chǎng)的建設(shè)投資中，風(fēng)機(jī)設(shè)備費(fèi)是風(fēng)力發(fā)電項(xiàng)目投資的主要部分，約占總投資的60％-80％，風(fēng)電機(jī)組主要部件包括:漿葉、控制系統(tǒng)、發(fā)電機(jī)、齒輪箱以及金屬結(jié)構(gòu)件，而金屬結(jié)構(gòu)件主要有:機(jī)艙、塔架、主軸和偏航系統(tǒng)等。風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸是風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的主要部件之一，在世界范圍各國(guó)密切關(guān)注開(kāi)發(fā)風(fēng)能的條件下，風(fēng)機(jī)主軸制造具有巨大的市場(chǎng)。成品風(fēng)力發(fā)電機(jī)主軸如圖1，其主要結(jié)構(gòu)特征為：電機(jī)主軸的尺寸非常大，并且直徑橫截面差很大，法蘭直徑遠(yuǎn)大于軸身直徑，而法蘭厚度卻比較薄。目前，制造風(fēng)電主軸的方法主要有鑄造和鍛造。鑄造出來(lái)的風(fēng)電主軸，雖然毛坯尺寸精確，加工量小，成本低，但是有鑄造缺陷(氣孔、裂紋、夾雜等)，并且鑄件內(nèi)部組織流線形態(tài)差。現(xiàn)在主流的風(fēng)電主軸制造方法仍采用鍛造。傳統(tǒng)的鍛造工藝和鍛后熱處理工藝為：電爐冶煉、預(yù)鍛制坯、終鍛成型、空冷正回火、粗加工無(wú)損探傷檢測(cè)、調(diào)質(zhì)熱處理、檢測(cè)合格包裝。采用傳統(tǒng)鍛造以及熱處理方法，由于風(fēng)電主軸尺寸大，普通電爐冶煉獲得的坯料成分偏析嚴(yán)重，后續(xù)鍛造過(guò)程中很難改善，并且由于風(fēng)電主軸的直徑橫截面差很大，在熱處理的過(guò)程中，加熱時(shí)，往往容易造成小直徑端過(guò)熱，以及冷卻時(shí)，小直徑端容易冷過(guò)頭。另外，風(fēng)電主軸處于常年運(yùn)轉(zhuǎn)的狀態(tài)，對(duì)其各項(xiàng)機(jī)械性能有著很高的要求，而現(xiàn)有的熱處理過(guò)程：正回火+調(diào)質(zhì)，并不能滿足其高性能的要求，由此，我國(guó)很多風(fēng)電企業(yè)的主軸都從國(guó)外進(jìn)口。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
本專利技術(shù)所解決的技術(shù)問(wèn)題：克服現(xiàn)有風(fēng)電主軸制造工藝的上述缺陷，提供一種高機(jī)械強(qiáng)度以及組織性能均勻的風(fēng)電主軸。本專利技術(shù)提供如下技術(shù)方案：一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，所述風(fēng)電主軸包括法蘭部和變截面軸部，其特征在于：包括以下步驟：鍛造成型；第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)；熱處理，所述熱處理包括預(yù)備熱處理和最終熱處理；表面清理、第二次光面粗機(jī)加工、機(jī)械性能以及金相組織抽檢、超聲波無(wú)損檢測(cè)合格、包裝入庫(kù)。所述低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸材料成分控制如下：C0.40％-0.45％、Si0.17％-0.37％、Mn0.70％-0.80％、P<0.008％、S<0.005％、Cr1.10％-1.20％、Ni0.25％-0.30％、Mo0.30％-0.40％、Nb0.035％-0.045％、V0.005％-0.015％、Cu<0.05％、As<0.005％、Al<0.005％、Sn<0.005％、Sb<0.005％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。所述鍛造成型步驟包括：步驟a，預(yù)鍛制坯：將電渣重熔鋼錠加熱到始鍛溫度1250±10℃，保溫5小時(shí)以上、壓鉗口、倒棱、滾圓、墩粗、拔長(zhǎng)、壓方、倒八方、全面吹氧清傷；步驟b，終鍛成型：將步驟a中制得的坯料重新加熱到1230±10℃，保溫5小時(shí)以上、滾圓、錐板墩粗法蘭部、拔出各變截面軸部、模具精整、氣割鉗把。在所述步驟b，終鍛成型之后包括：步驟c，保溫箱緩慢冷，終鍛成型氣割鉗把之后，迅速將風(fēng)電主軸鍛件放入帶有石棉保溫材料的保溫箱中，并用保溫箱蓋蓋住，使得風(fēng)電主軸鍛件緩慢冷卻，減少非平衡組織的產(chǎn)生，降低硬度，以利于機(jī)加工；步驟d，第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)；步驟e，預(yù)備熱處理：等溫正火，所述等溫正火采用推桿式等溫正火爐，所述等溫正火爐包括上料區(qū)、加熱區(qū)、冷卻區(qū)、保溫區(qū)以及卸料區(qū)，等溫正火工藝為：1)、裝料：采用等溫正火專用料框，將第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)合格的風(fēng)電主軸鍛件，以每?jī)杉L(fēng)電主軸鍛件為一框，并且將兩風(fēng)電主軸的小軸端面貼緊在一起后裝入料框中，然后將裝有風(fēng)電主軸鍛件的料框推入推桿式等溫正火爐的加熱爐中；2)、加熱：推桿式等溫正火爐的加熱區(qū)分為4個(gè)加熱區(qū)，第一加熱區(qū)為預(yù)熱區(qū)，第二加熱區(qū)為升溫區(qū)域，第三加熱區(qū)以及第四加熱區(qū)為恒溫區(qū)，其中，第一加熱區(qū)設(shè)定溫度為800±10℃，第二加熱區(qū)設(shè)定溫度為850±10℃，第三加熱區(qū)設(shè)定溫度為900±5℃，第四加熱區(qū)設(shè)定溫度為880±5℃，風(fēng)電主軸鍛件在每個(gè)加熱區(qū)停留時(shí)間大于1小時(shí)；3)、冷卻：將裝有加熱后風(fēng)電主軸的料框推入冷卻室，冷卻采用兩段式冷卻，第一段冷卻為快速冷卻，采用噴水霧冷卻，將風(fēng)電主軸鍛件在400秒以內(nèi)冷卻到720±5℃，第二段冷卻為強(qiáng)制風(fēng)冷，待水霧冷卻結(jié)束后，立即采用風(fēng)機(jī)對(duì)風(fēng)電主軸鍛件進(jìn)行強(qiáng)制風(fēng)冷，將風(fēng)電主軸鍛件在600-1200秒內(nèi)冷卻到600±5℃；4)、保溫：將裝有冷卻后風(fēng)電主軸的料框推入保溫區(qū)，保溫區(qū)分為4個(gè)區(qū)，第一保溫區(qū)設(shè)定溫度為620±5℃，第二、第三保溫區(qū)設(shè)定溫度為600±5℃，第四保溫區(qū)設(shè)定溫度為580±5℃，風(fēng)電主軸鍛件在每個(gè)保溫區(qū)停留時(shí)間大于1小時(shí)；5)、卸料：將裝有保溫后風(fēng)電主軸的等溫正火料框推入卸料區(qū)，將風(fēng)電主軸卸入淬火料框中；步驟f，最終熱處理：兩次淬火+回火，具體工藝為：第一次淬火：1)、加熱：將等溫正火后卸入淬火料框中的風(fēng)電主軸鍛件與淬火料框一同放入淬火加熱爐中，分兩段加熱，升溫到700±5℃，保溫2-3小時(shí)，然后升溫至860±5℃，保溫5小時(shí)以上；2)、淬火：水冷300±5秒，之后油冷到250℃以下；第二次淬火：1)、加熱：將第一次淬火后的風(fēng)電主軸鍛件放入淬火加熱爐中，升溫至840±5℃，保溫5小時(shí)以上；2)、淬火：油冷到250℃以下；回火：將第二次淬火后的風(fēng)電主軸鍛件及時(shí)放入回火加熱爐中，升溫至660±5℃，保溫6小時(shí)以上；步驟g，表面清理、第二次光面粗機(jī)加工、機(jī)械性能以及金相組織抽檢、超聲波無(wú)損檢測(cè)合格、包裝入庫(kù)。專利技術(shù)有益效果1、鍛造成型后進(jìn)行保溫箱緩冷，減少了非平衡組織的產(chǎn)生，利于后續(xù)粗機(jī)加工。2、預(yù)備熱處理采用等溫正火，改善了鍛造后的非平衡組織，為最終熱處理提供組織準(zhǔn)備；并且，采用了有創(chuàng)新性的等溫正火工藝：首先在等溫正火之前進(jìn)行了粗機(jī)加工，機(jī)加工后鍛件表面光潔，有利于鍛件的冷卻，其次，采用將兩風(fēng)電主軸的小軸端面貼緊在一起的裝框方式，可以避免小軸端在冷卻時(shí)候過(guò)快冷卻，產(chǎn)生非平衡組織，再次，等溫正火的冷卻分為水霧快速冷卻和強(qiáng)制鼓風(fēng)冷卻兩段冷卻，抑制了先共析鐵素體的產(chǎn)生，并且繞過(guò)了魏氏體組織轉(zhuǎn)變區(qū)域，最終使得風(fēng)電主軸鍛件的各個(gè)部位都獲得均勻的平衡組織(珠光體+鐵素體)。3、最終熱處理采用兩次淬火+回火工藝，獲得均勻細(xì)小的回火索氏體組織，提高了風(fēng)電主軸鍛件的各項(xiàng)機(jī)械性能。附圖說(shuō)明圖1為一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸的示意圖；圖2為本專利技術(shù)所述的風(fēng)電主軸制造流程圖。具體實(shí)施方式下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本專利技術(shù)作進(jìn)一步說(shuō)明：如圖1-2所示，一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，所述風(fēng)電主軸包括法蘭部和變截面軸部。所述低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸材料成分控制如下：C0.40％-0.45％、Si0.17％-0.37％、Mn0.7本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，所述風(fēng)電主軸包括法蘭部和變截面軸部，其特征在于：包括以下步驟：鍛造成型；第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)；熱處理，所述熱處理包括預(yù)備熱處理和最終熱處理；表面清理、第二次光面粗機(jī)加工、機(jī)械性能以及金相組織抽檢、超聲波無(wú)損檢測(cè)合格、包裝入庫(kù)。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，所述風(fēng)電主軸包括法蘭部和變截面軸部，其特征在于：包括以下步驟：鍛造成型；第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)；熱處理，所述熱處理包括預(yù)備熱處理和最終熱處理；表面清理、第二次光面粗機(jī)加工、機(jī)械性能以及金相組織抽檢、超聲波無(wú)損檢測(cè)合格、包裝入庫(kù)。2.如權(quán)利要求1所述的一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸鍛后熱處理方法，其特征在于：所述低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸材料成分控制如下：C0.40％-0.45％、Si0.17％-0.37％、Mn0.70％-0.80％、P<0.008％、S<0.005％、Cr1.10％-1.20％、Ni0.25％-0.30％、Mo0.30％-0.40％、Nb0.035％-0.045％、V0.005％-0.015％、Cu<0.05％、As<0.005％、Al<0.005％、Sn<0.005％、Sb<0.005％，其余為Fe和不可避免的雜質(zhì)。3.如權(quán)利要求1或2所述的一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸制造方法，其特征在于：所述鍛造成型步驟包括：步驟a，預(yù)鍛制坯：將電渣重熔鋼錠加熱到始鍛溫度1250±10℃，保溫5小時(shí)以上、壓鉗口、倒棱、滾圓、墩粗、拔長(zhǎng)、壓方、倒八方、全面吹氧清傷；步驟b，終鍛成型：將步驟a中制得的坯料重新加熱到1230±10℃，保溫5小時(shí)以上、滾圓、錐板墩粗法蘭部、拔出各變截面軸部、模具精整、氣割鉗把。4.如權(quán)利要求3所述的一種低風(fēng)速風(fēng)電機(jī)組的42CrMo4風(fēng)電主軸制造方法，其特征在于：在所述步驟b，終鍛成型之后包括：步驟c，保溫箱緩慢冷，終鍛成型氣割鉗把之后，迅速將風(fēng)電主軸鍛件放入帶有石棉保溫材料的保溫箱中，并用保溫箱蓋蓋住，使得風(fēng)電主軸鍛件緩慢冷卻，減少非平衡組織的產(chǎn)生，降低硬度，以利于機(jī)加工；步驟d，在第一次粗機(jī)加工，超聲波無(wú)損檢測(cè)；步驟e，預(yù)備熱處理：等溫正火，所述等溫正火采用推桿式等溫正火爐，所述等溫正火爐包括上料區(qū)、加熱區(qū)、冷卻區(qū)、保溫區(qū)以及卸料區(qū)，...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：葛艷明，楊志華，黃俊，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：江蘇金源鍛造股份有限公司，
類型：發(fā)明
國(guó)別省市：江蘇;32