[發明專利]一種34CrNiMo6鋼制風電主軸的鍛造工藝

有效

• 申請號: 201610085364.3
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105689628B
• 公開（公告）日: 2017-07-18
• 發明（設計）人: 高欣;徐岳強;趙曉忠
• 申請（專利權）人: 江陰南工鍛造有限公司
• 主分類號: B21K1/06
• 分類號: B21K1/06
• 代理公司: 江陰大田知識產權代理事務所(普通合伙)32247
• 代理人: 杜興

技術領域

本發明鍛造技術領域，具體涉及一種34CrNiMo6鋼制風電主軸的鍛造工藝。

背景技術

截止到2012年年底，我國風電累計裝機容量達到7532萬kw，保持總裝機容量全球第一。風電機組運行在自然環境中，一年四季經歷溫度、風力等各種極端氣候的考驗，受力情況非常復雜。由于風電機組的大型化，零部件的結構越來越大，風電機組中主要部件的設計和制造問題將更加突出。主軸是風力發電機組中重要的零部件，體積大，質量大。從國內外的風電機組的運行實際情況來看，主軸斷裂是主軸失效的主要形式，為了提高主軸的安全性和可靠性，必須保證主軸具有可靠的強度、剛度和足夠的疲勞壽命。提高創新能力和制造技術水平是對整個行業提出具體要求，也是風電機組安全可靠運行的保證。在風力發電機組中，主軸承擔了葉輪傳遞過來的各種載荷，并將扭矩傳遞給增速齒輪箱，將軸向推力、氣動彎矩傳遞給機艙和塔架。風電機組的主軸材料應具有良好的綜合機械性能（良好的淬透性，強度，耐磨性，韌性），以適應高應力和抗沖擊載荷的作用。

CN103469092A中公開了一種利用 34CrNiMo6 鋼為原料生產風機主軸的方法，包括精煉、鍛造（鐓粗、拔長、模鍛成型）、熱處理和精加工。上述鍛造過程中的鐓拔過程（鐓拔次數和鐓拔方法）并沒有詳細說明，鐓拔次數少不利于鍛件材質微觀形成顯微組織，晶粒較大，所得鍛件機械性能較差；上述專利中鍛造終鍛溫度為750℃，該溫度下金屬塑性低，變形抗力增加，可鍛性較差，粗晶粒金屬中的裂紋易產生和擴展，斷裂吸收能量較少，因此表現出較低的抗沖擊韌性、屈服強度和抗拉強度。CN103451402B中公開了一種大型軸類件的熱處理方法，其中淬火溫度為830～880℃，回火溫度為500～640℃，淬火溫度和回火溫度值范圍較寬，且采用連續加熱，所得軸件的奧氏體晶粒長大的傾向大，剛組織較粗，也不利于優化軸件的綜合機械性能。因此有必要對現有技術中的風電主軸鍛造工藝進行改進和優化。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，提供一種內部缺陷少、鋼力學性能穩定的34CrNiMo6鋼制風電主軸的鍛造工藝。

為實現上述目的，本發明的技術方案為：一種34CrNiMo6鋼制風電主軸的鍛造工藝，其特征在于，包括以下步驟：

S1：將常溫鋼錠三段式加熱至始鍛溫度1180±10℃，保溫；

S2：第一火次鍛造，鋼錠出爐后首先輕壓鋼錠一周，兩端銳角倒鈍，原長度為H的鋼錠豎直后鐓粗，停鍛時鐓粗比為1.9～2.1，然后按照0°-180°-90°-180°的坯料旋轉順序依次間隔進行單次單面壓下量10～14%的單方向拔長至坯料長度為2.1H～2.4H，鍛件回爐加熱至始鍛溫度并保溫；

S3：第二火次鍛造，鍛件出爐后倒棱，繼續鐓粗至坯料高度為H，重復S1的鐓粗和拔長操作，鍛件回爐加熱至始鍛溫度并保溫；

S4：第三火次鍛造，鍛件出爐后重復S2的倒棱、鐓粗和拔長操作，將鍛件旋轉45°，以與S1中相同的坯料旋轉順序依次間隔進行單方向拔長得預定工藝尺寸的八方軸體，號印壓痕確定法蘭段和軸身段，鍛件回爐加熱至始鍛溫度并保溫；

S5：第四火次鍛造，鍛件出爐后拔長軸身段至主軸軸身段預定最大尺寸，鍛件回爐加熱至始鍛溫度并保溫；

S6：第五火次鍛造，鍛件出爐后進法蘭頭模具，壓下法蘭頭成型，回爐加熱至1170～1180℃，保溫，然后降溫至1080～1100℃保溫2～3h；

S7：第六火次鍛造，對鍛件軸身段進一步拔長至主軸軸身端尺寸；

S8：鍛件依次經鍛后熱處理、粗加工、調質熱處理、成品加工，得34CrNiMo6鋼制風電主軸。

為了使鋼錠內部溫度均勻，保溫有利于在恒溫下實現組織轉變，避免鋼錠各部位的熱應力和/或組織轉變應力過于集中，使34CrNiMo6鋼在始鍛溫度下具有較高的塑性和交底的變形抗力，優選的技術方案為，S1中的鋼錠加熱過程為，將常溫鋼錠快速升溫至350℃，以鋼錠最大有效厚度計，保溫0.18～0.22h/100mm，繼續升溫至550℃，保溫0.18～0.22h/100mm，升溫至850℃，保溫0.36～0.44h/100mm，最后升溫至1180±10℃。

導熱性差的鋼加熱時鋼錠表面和中心會出現較大的溫差，引起內外層膨脹不均而產生溫度應力，為了避免產生過大的溫度應力和出現中心裂紋，使升溫速率與鋼錠的導熱性相匹配，優選的技術方案為，鋼錠350℃至550℃的溫度區間內，升溫速率為95～105℃/h；鋼錠850℃至1180±10℃的溫度區間內，升溫速率為75～80℃/h。