風力發(fā)電機主軸鍛件的化學成份設計及熱處理工藝研究.pdf

1、風力發(fā)電機主軸是風力發(fā)電機組的主要部件之一,在世界范圍各國密切關注開發(fā)風能的條件下,風機主軸制造具有巨大的市場。根據(jù)我國工業(yè)的發(fā)展趨勢,本課題制訂的主要研究目標為“以盡可能低的生產(chǎn)成本,實現(xiàn)風力發(fā)電機主軸批量化生產(chǎn),建立高效的生產(chǎn)線”,具有非常重要的社會和經(jīng)濟意義。丹麥Vestas公司是全球風機制造的領先者,它的42CrMo4 V80/V90風機主軸由于優(yōu)良的機械性能,特別是高的抗沖擊性能和抗疲勞性能,有非常高的市場需求。本課題將Ves

2、tas的42CrMo4鋼、型號為V80/V90風機軸的批量生產(chǎn)作為主要研究目標。本課題的主要研究目的是:①采用下注鋼錠(煉鋼原材料等級按照公司一般標準控制),在31.5MN小型水壓機完成風電主軸鍛造,降低產(chǎn)品生產(chǎn)成本。②采用模具成型鍛造,提高風機主軸的鍛造纖維連續(xù)性,降低鍛件毛坯的機械加工余量,控制生產(chǎn)成本。③在前期煉鋼和鍛造工序工藝手段不高的前提下,設計合理的化學成份,利用有效的熱處理手段,滿足風機軸較高的技術要求,實現(xiàn)質量穩(wěn)定的規(guī)模

3、化生產(chǎn),形成生產(chǎn)線能力。本課題的研究結果表明:①在設計42CrMo4的化學成分時,以控制原材料在常用水平為前提,適當提高Ni％至0.60-0.80%,嚴格控制影響沖擊性能的P和S含量。②采用電爐冶煉、鋼包爐精煉的煉鋼工藝,能將P%和S%控制在低水平,大氣下注的澆注形式不會明顯增加實際化學成份中有害元素的總量,能滿足風機軸的超聲波探傷和磁粉探傷要求,也能為獲得優(yōu)良的機械性能提供較好的化學成分基礎。③鍛造工藝采用模具成型大而薄的法蘭,能大幅

4、度降低鍛造毛坯余量,改善毛坯表面質量和法蘭圓弧過渡區(qū)的鍛造纖維流線,不僅有效降低了制造成本,也改善了風機軸的綜合質量水平。④調質工藝由“油淬”改為“水淬油冷”,能顯著提高風機軸的沖擊性能,也是滿足風機主軸機械性能必須采取的淬火冷卻方式。⑤通過調整42CrMo4的化學成分,采用“鋼包爐真空冶煉+大氣澆注——模具成型法蘭鍛造——水淬油冷調質”的工藝方案,形成了一條完整、合理的風機主軸的制造技術路線,在二重集團公司實現(xiàn)了風機主軸的低成本批量化