專利名稱：一種風力發電機護環鍛件的加工工藝的制作方法
技術領域：
本發明涉及風力發電機中護環部件的加工技術，具體涉及一種風力發電機護環鍛件的加工工藝。
背景技術：
風力發電機護環鍛件是風力發電機組中的關鍵部件。風力發電機組一般安裝在荒郊、野外、山口、海邊等風能較大且周圍無遮擋物之處，發電機、齒輪箱等安裝在機組塔架之上狹小的機艙內，距地面幾十米甚至一百多米高。常年經受酷暑嚴寒和極端溫差的影響，自然環境惡劣，交通不便，修復十分困難，而且故障期一般出現在發電的高峰期，發電機一旦出現故障，將嚴重影響到風能利用的經濟效益，因此，對發電機中各個部件的可靠性和工作壽命都提出了很高的要求。風力發電機中的護環鍛件是風電發電機的重要部件，在現有技術中風力發電機護環鍛件一般使用的原材料是50Mnl8Cr5鋼，通過長期實踐發現這種鋼材的抗拉強度和屈服強度較低，難以滿足風力發電機中的護環件使用要求，而其它鋼材或造價較高，或其強度等方面的性能不能滿足風力發電機中護環鍛件的使用需要。另外，采用現有的護環鍛件的加工工藝電爐熔煉一鋼錠成品一鍛造(墩粗一拔長一沖孔一擴孔一平整)一機械性能檢驗 —精加工；很難保證其各項機械性能達到風力發電機中護環鍛件的使用需要。因此，有必要對現有的風力發電機中的護環鍛件的材料及加工工藝進行改進。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺陷，設計一種主要機械性能好于現有風力發電機護環鍛件的，一種新型原材料和新的加工工藝。為實現上述目的，本發明的技術方案是設計一種風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括如下工藝步驟Sl 選用lMnl8Crl8N鋼作為生產護環鍛件的原材料；S2 將所述原材料通過電爐進行熔煉，將熔煉后的鋼液鑄成坯料；S3 將冷卻后坯料再進行電渣重熔；S4 將電渣重熔后的鋼液再結晶其內制成鋼錠；S5 將冷卻后的鋼錠加熱鍛造；S6 將鍛造成型的鍛件再進行固溶熱處理；S7 再將固溶熱處理后的鍛件進行冷膨脹成型處理；S8 將冷膨脹處理的鍛件進行機械性能檢驗；S9 將檢驗合格的工件進行精加工，制成電機護環件；SlO 對機加工后的電機護環件再進行檢驗、包裝、入庫。其中優選的技術方案是，在所述S5鍛造工藝中，先將鋼錠加熱至1200度左右，然后通過鍛壓機對加熱后的鋼錠進行墩粗、拔長、沖孔、擴孔和平整的鍛造加工。
進一步優選的技術方案，在所述S6固溶熱處理工藝中，將鍛件加熱至高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后將鍛件在水中快速冷卻，從而得到過飽和固溶體的鍛件。進一步優選的技術方案還有，所述的高溫單相區是將護環鍛件溫度控制在1180°C 到1250°C，將護環鍛件快速放入常溫狀態下的水溶液中冷卻。進一步優選的技術方案還有，在所述S7冷膨脹成型工藝中，在固熔熱處理后，當溫度降低到400度以下時，通過對護環鍛件內孔注射高分子膨脹液，使護環鍛件在此溫度下在原有基礎上向外膨脹，最終達到成型尺寸。進一步優選的技術方案還有，所述的高分子膨脹液為68號抗磨液壓油。進一步優選的技術方案還有，在所述S5鍛造工藝中采用多方向鍛壓機構進行鍛壓，所述多方向鍛壓機構包括機架，在所述機架上安裝的若干主動式鍥式滑塊和從動式鍥式滑塊，在所述主動鍥式滑塊一端設有鍛壓頭，在所述從動鍥式滑塊的一端設有與鍛壓頭相配合的鍛壓座，在所述從動鍥式滑塊的另一端設有凸模。優選的技術方案還包括，在所述IMnlSCrlSN鋼中微量元素的含量粉筆為C: 彡 0. 12wt %，Mn 17. 5 20wt %, Cr 17. 5 20wt %, Si ^ 0. 8wt%, Al ^ 0. 03wt %， P彡0. 05wt%, S彡0. 015wt%, N彡0. 47wt%其余為!^e和不可去除的雜質。本發明的優點和有益效果在于由于在本發明中采用了 IMnlSCrlSN鋼作為原材料，這種鋼材與原鋼材50Mnl8Cr5相比較，材料中Cr含量明顯增多，而C含量則明顯減少， 這就在保證產品硬度的基礎上提高了抗拉強度和屈服強度等機械性能指標。再由于材料中微量元素AL的存在，又有利于細化材料的組織，提高了護環鍛件的強度，同時N元素的存在又使護環鍛件本身不易被磁化，在惡劣的環境條件特別是高溫環境下延長了使用壽命。在護環鍛件加工工藝方面，由于原有護環鍛件生產工藝的基礎上，增加了對鋼錠的電渣重熔工藝，通過該工藝可去除原料鋼錠內的有害物質成分，提高了鋼錠內部的純凈度。電渣重熔工藝從根本上解決了一般鑄造工藝的主要矛盾，它綜合了電渣重溶-獲得高冶金質量的金屬和鑄造-澆鑄異型零件精化毛坯的長處，并具有與普通冶煉的變形金屬相近的致密組織以及無各向異性的特點。與普通鍛件相比，電渣熔鑄件的各項性能指標完全達到同鋼種的變型金屬指標，甚至還避免了鍛件的一些不足之處。另外還在原有護環鍛件生產工藝的基礎上增加了固熔熱處理和冷膨脹工藝，通過固熔熱處理工藝可使護環鍛件護環鍛件的機械性能得到明顯的提高，同時可細化材料的內部組織晶粒，去除鋼材內部應力， 通過固溶處理的護環鍛件鋼材，將高溫組織在室溫下固定下來獲得被碳過飽和的奧氏體， 以改善護環鍛件的耐腐蝕性。此外，它還能提高護環鍛件的塑性和韌性。再有在冷膨脹工藝中通過對護環鍛件內孔注射高分子膨脹液，使護環鍛件在此溫度下在原有基礎上向外膨脹，最終達到成型尺寸，由此來滿足護環鍛件所需要的高屈服強度。通過上述對護環鍛件的材料及工藝的改進，使護環鍛件的機械性能指標得到了明顯的提高。其中護環鍛件的抗拉強度由原來的895Mpa提高至彡1035Mpa ；屈服強度由原來的760Mpa提高至彡900Mpa ；鍛后伸長率彡20% ；斷面收縮率彡30%。再由于采用了多方向鍛壓機構進行鍛壓，該機構能可在鍛壓過程中，使金屬在受壓狀態下合理流動，實現鍛件精細化，提高鍛件成品率。


圖1是本發明風力發電機護環鍛件的剖視圖；圖2是本發明中鍛造工藝所采通的多方向鍛壓機構結構示意圖。圖中1、機架；2、主動式鍥式滑塊；3、從動式鍥式滑塊；4、鍛壓頭；5、鍛壓座；6、 鍛壓頭；7、凸模。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例，對本發明的具體實施方式
作進一步描述。以下實施例僅用于更加清楚地說明本發明的技術方案，而不能以此來限制本發明的保護范圍。實施例1本發明是風力發電機護環鍛件的加工工藝，所述加工工藝包括如下工藝步驟第一步選用lMnl8Crl8N鋼作為生產護環鍛件的原材料；第二步將所述原材料通過電爐進行熔煉，將熔煉后的鋼液鑄成坯料；第三步將冷卻后坯料再進行電渣重熔；第四步將電渣重熔后的鋼液再結晶其內制成鋼錠；第五步將冷卻后的鋼錠加熱鍛造；第六步將鍛造成型的鍛件再進行固溶熱處理；第七步再將固溶熱處理后的鍛件進行冷膨脹成型處理；第八步將冷膨脹處理的鍛件進行機械性能檢驗；第九步將檢驗合格的工件進行精加工，制成電機護環件；第十步對機加工后的電機護環件再進行檢驗、包裝、入庫。實施例2本發明在上述實施例1的基礎上，優選的實施例是，在所述第五步鍛造工藝中，先將鋼錠加熱至1200度左右，然后通過鍛壓機對加熱后的鋼錠進行墩粗、拔長、沖孔、擴孔和平整的鍛造加工。實施例3本發明在上述實施例2的基礎上，進一步優選的實施例是，在所述S6固溶熱處理工藝中，將鍛件加熱至高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后將鍛件在水中快速冷卻，從而得到過飽和固溶體的鍛件。實施例4本發明在上述實施例3的基礎上進一步優選的技術方案還有，所述的高溫單相區是將護環鍛件溫度控制在1180°C到1250°C，將護環鍛件快速放入常溫狀態下的水溶液中冷卻。實施例5本發明在上述實施例4的基礎上，進一步優選的實施例是，在所述S7冷膨脹成型工藝中，在固熔熱處理后，當溫度降低到400度以下時，通過對護環鍛件內孔注射高分子膨脹液，使護環鍛件在此溫度下在原有基礎上向外膨脹，最終達到成型尺寸。實施例6本發明在上述實施例5的基礎上，進一步優選的實施例是，所述的高分子膨脹液為68號抗磨液壓油。實施例7本發明在上述實施例2的基礎上，進一步優選的實施例是，在所述S5鍛造工藝中采用多方向鍛壓機構進行鍛壓，所述多方向鍛壓機構包括機架1，在所述機架1上安裝的若干主動式鍥式滑塊2和從動式鍥式滑塊3，在所述主動鍥式滑塊2 —端設有鍛壓頭4，在所述從動鍥式滑塊3的一端設有與鍛壓頭6相配合的鍛壓座5，在所述從動鍥式滑塊3的另一端設有凸模7。實施例8本發明在上述實施例1的基礎上，優選的實施例還包括，在所述lMnl8Crl8N鋼中微量元素的含量粉筆為C 彡0. 12wt%, Mn :17. 5 20wt%，Cr :17. 5 20wt%，Si (0. 8wt%, Al ( 0. 03wt%, P ( 0. 05wt%, S 彡 0. 015wt%, N 彡 0. 47wt%其余為 Fe 和不可去除的雜質。以上所述僅是本發明的優選實施方式，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，所述加工工藝包括如下工藝步驟51選用IMnlSCrlSN鋼作為生產護環鍛件的原材料；52將所述原材料通過電爐進行熔煉，將熔煉后的鋼液鑄成坯料；53將冷卻后坯料再進行電渣重熔；54將電渣重熔后的鋼液再結晶其內制成鋼錠；55將冷卻后的鋼錠加熱鍛造；56將鍛造成型的鍛件再進行固溶熱處理；57再將固溶熱處理后的鍛件進行冷膨脹成型處理；58將冷膨脹處理的鍛件進行機械性能檢驗；59將檢驗合格的工件進行精加工，制成電機護環件；SlO 對機加工后的電機護環件再進行檢驗、包裝、入庫。
2.如權利要求1所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，在所述S5鍛造工藝中，先將鋼錠加熱至1200度左右，然后通過鍛壓機對加熱后的鋼錠進行墩粗、拔長、沖孔、擴孔和平整的鍛造加工。
3.如權利要求2所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，在所述S6固溶熱處理工藝中，將鍛件加熱至高溫單相區恒溫保持，使過剩相充分溶解到固溶體中，然后將鍛件在水中快速冷卻，從而得到過飽和固溶體的鍛件。
4.如權利要求3所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，所述的高溫單相區是將護環鍛件溫度控制在1180°C到1250°C，將護環鍛件快速放入常溫狀態下的水溶液中冷卻。
5.如權利要求4所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，在所述S7冷膨脹成型工藝中，在固熔熱處理后，當溫度降低到400度以下時，通過對護環鍛件內孔注射高分子膨脹液，使護環鍛件在此溫度下在原有基礎上向外膨脹，最終達到成型尺寸。
6.如權利要求5所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，所述的高分子膨脹液為68號抗磨液壓油。
7.如權利要求2所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，在所述S5鍛造工藝中采用多方向鍛壓機構進行鍛壓，所述多方向鍛壓機構包括機架，在所述機架上安裝的若干主動式鍥式滑塊和從動式鍥式滑塊，在所述主動鍥式滑塊一端設有鍛壓頭，在所述從動鍥式滑塊的一端設有與鍛壓頭相配合的鍛壓座，在所述從動鍥式滑塊的另一端設有凸模。
8.如權利要求1所述的風力發電機護環鍛件的加工工藝，其特征在于，在所述 lMnl8Crl8N鋼中微量元素的含量粉筆為C ^ 0. 12wt%, Mn :17. 5 20wt%, Cr :17. 5 20wt%, Si 彡 0. 8wt%, Al 彡 0. 03wt%, P 彡 0. 05wt%, S 彡 0. 015wt%, N 彡 0. 47界1%其余為Fe和不可去除的雜質。
全文摘要
本發明公開了風力發電機護環鍛件的加工工藝，包括如下工藝步驟選用1Mn18Cr18N鋼作為生產護環鍛件的原材料；通過電爐熔煉→電渣重熔→鋼錠成品→鍛造(墩粗→拔長→沖孔→擴孔→平整)→固溶熱處理→冷膨脹→機械性能檢驗→精加工→最后制成成品。由于采用了上述新材料和新工藝，使所述護環鍛件的抗拉強度從原來的895提高至1035以上，屈服強度從原來的760提高至900以上，同時產品質量更趨穩定，使用壽命大大增加。再由于在鍛造工藝中采用了多方向鍛壓機構進行鍛壓，該機構能可在鍛壓過程中，使金屬在受壓狀態下合理流動，實現鍛件精細化，提高鍛件成品率。
文檔編號B23P15/00GK102248382SQ20111019915
公開日2011年11月23日 申請日期2011年7月18日 優先權日2011年7月18日
發明者沈炎, 趙林華 申請人:江陰市燎原鍛壓有限公司