專利名稱：一種大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法
技術領域：
本發明涉及大型風電機組加工技術領域，尤其是涉及一種大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法。
背景技術：
風力發電由于在可再生能源領域中技術相對成熟、成本低廉，并且有效減少了二氧化碳的排放，因此，在全球得到了迅速的發展，風電設備出現了供不應求的現象，風電軸承外環是風電設備中的關鍵組成部件之一，大型風電機組用軸承外環一般借助于碾擴機使坯料產生壁厚變小、直徑擴大、截面輪廓成型的塑性加工過程，碾擴成型具有以下優點1) 變形方式是三維方向非均勻變形的一種連續漸變；2)材料利用率高，制坯沖孔連皮小，無飛邊材料的損耗，不存在自由鍛與馬架擴孔的多棱形和火焰切割的粗糙層；3)工件內部質量好，其機械強度、耐磨性和工件壽命明顯高于其它工藝方法生產工件；4)生產率高，碾擴周期一般為10秒，最小生產周期達到3. 6秒；5)生產成本低。碾擴成型完畢后，采用正火加回火的熱處理工藝完成熱處理，達到改善材料內部結構和性能之目的。但是，在現有技術中碾擴成型加工每次只能加工一個環件并且要經過四個火次，熱處理為正火加回火，這種加工工藝仍然存在工藝復雜、冷脆性高、對抗惡劣環境能力差等缺點。

發明內容
本發明的目的在于克服現有技術中存在的缺點，提供一種由三個火次完成環件的鍛坯制作，并且一次碾環能夠得到兩個軸承環件的鍛造碾環加工方法，采用該方法加工完成的大型風電機組用軸承環件強度高、淬透性好、韌性強、高溫時有較高的蠕變強度和持久強度，采用的技術方案是一種大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 該加工方法包括以下步驟
1)下料將鋼錠按照兩個大型風電機組用軸承環件所需厚度下料，制成坯料；
2)第一火次加熱由加熱爐將坯料加熱到1220°C，保持150分鐘，出爐(裝料機)；
3)鍛造制坯將加熱后的坯料上壓力機，用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行滾圓、鐓粗，然后用沖子和漏盤進行沖孔；
4)第二火次加熱由加熱爐將所述沖孔后的坯料加熱到1220°C，保持90分鐘，由裝料機出爐；
5)擴孔和整形將步驟4)加工完成后的坯料上壓力機，用馬杠和馬架進行擴孔，然后用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行整形；
6)第三火次加熱將步驟5)加工完成后的坯料加熱到1220°C，保持40分鐘，出爐；
7)擴徑碾環將步驟6)加工完成后的坯料上碾環機，使用復合模具，進行碾環操作后空冷，得到兩件相連軸承環件毛坯；
8)將步驟7)所述兩件相連軸承環件毛坯進行切割后得到單個毛坯；
9)熱處理將步驟8)所述單個毛坯進行熱處理，步驟是正火、淬火和回火。
本發明的技術特征還有所述正火加工步驟是將所述單個毛坯在加熱爐內加熱到640-660°C，保持一個小時，然后，按照120°C /h的加熱速度加熱到895_905°C，保持4小時后，出爐快速冷卻。本發明的技術特征還有所述淬火加工步驟是將所述單個毛坯按照每小時溫升小于等于100°c的速度加熱，加熱到640-660°C后保溫1小時，繼續按照每小時溫升小于等于120°C的速度加熱到850-870°C，保溫3小時后出爐，聚合物冷卻。本發明的技術特征還有所述回火加工步驟是按照每小時溫升小于等于100°C 的速度將所述單個毛坯加熱到590-610°C后，保溫4小時出爐冷卻，并用風扇吹風。本發明的技術特征還有所述下料的計算方法是首先計算出兩件大型風電機組用軸承環件的重量，然后以該重量的2倍為基礎，再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量。本發明的技術特征還有經過所述步驟5)加工后的坯料偏心彡15mm，圓角 R 彡 Mmm。本發明的技術特征還有所述大型風電機組用軸承環件材料是42CrMo4。本發明的技術特征還有所述熱護理由井式電爐完成加熱。本發明的技術特征還有所述復合模具包括成型輥、驅動輥和導向輥，所述成型輥上具有朝向所述驅動輥方向的凸起。本發明的有益效果在于1)本發明公開了一種用于大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，該方法涉及軸承環件材料的選擇、下料、鍛造、碾制、分割、熱處理等重要加工步驟，采用該種方法完成軸承環件的加工，不但能提高生產效率，降低成本，同時保證了環件良好的綜合性能。2)該種方法加工完成的軸承環件具有強度高、淬透性好、韌性強，淬火時變形小， 高溫條件下有較強的蠕變強度和持久強度，適合于在惡劣環境下使用的大型風電機組用。3)該種方法在進行熱輾擴時，減少了加熱的次數，將現有技術的四火次加熱減少到三火次，并且通過對模具的改進，能夠輾擴加工一次，得到兩個的環件，大大提高了生產效率。4)該種方法加工的軸承外環，配合特別選定的原材料組分，力學性能為抗拉強度為880ΜΡει，屈服強度為705 MPa,伸長率為17. 5%，斷面收縮率為63%，_20°C低溫沖擊功彡56J，硬度HB為觀3，ASTM晶粒度為9. 3級，A類金屬夾雜物為1級。


附圖1是復合模具結構示意圖，其中，1是成型輥，2是驅動輥，3是導向輥，4是坯料，5是凸起。
具體實施例方式本發明公開了一種采用鍛造碾環方法加工完成的大型風電機組用軸承環件的加工方法，該種方法主要是采用了熱輾擴與熱處理的加工過程，配合特別設計的復合模具，從而達到了一次輾擴得到兩個軸承環件之目的，主要步驟是
1)下料將鋼錠按照兩個大型風電機組用軸承環件所需厚度下料，制成坯料，原材料是42CrMo4，其中 CO. 41%, SiO. 26%, MnO. 75%, PO. 011%, SO. 005%, NiO. 02%, Crl. 09%, MoO. 17%, O (0. 0025%, N ^0. 009%, H ^0. 0002%, VO. 005%, CuO. 014%, A10. 024%, TiO. 003%,首先計算出該
兩件軸承環件的重量，然后以該重量的2倍為基礎，再加上2. 5%的耗量，即是坯料的重量。2)第一火次加熱由加熱爐將坯料加熱到1220°C，保持150分鐘，由裝料機出爐；
3)鍛造制坯將加熱后的坯料上壓力機，用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行滾圓、鐓粗，然后用沖子和漏盤進行沖孔，壓力機選用4000T液壓機；
4)第二火次加熱由加熱爐將沖孔后的坯料加熱到1220°C，保持90分鐘，由裝料機出
爐；
5)擴孔和整形將步驟4)加工完成后的坯料上壓力機，用馬杠和馬架進行擴孔，然后用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行整形，加工后的坯料偏心彡15mm,圓角R彡24mm ；
6)第三火次加熱將步驟5)加工完成后的坯料加熱到1220°C，保持40分鐘，裝料機出
爐；
7)擴徑碾環將步驟6)加工完成后的坯料上碾環機，使用復合模具，進行碾環操作后空冷，始鍛溫度是1220°C，終鍛溫度是800°C，得到兩件相連軸承環件毛坯；
8)將步驟7)兩件相連軸承環件毛坯進行切割后得到單個毛坯；
9)熱處理將步驟8)單個毛坯進行熱處理，熱護理由井式電爐完成加熱，步驟是正火、 淬火和回火。其中，正火加工步驟是將單個毛坯在加熱爐內加熱到640-660°C，保持一個小然后，按照120°C /h的加熱速度加熱到895-905°C，保持4小時后，出爐快速冷卻。淬火加工步驟是將單個毛坯按照每小時溫升小于等于100°C的速度加熱，加熱到640-660°C后保溫1小時，繼續按照每小時溫升小于等于120°C的速度加熱到850-870°C，保溫3小時后出爐，聚合物冷卻?；鼗鸺庸げ襟E是按照每小時溫升小于等于100°C的速度將所述單個毛坯加熱到590-610°C后，保溫4小時出爐冷卻，并用風扇吹風。復合模具包括成型輥1、驅動輥2和導向輥3，成型輥1上具有朝向驅動輥2方向的凸起5。當然，上述說明并非對本發明的限制，本發明也不僅限于上述舉例，本技術領域的普通技術人員在本發明的實質范圍內所做出的變化、改型、添加或替換，也屬于本發明的保護范圍。
權利要求
1.一種大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于該加工方法包括以下步驟1)下料將鋼錠按照兩個大型風電機組用軸承環件所需厚度下料，制成坯料；2)第一火次加熱由加熱爐將坯料加熱到1220°C，保持150分鐘，出爐(裝料機)；3)鍛造制坯將加熱后的坯料上壓力機，用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行滾圓、鐓粗，然后用沖子和漏盤進行沖孔；4)第二火次加熱由加熱爐將所述沖孔后的坯料加熱到1220°C，保持90分鐘，由裝料機出爐；5)擴孔和整形將步驟4)加工完成后的坯料上壓力機，用馬杠和馬架進行擴孔，然后用上平砧和旋轉鐓粗臺對坯料進行整形；6)第三火次加熱將步驟5)加工完成后的坯料加熱到1220°C，保持40分鐘，出爐；7)擴徑碾環將步驟6)加工完成后的坯料上碾環機，使用復合模具，進行碾環操作后空冷，得到兩件相連軸承環件毛坯；8)將步驟7)所述兩件相連軸承環件毛坯進行切割后得到單個毛坯；9)熱處理將步驟8)所述單個毛坯進行熱處理，步驟是正火、淬火和回火。
2.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述正火加工步驟是將所述單個毛坯在加熱爐內加熱到640-660°C，保持一個小時，然后，按照120°C /h的加熱速度加熱到895-905°C，保持4小時后，出爐快速冷卻。
3.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述淬火加工步驟是將所述單個毛坯按照每小時溫升小于等于10(TC的速度加熱，加熱到640-660°C后保溫1小時，繼續按照每小時溫升小于等于120°c的速度加熱到850-870°C， 保溫3小時后出爐，聚合物冷卻。
4.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于所述回火加工步驟是按照每小時溫升小于等于100°C的速度將所述單個毛坯加熱到 590-610 0C后，保溫4小時出爐冷卻，并用風扇吹風。
5.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述下料的計算方法是首先計算出兩件大型風電機組用軸承環件的重量，然后以該重量的2倍為基礎，再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量。
6.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 經過所述步驟5)加工后的坯料偏心< 15mm，圓角R < 24mm。
7.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述大型風電機組用軸承環件材料是42CrMo4。
8.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述熱護理由井式電爐完成加熱。
9.按照權利要求1所述的大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，其特征在于 所述復合模具包括成型輥、驅動輥和導向輥，所述成型輥上具有朝向所述驅動輥方向的凸起。
全文摘要
本發明公開了一種大型風電機組用軸承環件鍛造碾環加工方法，采用的技術方案是該加工方法包括以下步驟1)下料；2)第一火次加熱；3)鍛造制坯；4)第二火次加熱；5)擴孔和整形；6)第三火次加熱；7)擴徑碾環；8)將步驟7)所述兩件相連軸承環件毛坯進行切割后得到單個毛坯；9)熱處理，步驟是正火、淬火和回火。本發明的有益效果在于該種方法將現有技術的四火次加熱減少到三火次，并且通過對模具的改進，能夠輾擴加工一次得到兩個環件，不但能提高生產效率，降低成本，同時保證了法蘭良好的綜合性能，具有強度高、淬透性好、韌性強，淬火時變形小，高溫條件下有較強的蠕變強度和持久強度，適合在惡劣環境下使用的大型風電機組用。
文檔編號B21K21/02GK102554114SQ20121000267
公開日2012年7月11日 申請日期2012年1月6日 優先權日2012年1月6日
發明者景財年, 牛余剛, 陳吉元, 陳玉興 申請人:山東伊萊特重工有限公司