CN101116891A - 大法兰短轴类件制造工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种大法兰短轴类件制造工艺。其特点是包括冶炼、锻造、热处理、检测、机加工工序，所述锻造工序为在大型水压机上首先通过自由锻锻出预制坯，再把预制坯放在模具中立式镦锻出接近成品尺寸的模锻件。本发明是对大型水压机只能实现大锻件自由锻的一个突破，能够节省原材料，缩短冷加工工时；最大优点是能改善大法兰短轴类件轴端部大法兰的锻透性。
Description
技术领域
本发明涉及大型风力发电机组主轴的制造，特别涉及一种大法兰短轴类件制造工艺。
背景技术
目前大型风力发电机组主轴的制造就其锻造工艺而言，国内外风机轴制造商普遍采用传统的自由锻工艺。而本发明，主要工艺过程为：加热→压钳口、倒棱、切水口→镦粗、拔长压实→下料→预制坯→镦锻出法兰成形到锻件尺寸→脱模。原始的自由锻工艺是通过镦粗按压下程序，然后拔长成形各段尺寸，但是法兰端部在成形过程中是无法达到锻比，这样内部缺陷无法锻合，质量较差，无法达到技术要求。而且传统的自由锻工艺锻造余量大，锻件较重，相应地选择钢锭也较大，冷加工工时多，制造周期长。
发明内容
本发明为解决公知技术中存在的技术问题而提供一种能够使法兰端部达到锻比并且锻造余量小的大法兰短轴类件制造工艺。
本发明为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：一种大法兰短轴类件制造工艺，包括冶炼、锻造、热处理、检测、机加工工序，所述锻造工序为在大型水压机上首先通过自由锻锻出预制坯，再把预制坯放在模具中立式镦锻出接近成品尺寸的模锻件。
本发明还可以采用如下技术方案：
所述的预制坯下料重量为充满模具型腔所需的下料重量加上火耗重量和热膨胀重量。
所述模具为包括至少三块依次嵌接的整体式外镶块；每块外镶块内安装两块分半组装的内镶块，内镶块的外圆锥面与外镶块的内圆锥面适配相接，内镶块的两端面分别与外镶块的两端面相平，两内镶块周向相接；所有内镶块的内腔形成模具的型腔。
所述模具的外镶块为三块。
所述外镶块材质为ZG35，内镶块为ZG5CrMnMo。
本发明在镦锻成形前预制坯要进行氧化皮的清整。
本发明具有的优点和积极效果是：本发明由于采用在大型水压机上首先通过自由锻锻出预制坯，再把预制坯放在模具中立式镦锻出接近成品尺寸的模锻件的方法，是对大型水压机只能实现大锻件自由锻的一个突破，能够节省原材料，缩短冷加工工时；最大优点是能改善大法兰短轴类件轴端部大法兰的锻透性。
附图说明
图1是本发明所采用模具的结构示意图。
具体实施方式
为能进一步了解本发明的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，详细说明如下：
本发明大法兰短轴类件制造工艺，包括以下工序：冶炼→精炼→真空浇注→锻造→锻后第一热处理→检测(初探)→粗加工→超声波探伤→性能热处理→取样做机械能检验、超声波探伤→半精加工→消除应力→精加工成活。
本发明的锻造的主要工艺过程如下：加热→倒棱、切水口→镦粗、拔长压实→下料→预制坯→模锻成形，首先在大型水压机上通过自由锻锻出预制坯，再把预制坯放在模具中立式镦锻出接近成品尺寸的模锻件；法兰端部是经坯料镦粗到成形尺寸，法兰端部能满足锻比，改善了大法兰短轴类件端部大法兰的锻透性，改善金属的组织结构，使其内部组织中的铸造组织和疏松得到很好的压实，能把粗大的晶粒压碎成细小的晶粒，并形成纤维组织，改善了法兰内部缺陷，提高了法兰内部质量。当纤维组织沿着法兰轮廓合理分布时，可提高零件的塑性和冲击韧性，从而使之强度提高可承受更大的冲击力，满足其技术指标。
本发明锻造余量小，节省了冷加工工时，制造周期短。以2兆瓦风机主轴为例，采用自由锻工艺时，锻件重13.85t，选用钢锭22t；采用模锻工艺时，锻件重11.91t，选用钢锭19t。每根风机主轴节省钢锭3t，锻件重降低1.94t；2兆瓦风机主轴采用自由锻工艺需要5火成型；而采用模锻工艺需要4火就可成型；从而减少一火。与国内其它厂家相比，具有很大优势。节省成本分析如下：节省钢锭3t，4万元；节省一火，0.9万元；节省冷加工工时，0.8万元；节省制造周期2天。模具消耗，以模具寿命按1000件计算，增加成本0.12万元。单件节省成本5.58万元。在大型水压机上实施兆瓦级风机轴的模锻，是对大型水压机只能实现大锻件自由锻的一个突破。
本发明锻造温度的确定：
以2兆瓦风机主轴为例，风机轴材质：34CrNiMo6。锻造温度范围控制在800～1200℃。
本发明对于预制坯下料准确度的控制：
采用反推法：首先计算出充满模具型腔所需的下料重，然后再加一火2％的火耗及1.5％热膨胀量，从而计算出重量为预制坯的下料重。然后再按模具型腔的形状设计出预制坯。准确的预制坯和模具型腔合适的稍度，可保证预制坯在模具型腔内充满。例如：2兆瓦风机轴是带法兰的阶梯轴，所以预制坯通过大型水压机锻成接近模具形状的阶梯轴，但阶梯部分要有很大的过渡圆角，目的是减少镦锻过程中的应力集中，防止部分金属堆积产生折叠和重皮。
本发明对于预制坯出炉后氧化皮处理方法：
因为所有模锻件在放入终锻模具成形之前，预制坯的表面必须光滑没有氧化皮，否则对模锻件的表面质量造成影响。
采用方法：在大型水压机上用上下平砧，对预制坯料轻轻滚压一趟、达到去除氧化皮的目的；然后立即放入模具中进行镦锻成形。
本发明采用的模具：
请参见图1，本发明采用的模具为组装镶块式，即外镶块为三块整体式，分别为外镶块I1、外镶块II2、外镶块III3，外镶块III3内安装两块分半组装的内镶块III8、9，内镶块III8、9分别为两个空心半圆锥体，内镶块III8、9外圆锥面带有一定斜度与外镶块III3的内锥面适配相接，内镶块III8、9的两端面分别与外镶块III3的两端面相平，内镶块III8、9周向相接；按照与内镶块III8、9安装在外镶块3内的相同方式，内镶块II6、7安装在外镶块II2内，内镶I4、5安装在外镶I1内，所有内镶块的内腔形成模具的型腔。即本发明采用的模具分成9块组装，内部镶块为分体，做成两个空心半圆锥体组装在一起，外镶块材质为ZG35，内镶块为ZG5CrMnMo。外镶块不变，只需改变内镶块尺寸，就可形成各种规格，这样可节约原材料，降低成本。当然上述模具的外镶块还可采用三块以上的形式，相应的增加内镶块的数量。本发明采用的模具结构简单，工件便于脱模，可防止工件卡死在模具内。
Claims (6)
1.一种大法兰短轴类件制造工艺，包括冶炼、锻造、热处理、检测、机加工工序，其特征是：所述锻造工序为在大型水压机上首先通过自由锻锻出预制坯，再把预制坯放在模具中立式镦锻出接近成品尺寸的模锻件。
2.根据权利要求1所述的大法兰短轴类件制造工艺，其特征是：所述预制坯下料重量为充满模具型腔所需的下料重量加上火耗重量和热膨胀重量。
3.根据权利要求1或2所述的大法兰短轴类件制造工艺，其特征是：所述模具为包括至少三块依次嵌接的整体式外镶块；每块外镶块内安装两块分半组装的内镶块，内镶块的外圆锥面与外镶块的内圆锥面适配相接，内镶块的两端面分别与外镶块的两端面相平，两内镶块周向相接；所有内镶块的内腔形成模具的型腔。
4.根据权利要求3所述的大法兰短轴类件制造工艺，其特征是：所述模具的外镶块为三块。
5.根据权利要求3所述的大法兰短轴类件制造工艺，其特征是：所述外镶块材质为ZG35，内镶块为ZG5CrMnMo。
6.根据权利要求1或2或3所述的大法兰短轴类件制造工艺，其特征是：在镦锻成形前预制坯要进行氧化皮的清整。
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