CN106695256A - 一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，包括以下工艺步骤：检验‑切料‑加热‑制作仿形坯‑仿形环轧‑整圆定尺‑锻件过程检测‑热处理‑性能测试‑机加工‑硬度检查‑终检、标识、包装。本发明极大地提高了原材料的利用率，降低燃气消耗和后续加工的成本，并且在后续机加工中不破坏锻造流线，模具灵活性高，实现了一套模具轧制多种型号锻件的效果，降低了工装成本。

Description

一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺
技术领域
本发明涉及一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，适用于精密锻造领域。
背景技术
在传统合锻工艺中，对于大锥度风能轴承内圈根据其形状特点直接采用自由锻+开始模锻件进行制造，经过近几十年的发展，环件轧制技术已逐步取代自由锻成为环件产品的主要生产方式，矩形件设计方法是当时环件的主流，近几年随着设备能力以及环轧技术的提高，仿形件设计开始逐渐占据市场，并一举占领市场，产品材料损耗是降低了但是仿形件所投入模具成本确日益增加，每套工装对应一种型号，生产过程中极具占据人力和物力，并且市场瞬息万变，很多型号产品型号升级、变更或者需求量消失或者减少，造成了相对应仿形模具失效，模具成本极大的浪费。现有辗环技术中矩形锻件机加工余量大，材料利用率和生产效率低，后续机加工中容易对锻造流线造成破坏，并且辗环工艺中安装工装不灵活，工装消耗大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，极大地提高了原材料的利用率，降低燃气消耗和后续加工的成本，并且在后续机加工中不破坏锻造流线，模具灵活性高，实现了一套模具轧制多种型号锻件的效果，降低了工装成本。
本发明解决上述技术问题采取的技术方案是：一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，包括如下工艺步骤：
(1)检验：对原材料的材质以及外观质量进行检验。
(2)切料：在锯切机上将步骤(1)中检验合格的棒料锯切成段，并且对切割后的料段进行外观质量检查，其中料段的最大壁厚为D。
(3)加热：在蓄热式锻造炉内对步骤(2)获得的料段进行加热保温。
(4)制作仿形坯：将加热保温后的料段放置与压机制坯模具内，在压机工位进行镦粗、冲孔和端面平整，制成环轧仿形毛坯。
(5)仿形环轧：将环轧仿形毛坯转移至立式碾环机工位，环轧仿形毛坯在芯辊的作用下逐渐与内圈立式组合模具贴合并开始轧制变形，在主辊工装和芯辊的共同作用下，环轧仿形毛坯发生塑性变形并不断填充工装模具，当环轧仿形毛坯外径达到预设尺寸时，环轧操作完成。
(6)整圆定尺：对由步骤(5)获得的半成品进行整圆定尺，得到行为公差良好的锻件。
(7)锻件过程检测：对由步骤(6)获得的锻件进行过程检测。
(8)热处理：对经过过程检测获得的合格半成品进行热处理。
(9)性能测试：将热处理后的半成品进行解剖，然后对解剖的半成品进行性能测试。
(10)机加工：对经过性能测试获得的合格半成品进行机加工，切除余量。
(11)硬度检查：对经过机加工后的半成品进行硬度检查。
(12)终检、标识和包装：对达到硬度检查要求的半成品进行终检、标识和包装，获得风电轴承内圈。
在步骤(1)中，检验材质需要满足产品图纸或规范要求，原材料表面无裂纹、折叠或者尖角凸台，避免后续锻造产生缺陷。
在步骤(3)中，加热温度为1000℃～1200℃，保温时间为D*(0.3min/mm～0.8min/mm)。
在步骤(8)中，热处理为球化退火预备热处理，目的是降低硬度和调整组织，其中热处理工艺为：将半成品温度加热至≤600℃时进行装炉，程序升温3h～5h至800℃～820℃，并且在此温度维持3.5h～5.5h，再以20℃/h～30℃/h的降温速度炉冷至700℃～720℃，在此温度保持1.5h～2.5h，然后以20℃/h～30℃/h的降温速度炉冷至650℃出炉空冷。
在步骤(9)中，性能测试的具体要求如下：球状碳化物(CG)2.2～2.4，珠光体(PA)≤3.0，网状碳化物(CN)≤4.3，脱碳层深度小于等于单边最小加工余量的1/3。
在步骤(11)中，硬度要求≤250HBW。
采用了上述技术方案后，本发明具有以下的有益效果：本发明可以极大地提高原材料利用率，降低燃气消耗，符合锻造行业绿色发展的趋势，同时降低后续机加工成本，由于仿形锻件在后续机加工中不破坏锻造流线，可大大提高成品的性能，内圈立式组合模具设计灵活的提高了装配模具的时间，以及实现了一套模具轧制多个型号锻件的效果，极大了降低了仿形件工装成本，减少了工装报废，提高了模具的利用率。
附图说明
图1为本发明的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺的流程图；
图2为本发明的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺的实施例1中仿形环轧后的半成品的剖面图；
图3为本发明的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺的实施例2中仿形环轧后的半成品的剖面图；
图中：1.检验，2.切料，3.压机制坯模具，4.镦粗，5.冲孔，6.环轧仿形毛坯，7.内圈立式组合模具，8.仿形环轧后的半成品。
具体实施方式
为了使本发明的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。
如图1-3所示，一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺的实施例如下：
实施例1：仿形件的规格为Ф1234*Ф1054Ф382(见图2)，主要包括以下步骤：
(1)检验1：对原材料的材质以及外观质量进行检验，棒料规格为Ф360。
(2)切料2：在锯切机上将步骤(1)中检验合格的棒料锯切成段，并且对切割后的料段进行外观质量检查，其中料段的最大壁厚为D＝360mm。
(3)加热：在蓄热式锻造炉内对步骤(2)获得的料段进行加热保温，加热温度为1079℃，保温时间为160min。
(4)制作仿形坯：将加热保温后的料段放置与压机制坯模具3内，在压机工位进行镦粗4、冲孔5和端面平整，制成环轧仿形毛坯6。
(5)仿形环轧：将环轧仿形毛坯6转移至立式碾环机工位，环轧仿形毛坯6在芯辊的作用下逐渐与内圈立式组合模具7贴合并开始轧制变形，在主辊工装和芯辊的共同作用下，环轧仿形毛坯6发生塑性变形并不断填充工装模具，当环轧仿形毛坯6外径达到预设尺寸时，环轧操作完成。
(6)整圆定尺：对由步骤(5)获得的半成品进行整圆定尺，得到行为公差良好的锻件，其尺寸为外径尺寸1234+/-6mm，内径尺寸1054+/-6mm，高度尺寸382+/-6mm。
(7)锻件过程检测：对由步骤(6)获得的锻件进行过程检测。
(8)热处理：对经过过程检测获得的合格半成品进行热处理，其中热处理工艺为：将半成品温度加热至≤600℃时进行装炉，程序升温3h至805℃，并且在此温度维持5.5h+/-0.5h，再以20-30℃/h的降温速度炉冷至720℃，在此温度保持2h+/-0.5h，然后以20-30℃/h的降温速度炉冷至650℃出炉空冷。
(9)性能测试：将热处理后的半成品进行解剖，然后对解剖的半成品进行性能测试，其性能参数为：球状碳化物(CG)2.3，珠光体(PA)3.0，网状碳化物(CN)≤4.0，脱碳层深度0.34mm。
(10)机加工：对经过性能测试获得的合格半成品进行机加工，切除余量。
(11)硬度检查：对经过机加工后的半成品进行硬度检查，其硬度为207HBW。
(12)终检、标识和包装：对达到硬度检查要求的半成品进行终检、标识和包装，获得风电轴承内圈。
实施例2：仿形件的规格为Ф1235*Ф1103.5Ф336(见图3)，主要包括以下步骤：
(1)检验1：对原材料的材质以及外观质量进行检验，棒料规格为Ф360。
(2)切料2：在锯切机上将步骤(1)中检验合格的棒料锯切成段，并且对切割后的料段进行外观质量检查，其中料段的最大壁厚为D＝360mm。
(3)加热：在蓄热式锻造炉内对步骤(2)获得的料段进行加热保温，加热温度为1079℃，保温时间为150min。
(4)制作仿形坯：将加热保温后的料段放置与压机制坯模具3内，在压机工位进行镦粗4、冲孔5和端面平整，制成环轧仿形毛坯6。
(5)仿形环轧：将环轧仿形毛坯6转移至立式碾环机工位，环轧仿形毛坯6在芯辊的作用下逐渐与内圈立式组合模具7贴合并开始轧制变形，在主辊工装和芯辊的共同作用下，环轧仿形毛坯6发生塑性变形并不断填充工装模具，当环轧仿形毛坯6外径达到预设尺寸时，环轧操作完成。
(6)整圆定尺：对由步骤(5)获得的半成品进行整圆定尺，得到行为公差良好的锻件，其尺寸为外径尺寸1235+/-6mm，内径尺寸1103.5+/-6mm，高度尺寸336+/-6mm。
(7)锻件过程检测：对由步骤(6)获得的锻件进行过程检测。
(8)热处理：对经过过程检测获得的合格半成品进行热处理，其中热处理工艺为：将半成品温度加热至≤600℃时进行装炉，程序升温3h至805℃，并且在此温度维持5.5h+/-0.5h，再以20-30℃/h的降温速度炉冷至720℃，在此温度保持2h+/-0.5h，然后以20-30℃/h的降温速度炉冷至650℃出炉空冷。
(9)性能测试：将热处理后的半成品进行解剖，然后对解剖的半成品进行性能测试，其性能参数为：球状碳化物(CG)2.2，珠光体(PA)3.0，网状碳化物(CN)≤4.0，脱碳层深度0.37mm。
(10)机加工：对经过性能测试获得的合格半成品进行机加工，切除余量。
(11)硬度检查：对经过机加工后的半成品进行硬度检查，其硬度为201HBW。
(12)终检、标识和包装：对达到硬度检查要求的半成品进行终检、标识和包装，获得风电轴承内圈。
与现有技术相比，本发明可以极大地提高原材料利用率达15％～35％，降低燃气消耗，符合锻造行业绿色发展的趋势，同时降低后续机加工成本达10％～30％，由于仿形锻件在后续机加工中不破坏锻造流线，可大大提高成品的性能，内圈立式组合模具设计灵活的提高了装配模具的时间，以及实现了一套模具轧制多个型号锻件的效果，极大了降低了仿形件工装成本，减少了工装报废，模具成本降低了75％，提高了模具的利用率。
以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，其特征在于：包括如下工艺步骤：
(1)检验：对原材料的材质以及外观质量进行检验；
(2)切料：在锯切机上将步骤(1)中检验合格的棒料锯切成段，并且对切割后的料段进行外观质量检查，其中料段的最大壁厚为D；
(3)加热：在蓄热式锻造炉内对步骤(2)获得的料段进行加热保温；
(4)制作仿形坯：将加热保温后的料段放置与压机制坯模具内，在压机工位进行镦粗、冲孔和端面平整，制成环轧仿形毛坯；
(5)仿形环轧：将环轧仿形毛坯转移至立式碾环机工位，环轧仿形毛坯在芯辊的作用下逐渐与内圈立式组合模具贴合并开始轧制变形，在主辊工装和芯辊的共同作用下，环轧仿形毛坯发生塑性变形并不断填充工装模具，当环轧仿形毛坯外径达到预设尺寸时，环轧操作完成；
(6)整圆定尺：对由步骤(5)获得的半成品进行整圆定尺，得到行为公差良好的锻件；
(7)锻件过程检测：对由步骤(6)获得的锻件进行过程检测；
(8)热处理：对经过过程检测获得的合格半成品进行热处理；
(9)性能测试：将热处理后的半成品进行解剖，然后对解剖的半成品进行性能测试；
(10)机加工：对经过性能测试获得的合格半成品进行机加工，切除余量；
(11)硬度检查：对经过机加工后的半成品进行硬度检查；
(12)终检、标识和包装：对达到硬度检查要求的半成品进行终检、标识和包装，获得风电轴承内圈。
2.根据权利要求1所述的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，其特征在于：所述步骤(3)中加热温度为1000℃～1200℃，保温时间为D*(0.3min/mm～0.8min/mm)。
3.根据权利要求1所述的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，其特征在于：所述步骤(8)中的热处理为球化退火预备热处理。
4.根据权利要求1或3所述的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，其特征在于：所述步骤(8)中的热处理的具体工艺如下：
将半成品温度加热至≤600℃时进行装炉，程序升温3h～5h至800℃～820℃，并且在此温度维持3.5h～5.5h，再以20℃/h～30℃/h的降温速度炉冷至700℃～720℃，在此温度保持1.5h～2.5h，然后以20℃/h～30℃/h的降温速度炉冷至650℃出炉空冷。
5.根据权利要求1所述的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，其特征在于：所述步骤(9)中性能测试的具体要求如下：球状碳化物(CG)2.2～2.4，珠光体(PA)≤3.0，网状碳化物(CN)≤4.3，脱碳层深度小于等于单边最小加工余量的1/3。
6.根据权利要求1所述的一种大锥度风电轴承内圈仿形成形的环轧工艺，其特征在于：所述步骤(11)中的硬度要求≤250HBW。
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