一种34CrNiMo6钢制风电主轴的锻造工艺的制作方法
【技术领域】
[0001 ] 本发明锻造技术领域，具体设及一种34化NiMo6钢制风电主轴的锻造工艺。
【背景技术】
[0002] 截止到2012年年底，我国风电累计装机容量达到7532万kw，保持总装机容量全球 第一。风电机组运行在自然环境中，一年四季经历溫度、风力等各种极端气候的考验，受力 情况非常复杂。由于风电机组的大型化，零部件的结构越来越大，风电机组中主要部件的设 计和制造问题将更加突出。主轴是风力发电机组中重要的零部件，体积大，质量大。从国内 外的风电机组的运行实际情况来看，主轴断裂是主轴失效的主要形式，为了提高主轴的安 全性和可靠性，必须保证主轴具有可靠的强度、刚度和足够的疲劳寿命。提高创新能力和制 造技术水平是对整个行业提出具体要求，也是风电机组安全可靠运行的保证。在风力发电 机组中，主轴承担了叶轮传递过来的各种载荷，并将扭矩传递给增速齿轮箱，将轴向推力、 气动弯矩传递给机舱和塔架。风电机组的主轴材料应具有良好的综合机械性能（良好的泽 透性，强度，耐磨性，初性），W适应高应力和抗冲击载荷的作用。
[0003] CN103469092A中公开了一种利用34化NiMo6钢为原料生产风机主轴的方法，包 括精炼、锻造(鐵粗、拔长、模锻成型）、热处理和精加工。上述锻造过程中的鐵拔过程(鐵拔 次数和鐵拔方法)并没有详细说明，鐵拔次数少不利于锻件材质微观形成显微组织，晶粒较 大，所得锻件机械性能较差;上述专利中锻造终锻溫度为75(TC，该溫度下金属塑性低，变形 抗力增加，可锻性较差，粗晶粒金属中的裂纹易产生和扩展，断裂吸收能量较少，因此表现 出较低的抗冲击初性、屈服强度和抗拉强度。CN103451402B中公开了一种大型轴类件的热 处理方法，其中泽火溫度为830~880°C，回火溫度为500~640°C，泽火溫度和回火溫度值范 围较宽，且采用连续加热，所得轴件的奥氏体晶粒长大的倾向大，刚组织较粗，也不利于优 化轴件的综合机械性能。因此有必要对现有技术中的风电主轴锻造工艺进行改进和优化。
【发明内容】
[0004] 本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种内部缺陷少、钢力学性 能稳定的34化NiMo6钢制风电主轴的锻造工艺。
[0005] 为实现上述目的，本发明的技术方案为：一种％CrNiMo6钢制风电主轴的锻造工 艺，其特征在于，包括W下步骤： S1:将常溫钢锭Ξ段式加热至始锻溫度1180± 10°C，保溫； S2:第一火次锻造，钢锭出炉后首先轻压钢锭一周，两端锐角倒纯，原长度为哺勺钢锭竖 直后鐵粗，停锻时鐵粗比为1.9~2.1，然后按照0° -180° -90° -180°的巧料旋转顺序依次间 隔进行单次单面压下量10~14%的单方向拔长至巧料长度为2.1H~2.4H，锻件回炉加热至 始锻溫度并保溫； S3:第二火次锻造，锻件出炉后倒棱，继续鐵粗至巧料高度为H，重复S1的鐵粗和拔长操 作，锻件回炉加热至始锻溫度并保溫； S4:第Ξ火次锻造，锻件出炉后重复S2的倒棱、鐵粗和拔长操作，将锻件旋转45% W与 S1中相同的巧料旋转顺序依次间隔进行单方向拔长得预定工艺尺寸的八方轴体，号印压痕 确定法兰段和轴身段，锻件回炉加热至始锻溫度并保溫； S5:第四火次锻造，锻件出炉后拔长轴身段至主轴轴身段预定最大尺寸，锻件回炉加热 至始锻溫度并保溫； S6:第五火次锻造，锻件出炉后进法兰头模具，压下法兰头成型，回炉加热至1170~ 1180°C，保溫，然后降溫至1080~1100°C保溫2~化； S7:第六火次锻造，对锻件轴身段进一步拔长至主轴轴身端尺寸； S8:锻件依次经锻后热处理、粗加工、调质热处理、成品加工，得34化NiMo6钢制风电主 轴。
[0006] 为了使钢锭内部溫度均匀，保溫有利于在恒溫下实现组织转变，避免钢锭各部位 的热应力和/或组织转变应力过于集中，使34化NiMo6钢在始锻溫度下具有较高的塑性和交 底的变形抗力，优选的技术方案为，S1中的钢锭加热过程为，将常溫钢锭快速升溫至350°C， W钢锭最大有效厚度计，保溫0.18~0.22h/100mm，继续升溫至550°C，保溫0.18~0.22h/ 100mm，升溫至850°C，保溫 0.36 ~0.44h/100mm，最后升溫至 1180±10°C。
[0007] 导热性差的钢加热时钢锭表面和中屯、会出现较大的溫差，引起内外层膨胀不均而 产生溫度应力，为了避免产生过大的溫度应力和出现中屯、裂纹，使升溫速率与钢锭的导热 性相匹配，优选的技术方案为，钢锭350°C至550°C的溫度区间内，升溫速率为95~105°CA; 钢锭850°C至1180± 10°C的溫度区间内，升溫速率为75~80°C A。
[000引优选的技术方案为，锻后热处理的工艺过程为：将S3所得锻件冷却至55(TC，进炉 保溫4.5~5.5小时，按工艺升溫至890± 10°C，均溫保溫20~24小时，出炉均匀快冷至350± 5°C时，进炉保溫4~4.5小时，然后按工艺升溫至680 ± 5°C，均溫保溫34~36小时，随炉冷却 至250°C W下时，锻件出炉冷至常溫。
[0009] 为了进一步优化轴件的综合机械性能，优选的技术方案为，调质热处理的工艺过 程为：将锻件W小于80°CA的升溫速率升溫至400±10°C，均溫保溫3~3.5小时，接着^小 于80°C A的升溫速率升溫至650± 10°C，均溫保溫5~5.5小时，然后按工艺升溫至860± 10 °C，均溫保溫17~19小时，第一液体介质中泽冷，置于热处理炉中升溫至300±10°C，均溫保 溫3~3.5小时，接着升溫至620± 10°C，均溫保溫28~30小时，第二液体介质中速冷至200°C 然后空冷。
[0010] 优选的技术方案为，锻件置于其中前第一液体介质和第二液体介质的初始溫度均 不超过30°C，锻件置于其中后第一液体介质和第二液体介质的溫度不超过40°C。
[0011] 为了保证巧料有足够的塑性和停锻后能获得细小的晶粒，优选的技术方案为，S2、 S3、S4、S5、S6、S7的终锻溫度均不低于850 °C。
[0012] 为了使钢锭或锻件中各部位组织均匀，优化锻造效果，优选的技术方案为，S1、S2、 S3、S4、S5中锻件加热后的保溫处理为：W钢锭最大有效厚度计，保溫0.8~0.化/100mm。
[0013] 本发明的优点和有益效果在于： 34CrNiMo6钢制风电主轴的锻造工艺步骤简单，通过采用多次鐵拔和模锻成型，由于压 应力能阻止晶间联系的破坏，有利于晶内滑移变形的发展，能有效细化主轴合金组织晶粒， 使风电主轴的抗拉强度、屈服强度、冲击初性、延伸率及断面收缩性能等也随之得到了改 善;多次鐵拔可击碎合金钢中的块状碳化物，并使其均匀分布w提高风电主轴的使用性能； 对钢组织微观观察显示，上述锻造工艺制得的主轴形成了金属纤维组织，且金属纤维沿零 件的主轴最大受力方向分布，钢组织致密度高，主轴的综合力学性能强。
【具体实施方式】
[0014]下面结合实施例，对本发明的【具体实施方式】作进一步描述。W下实施例仅用于更 加清楚地说明本发明的技术方案，而不能W此来限制本发明的保护范围。
[001引实施例1 实施例1的34化NiMo6钢制风电主轴的锻造工艺，包括如下步骤： S1:将常溫钢锭Ξ段式加热至始锻溫度1180± 10°C，保溫； S2:第一火次锻造，钢锭出炉后首先轻压钢锭一周，两端锐角倒纯，原长度为哺勺钢锭竖 直后鐵粗，停锻时鐵粗比为2.1，然后按照0°-180°-90°-180°的巧料旋转顺序依次间隔进行 单次单面压下量14%的单方向拔长至巧料长度为2.4H，锻件回炉加热至始锻溫度并保溫； S3:第二火次锻造，锻件出炉后倒棱，继续鐵粗至巧料高度为H，重复S1的鐵粗和拔长操 作，锻件回炉加热至始锻溫度并保溫； S4:第Ξ火次锻造，锻件出炉后重复S2的倒棱、鐵粗和拔长操作，将锻件旋转45% W与 S1中相同的巧料旋转顺序依次间隔进行单方向拔长得预定工艺尺寸的八方轴体，号印压痕 确定法兰段和轴身段，锻件回炉加热至始锻溫度并保溫； S5:第四火次锻造，锻件出炉后拔长轴身段至主轴轴身段预定最大尺寸，锻件回炉加热 至始锻溫度并保溫； S6:第五火次锻造，锻件出炉后进法兰头模具，压下法兰头成型，回炉加热至1170~ 1180°C，保溫，然后降溫至1080~1100°C保溫化； S7:第六火次锻造，对锻件轴身段进一步拔长至主轴轴身端尺寸； S8:锻件依次经锻后热处理、粗加工、调质热处理、成品加工，得34化NiMo6钢制风电主 轴。
[0016] S1中的钢锭加热过程为，将常溫钢锭快速升溫至350°C，W钢锭最大有效厚度计， 保溫0.22h/100mm，继续升溫至450°C，保溫0.22h/100mm，升溫至950°C，保溫0.44h/100mm， 最后升溫至1180±10°C。
[0017] 锻后热处理的工艺过程为:将S3所得锻件冷却至550°C，进炉保溫5.5小时，按工艺 升溫至890± 10°C，