专利名称：一种大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法
技术领域：
本发明涉及大型风电机组加工技术领域，尤其是涉及一种大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法。
背景技术：
风力发电由于在可再生能源领域中技术相对成熟、成本低廉，并且有效减少了二氧化碳的排放，因此，在全球得到了迅速的发展，风电设备出现了供不应求的现象，风电轴承外环是风电设备中的关键组成部件之一，大型风电机组用轴承外环一般借助于碾扩机使坯料产生壁厚变小、直径扩大、截面轮廓成型的塑性加工过程，碾扩成型具有以下优点1) 变形方式是三维方向非均勻变形的一种连续渐变；2)材料利用率高，制坯冲孔连皮小，无飞边材料的损耗，不存在自由锻与马架扩孔的多棱形和火焰切割的粗糙层；3)工件内部质量好，其机械强度、耐磨性和工件寿命明显高于其它工艺方法生产工件；4)生产率高，碾扩周期一般为10秒，最小生产周期达到3. 6秒；5)生产成本低。碾扩成型完毕后，采用正火加回火的热处理工艺完成热处理，达到改善材料内部结构和性能之目的。但是，在现有技术中碾扩成型加工每次只能加工一个环件并且要经过四个火次，热处理为正火加回火，这种加工工艺仍然存在工艺复杂、冷脆性高、对抗恶劣环境能力差等缺点。
发明内容
本发明的目的在于克服现有技术中存在的缺点，提供一种由三个火次完成环件的锻坯制作，并且一次碾环能够得到两个轴承环件的锻造碾环加工方法，采用该方法加工完成的大型风电机组用轴承环件强度高、淬透性好、韧性强、高温时有较高的蠕变强度和持久强度，采用的技术方案是一种大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 该加工方法包括以下步骤
1)下料将钢锭按照两个大型风电机组用轴承环件所需厚度下料，制成坯料；
2)第一火次加热由加热炉将坯料加热到1220°C，保持150分钟，出炉(装料机)；
3)锻造制坯将加热后的坯料上压力机，用上平砧和旋转镦粗台对坯料进行滚圆、镦粗，然后用冲子和漏盘进行冲孔；
4)第二火次加热由加热炉将所述冲孔后的坯料加热到1220°C，保持90分钟，由装料机出炉；
5)扩孔和整形将步骤4)加工完成后的坯料上压力机，用马杠和马架进行扩孔，然后用上平砧和旋转镦粗台对坯料进行整形；
6)第三火次加热将步骤5)加工完成后的坯料加热到1220°C，保持40分钟，出炉；
7)扩径碾环将步骤6)加工完成后的坯料上碾环机，使用复合模具，进行碾环操作后空冷，得到两件相连轴承环件毛坯；
8)将步骤7)所述两件相连轴承环件毛坯进行切割后得到单个毛坯；
9)热处理将步骤8)所述单个毛坯进行热处理，步骤是正火、淬火和回火。
本发明的技术特征还有所述正火加工步骤是将所述单个毛坯在加热炉内加热到640-660°C，保持一个小时，然后，按照120°C /h的加热速度加热到895_905°C，保持4小时后，出炉快速冷却。本发明的技术特征还有所述淬火加工步骤是将所述单个毛坯按照每小时温升小于等于100°c的速度加热，加热到640-660°C后保温1小时，继续按照每小时温升小于等于120°C的速度加热到850-870°C，保温3小时后出炉，聚合物冷却。本发明的技术特征还有所述回火加工步骤是按照每小时温升小于等于100°C 的速度将所述单个毛坯加热到590-610°C后，保温4小时出炉冷却，并用风扇吹风。本发明的技术特征还有所述下料的计算方法是首先计算出两件大型风电机组用轴承环件的重量，然后以该重量的2倍为基础，再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量。本发明的技术特征还有经过所述步骤5)加工后的坯料偏心彡15mm，圆角 R 彡 Mmm。本发明的技术特征还有所述大型风电机组用轴承环件材料是42CrMo4。本发明的技术特征还有所述热护理由井式电炉完成加热。本发明的技术特征还有所述复合模具包括成型辊、驱动辊和导向辊，所述成型辊上具有朝向所述驱动辊方向的凸起。本发明的有益效果在于1)本发明公开了一种用于大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，该方法涉及轴承环件材料的选择、下料、锻造、碾制、分割、热处理等重要加工步骤，采用该种方法完成轴承环件的加工，不但能提高生产效率，降低成本，同时保证了环件良好的综合性能。2)该种方法加工完成的轴承环件具有强度高、淬透性好、韧性强，淬火时变形小， 高温条件下有较强的蠕变强度和持久强度，适合于在恶劣环境下使用的大型风电机组用。3)该种方法在进行热辗扩时，减少了加热的次数，将现有技术的四火次加热减少到三火次，并且通过对模具的改进，能够辗扩加工一次，得到两个的环件，大大提高了生产效率。4)该种方法加工的轴承外环，配合特别选定的原材料组分，力学性能为抗拉强度为880ΜΡει，屈服强度为705 MPa,伸长率为17. 5%，断面收缩率为63%，_20°C低温冲击功彡56J，硬度HB为观3，ASTM晶粒度为9. 3级，A类金属夹杂物为1级。
附图1是复合模具结构示意图，其中，1是成型辊，2是驱动辊，3是导向辊，4是坯料，5是凸起。
具体实施例方式本发明公开了一种采用锻造碾环方法加工完成的大型风电机组用轴承环件的加工方法，该种方法主要是采用了热辗扩与热处理的加工过程，配合特别设计的复合模具，从而达到了一次辗扩得到两个轴承环件之目的，主要步骤是
1)下料将钢锭按照两个大型风电机组用轴承环件所需厚度下料，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%,首先计算出该
两件轴承环件的重量，然后以该重量的2倍为基础，再加上2. 5%的耗量，即是坯料的重量。2)第一火次加热由加热炉将坯料加热到1220°C，保持150分钟，由装料机出炉；
3)锻造制坯将加热后的坯料上压力机，用上平砧和旋转镦粗台对坯料进行滚圆、镦粗，然后用冲子和漏盘进行冲孔，压力机选用4000T液压机；
4)第二火次加热由加热炉将冲孔后的坯料加热到1220°C，保持90分钟，由装料机出
炉；
5)扩孔和整形将步骤4)加工完成后的坯料上压力机，用马杠和马架进行扩孔，然后用上平砧和旋转镦粗台对坯料进行整形，加工后的坯料偏心彡15mm,圆角R彡24mm ；
6)第三火次加热将步骤5)加工完成后的坯料加热到1220°C，保持40分钟，装料机出
炉；
7)扩径碾环将步骤6)加工完成后的坯料上碾环机，使用复合模具，进行碾环操作后空冷，始锻温度是1220°C，终锻温度是800°C，得到两件相连轴承环件毛坯；
8)将步骤7)两件相连轴承环件毛坯进行切割后得到单个毛坯；
9)热处理将步骤8)单个毛坯进行热处理，热护理由井式电炉完成加热，步骤是正火、 淬火和回火。其中，正火加工步骤是将单个毛坯在加热炉内加热到640-660°C，保持一个小然后，按照120°C /h的加热速度加热到895-905°C，保持4小时后，出炉快速冷却。淬火加工步骤是将单个毛坯按照每小时温升小于等于100°C的速度加热，加热到640-660°C后保温1小时，继续按照每小时温升小于等于120°C的速度加热到850-870°C，保温3小时后出炉，聚合物冷却。回火加工步骤是按照每小时温升小于等于100°C的速度将所述单个毛坯加热到590-610°C后，保温4小时出炉冷却，并用风扇吹风。复合模具包括成型辊1、驱动辊2和导向辊3，成型辊1上具有朝向驱动辊2方向的凸起5。当然，上述说明并非对本发明的限制，本发明也不仅限于上述举例，本技术领域的普通技术人员在本发明的实质范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也属于本发明的保护范围。
权利要求
1.一种大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于该加工方法包括以下步骤1)下料将钢锭按照两个大型风电机组用轴承环件所需厚度下料，制成坯料；2)第一火次加热由加热炉将坯料加热到1220°C，保持150分钟，出炉(装料机)；3)锻造制坯将加热后的坯料上压力机，用上平砧和旋转镦粗台对坯料进行滚圆、镦粗，然后用冲子和漏盘进行冲孔；4)第二火次加热由加热炉将所述冲孔后的坯料加热到1220°C，保持90分钟，由装料机出炉；5)扩孔和整形将步骤4)加工完成后的坯料上压力机，用马杠和马架进行扩孔，然后用上平砧和旋转镦粗台对坯料进行整形；6)第三火次加热将步骤5)加工完成后的坯料加热到1220°C，保持40分钟，出炉；7)扩径碾环将步骤6)加工完成后的坯料上碾环机，使用复合模具，进行碾环操作后空冷，得到两件相连轴承环件毛坯；8)将步骤7)所述两件相连轴承环件毛坯进行切割后得到单个毛坯；9)热处理将步骤8)所述单个毛坯进行热处理，步骤是正火、淬火和回火。
2.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 所述正火加工步骤是将所述单个毛坯在加热炉内加热到640-660°C，保持一个小时，然后，按照120°C /h的加热速度加热到895-905°C，保持4小时后，出炉快速冷却。
3.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 所述淬火加工步骤是将所述单个毛坯按照每小时温升小于等于10(TC的速度加热，加热到640-660°C后保温1小时，继续按照每小时温升小于等于120°c的速度加热到850-870°C， 保温3小时后出炉，聚合物冷却。
4.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于所述回火加工步骤是按照每小时温升小于等于100°C的速度将所述单个毛坯加热到 590-610 0C后，保温4小时出炉冷却，并用风扇吹风。
5.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 所述下料的计算方法是首先计算出两件大型风电机组用轴承环件的重量，然后以该重量的2倍为基础，再加上2. 5%的耗量，即是所述坯料的重量。
6.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 经过所述步骤5)加工后的坯料偏心< 15mm，圆角R < 24mm。
7.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 所述大型风电机组用轴承环件材料是42CrMo4。
8.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 所述热护理由井式电炉完成加热。
9.按照权利要求1所述的大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，其特征在于 所述复合模具包括成型辊、驱动辊和导向辊，所述成型辊上具有朝向所述驱动辊方向的凸起。
全文摘要
本发明公开了一种大型风电机组用轴承环件锻造碾环加工方法，采用的技术方案是该加工方法包括以下步骤1)下料；2)第一火次加热；3)锻造制坯；4)第二火次加热；5)扩孔和整形；6)第三火次加热；7)扩径碾环；8)将步骤7)所述两件相连轴承环件毛坯进行切割后得到单个毛坯；9)热处理，步骤是正火、淬火和回火。本发明的有益效果在于该种方法将现有技术的四火次加热减少到三火次，并且通过对模具的改进，能够辗扩加工一次得到两个环件，不但能提高生产效率，降低成本，同时保证了法兰良好的综合性能，具有强度高、淬透性好、韧性强，淬火时变形小，高温条件下有较强的蠕变强度和持久强度，适合在恶劣环境下使用的大型风电机组用。
文档编号B21K21/02GK102554114SQ20121000267
公开日2012年7月11日 申请日期2012年1月6日 优先权日2012年1月6日
发明者景财年, 牛余刚, 陈吉元, 陈玉兴 申请人:山东伊莱特重工有限公司