大MW风电主轴的空心近成型的锻造方法与流程

本发明涉及风电技术领域，确切的说是大mw风电主轴的空心近成型的锻造方法。

背景技术：

随着风力发电发展迅速，而且风机的型号也趋向于大型化，同时风电主轴规格也向大型化发展，5兆瓦、6兆瓦等大mw风电主轴主轴不断推出。大型mw风电主轴主要分三部分，法兰和轴身，以及内孔；且内孔多为不规则的形状，靠近法兰端内孔很大，越向轴身内孔直径越小。目前锻造基本都是实心锻造，内孔通过后续机加工完成。但是随着内孔不断增大，实心主轴加工过程中中心去料越来越多，对原材料的浪费越来越严重，成本偏高，此技术已经无法满足发展要求。

技术实现要素：

为了实现上述目的，本发明提供了大mw风电主轴的空心近成型的锻造方法。本发明通过内孔的冲、反挤压技术，解决了小头端盲孔的风电主轴；同时解决了小头端内孔非常小的风电主轴生产的问题，大大降低了生产过程中原材料的浪费，生产成本低。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：包括以下具体步骤：

第一步：将钢锭加热到1200-1250℃，保温，然后进行倒棱，去水口，镦粗，拔长后下料；

第二步：将经过第一步后的钢锭加热到1200-1250℃，保温，然后采用专用反挤漏盘镦粗，再通过专用冲孔芯棒向下冲孔至一定高度，随后采用专用冲孔芯棒拔长至一定尺寸；

第三步：将经过第二步后钢锭的加热到1200-1250℃，保温，然后采用专用反挤漏盘镦粗，使用专用芯棒向下冲孔至一定高度，随后将法兰号印出来，采用专用冲孔芯棒拔长轴身部位至工艺尺寸；

第四步：将经过第三步后的加热到1150-1250℃，保温，然后漏盘局部镦粗法兰，最后将法兰成型，精整，出成品。

为了进一步实现本发明，还可以采用的技术方案为：所述的专用反挤漏盘整体呈圆柱形块，圆柱形块整体高度h=1300mm，外径d=2600mm，专用反挤漏盘的中间设置镦孔，镦孔由带锥度的直孔和喇叭口组成，喇叭口位于直孔的上部，直孔部分的高度l1=400mm，直孔的直径d1=900mm，锥度b=88°,喇叭口与直孔的角度b=145°,直孔和喇叭口相交的地方以及喇叭口与专用反挤漏盘上平面相交的地方均设置倒圆角，倒圆角半径r4=200mm。所述的用冲孔芯棒包括主体棒，主体棒的整体长度l1=3100mm，主体棒的半径r1=425mm；主体棒上设置冲头端，冲头端的半径r3=100mm,冲头端的长度l2=300mm;主体棒与冲头端间设置圆台形结构，圆台形结构的斜度a=165°。所述的主体棒的上端沿周向设置凹槽，凹槽的半径r2=200mm。所述的第二步中，专用反挤漏盘镦粗后，通过专用芯棒的向下冲压和专用反挤漏盘向上反挤作用冲盲孔，可使盲孔的深度有效增长至1000-1200mm；然后，将坯料向法兰端一侧放倒，用操作机加持专用冲孔芯棒，用砧子将毛坯拔长。所述第三步中，专用芯棒的向下冲压和专用反挤漏盘向上反挤作用冲盲孔，仍使盲孔的深度增加至1000-1200m，然后，将坯料向法兰端一侧放倒，用操作机加持专用冲孔芯棒，用砧子将毛坯拔长，号印锻造法兰；本发明的有益效果为：本发明解决了大mw风电主轴的内孔异形的锻造技术问题；通过专用工具实现内孔的反复冲、反挤压技术，专用冲孔芯棒采用超大圆弧设计，避免出现内孔的折叠，可实现反复冲孔，同时其设计与产品内孔一致，也可实现拔长的功能。专用反挤漏盘为下端为直孔，上端为喇叭口设计，在冲孔的同时可促使坯料沿着锥度向上，从而实现反挤。同时，带锥度和圆弧的设计也可以避免拔长过程中出现折叠缺陷。冲孔芯棒和反挤漏盘两个专用工装同时使用可以解决普通的方法拔长过程中冲孔芯棒往后退的技术难题。因而解决了小头端盲孔的风电主轴；同时适用于小头端内孔非常小的空心风电主轴生产的问题。本发明实现了大mw风电主轴的异形孔锻造，锻造成本低于实心锻造成本，而且锻造过程操作很方便而且实用。内孔锻造保留了内孔的锻造纤维组织，让内孔的性能更加优越。另外通过空心锻造节省了原材料和加工时间。

附图说明

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

图1为本发明中大mw风电主轴的空心近成型锻造的专用芯棒结构示意图；

图2为本发明中大mw风电主轴的空心近成型锻造的专用反挤漏盘结构示意图；

图3为坯料在专用反挤漏盘内镦粗结构示意图；

图4为专用冲孔芯棒的向下冲压和专用反挤漏盘向上反挤作用冲盲孔时结构示意图；

图5为专用芯棒冲孔与漏盘反挤压时的结构示意图；

图6为专用冲孔芯棒拔长号印法兰时的结构示意图；

图7为将轴身部位拔长成型时结构示意图；

图8为法兰部位局部镦粗时结构示意图；

图9为精整、成型时结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

大mw风电主轴的空心近成型的锻造方法，包括以下具体步骤：

第一步：将钢锭加热到1200-1250℃，保温，然后进行倒棱，去水口，镦粗，拔长后下料；

第二步：将经过第一步后的钢锭加热到1200-1250℃，保温，如图3所示，然后采用专用的反挤漏盘镦粗（图2），用漏盘镦粗后，如图4所示再通过专用冲孔芯棒向下冲孔至一定高度，如图5所示通过专用冲孔芯棒的向下冲压和专用反挤漏盘向上反挤作用冲盲孔，随后采用专用冲孔芯棒拔长至一定尺寸；盲孔深度至1000-1200mm；然后，将坯料向法兰端一侧放倒，用操作机加持专用芯棒，用砧子将毛坯拔长。

第三步：将经过第二步后空心轴的加热到1200-1250℃，保温，如图5所示，采用专用冲孔芯棒的再次向下冲压，通过冲压和专用反挤漏盘向上反挤作用冲盲孔，盲孔深度再次达到1000-1200m，将坯料向法兰端一侧放倒，用操作机加持专用芯棒，用砧子将毛坯拔长，采用专用冲孔芯棒拔长轴身部位至工艺尺寸；然后，如图6所示，将坯料向法兰端一侧放倒，用操作机加持专用芯棒，用砧子将毛坯拔长，然后号印锻造法兰；本次加热为了解决上火次中拔长过程中由于专用冲孔芯棒带锥度，拔长过程中芯棒后退引起的内孔变小的问题。因此需要再次冲孔。而专用冲孔芯棒很好的防止再次冲孔的折叠问题。盲孔冲孔至之前的深度，向上反挤的部位直径增大；如图7所示，最后将轴身部位拔长成型。

第四步：将经过第三步后的空心轴加热到1150-1250℃，保温，如图8所示，然后漏盘局部镦粗法兰，最后将法兰成型，精整，出成品如图9所示。

本发明所用的的专用反挤漏盘，如图2所示，整体呈圆柱形块，圆柱形块整体高度h1=1300mm，外径d0=2600mm，专用反挤漏盘的中间设置镦孔，镦孔由带锥度的直孔5和喇叭口6组成，喇叭口6位于直孔5的上部，直孔部分的高度h2=400mm，直孔的直径d1=900mm，锥度c=88°,喇叭口6与直孔的角度b=145°,直孔5和喇叭口6相交的地方以及喇叭口6与专用反挤漏盘上表面相交的地方均设置倒圆角，倒圆角半径r4=200mm。

本发明所用的专用冲孔芯棒，如图1所示，包括主体棒1，主体棒1的整体长度l1=3100mm,主体棒1的半径r1=425mm；主体棒1上设置冲头端2，冲头端2的半径r3=100mm,冲头端2的长度l2=300mm;主体棒1与冲头端2之间设置圆台形结构3，圆台形结构3的斜度a=165°。为了对本专用芯棒起吊方便，所述的主体棒1的上端沿周向设置凹槽4，凹槽4的半径r2=200mm。主体棒1的冲头端半径小向下冲孔所受到的阻力小，使用方便。且大圆角设计在多次冲孔时也能防止产生折叠缺陷。

具体锻造流程如下：

1、先将钢锭进行加热至倒棱1200-1250℃，然后去水口，镦粗，拔长，下料；如图3所示；

2、采用专用的冲孔芯棒冲孔。如图4所示；

3、专用冲头的向下冲压和专用反挤漏盘向上反挤作用冲盲孔。如图4和图5所示；

4、将坯料向法兰端一侧放倒，用操作机加持专用芯棒，用砧子将毛坯拔长，号印锻造法兰，如图6所示；

5、将轴身部位拔长成型如图7所示；

6、回炉加热后保温一定时间，出炉局部镦粗法兰，精整成型，如见图8和图9所示。

当然，上述说明也并不仅限于上述举例，本发明未经描述的技术特征可以通过或采用现有技术实现，在此不再赘述；以上实施例仅用于说明本发明的技术方案并非是对本发明的限制，参照优选的实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，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、添加或替换都不脱离本发明的宗旨，也应属于本发明的权利要求保护范围。