一种减少应力集中的风电环件胚件及其制备工艺的制作方法

本发明涉及到一种风电零件，特别涉及一种减少应力集中的风电环件胚件及其制备工艺。

背景技术：

风力发电是指把风的动能转为电能。风能是一种清洁无公害的的可再生能源能源，很早就被人们利用，主要是通过风车来抽水、磨面等，人们感兴趣的是如何利用风来发电。尽管风力发电机多种多样，但归纳起来可分为两类：①水平轴风力发电机，风轮的旋转轴与风向平行；②垂直轴风力发电机，风轮的旋转轴垂直于地面或者气流方向。

风力发电中用到的水平轴风力发电机和垂直轴风力发电机均需要专用的风电环件。风电环件在风电系统中有着重要的作用，其平稳性尤其重要，风电环件在设备运行时受到极大的力矩，而现有的风电环件的强度很难达到需求，同时风电环件在制备时存在较大的应力集中现象，影响风电设备的稳定性。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种减少应力集中的风电环件胚件及其制备工艺，该发明具有应力集中现象有明显减少，强度高，同时风电环件胚件制备过程较为简单的优点，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种减少应力集中的风电环件胚件，包括环件主体和内套，所述内套装配在环件主体的内侧，内套的内侧开设有均匀分布的齿槽，内套的边缘出开设有限位环，限位环与环件主体的面壁接触，环件主体上下表面均开设有示位槽，环件主体的上表面开设有第一螺纹孔和第二螺纹孔。

优选的，所述限位环上开设有均匀分布的定位孔，定位孔位于第一螺纹孔的上方。

优选的，所述环件主体的内外边缘处均开设倒角。

优选的，所述内套与环件主体的内壁间的连接方式为过盈配合。

优选的，所述环件主体的上表面开设有阶梯环槽，第一螺纹孔布置在阶梯环槽上，阶梯环槽与限位环接触。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种减少应力集中的风电环件胚件的制备工艺，包括如下步骤：

s1：制备环件主体和内套毛坯，其中将c、mn、cr、si、mo、v、fe、ni按照比例混合后倒入温度为1550℃的冶炼炉中熔炼制成钢水，然后浇注制成环件主体和内套毛坯；

s2：对环件主体和内套毛坯进行粗车，其中根据设计要求对环件主体毛坯进行装夹找正，加工环件主体的端面上的示位槽、螺纹孔和阶梯环槽，并在端面的边缘处进行倒角处理，同时根据设计要求对内套2进行钻孔和开槽处理；

s3：调质处理，即先进行淬火然后进行高温回火，其中，将环件主体毛坯和内套毛坯置于真空炉中进行真空淬火，经过快速冷却的环件主体毛坯和内套毛坯再置于回火炉内进行高温回火；

s4：精加工，根据尺寸要求对经过调质处理的环件主体和内套毛坯进行二次加工，保证相应尺寸的公差及粗糙度要求；

s5：去应力退火，将经过调质处理的内套毛坯置于去应力退火装置中进行去应力退火，温度控制在300-400摄氏度，这样既能消除应力又能保证内套的硬度；

s6：自然冷却，经过去应力退火工艺处理的内套毛坯，置于环境温度下自然冷却；

s7：内套的装配，将环件主体放置到预定的安装位置，其中环件主体上开设有螺纹孔的一面朝上，然后通过吊装装置吊起内套，将内套吊装到液氮仓中，液氮对内套进行超低温冷却，超低温冷却时间15-20分钟，然后将经过超低温处理后的内套安装到环件主体内侧；

s8：内套的锁紧，内套装配后，将锁紧螺栓安装到定位孔和第一螺纹孔内。

优选的，所述s7中，内套安装到环件主体内侧时，需要保证定位孔位于第一螺纹孔的上方。

优选的，所述s3中，真空淬火的温度保持在850℃-900℃，真空淬火的淬火介质选用惰性气体，高温回火的温度控制在350℃-400℃。

优选的，所述环件主体经过精加工和热处理后表面粗糙度应小于1.5微米。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明提出的本减少应力集中的风电环件胚件及其制备工艺，内套与环件主体的内壁间的连接方式为过盈配合，这样装配后的风电环件胚件连接更加紧密，其中定位孔与第一螺纹孔匹配，定位孔处安装的锁紧螺栓保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中，风电环件胚件的制备时，先制备环件主体和内套毛坯，然后对环件主体和内套毛坯进行粗车，接着进行调质处理，然后进行精加工，然后对其进行去应力退火，去应力退火能消除应力又能保证内套硬度，然后自然冷却和内套的装配，过盈配合使风电环件胚件连接更加紧密，整个风电环件胚件安装后相比传统零件其应力集中现象有明显减少，强度高，同时风电环件胚件制备过程较为简单。

附图说明

图1为本发明的整体结构爆炸图；

图2为本发明的整体结构示意图；

图3为本发明的环件主体示意图；

图4为本发明的内套示意图；

图5为本发明的制备工艺流程图。

图中：1、环件主体；11、示位槽；12、第一螺纹孔；13、第二螺纹孔；14、阶梯环槽；2、内套；21、齿槽；22、限位环；221、定位孔。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图4，一种减少应力集中的风电环件胚件，包括环件主体1和内套2，内套2装配在环件主体1的内侧，内套2与环件主体1的内壁间的连接方式为过盈配合，这样装配后的风电环件胚件连接更加紧密，内套2的内侧开设有均匀分布的齿槽21，齿槽21的设置用于连接其他工件，内套2的边缘出开设有限位环22，限位环22上开设有均匀分布的定位孔221，定位孔221位于第一螺纹孔12的上方，其中当内套2装配到环件主体1的内侧时，需要保证定位孔221与第一螺纹孔12的匹配，然后在定位孔221处安装锁紧螺栓，同时此锁紧螺栓连接第一螺纹孔12，这样保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中，限位环22与环件主体1的面壁接触，环件主体1的内外边缘处均开设倒角，这样能有效的减少应力集中，环件主体1上下表面均开设有示位槽11，示位槽11用于示位，便于后续的安装，环件主体1的上表面开设有第一螺纹孔12和第二螺纹孔13，环件主体1的上表面开设有阶梯环槽14，第一螺纹孔12布置在阶梯环槽14上，阶梯环槽14与限位环22接触；整个风电环件胚件安装后相比传统零件其应力集中现象有明显减少，其中风电环件胚件由环件主体1和内套2组成，内套2通过过盈配合的方式连接环件主体1，同时保证定位孔221与第一螺纹孔12的匹配，然后在定位孔221处安装锁紧螺栓，同时此锁紧螺栓连接第一螺纹孔12，这样保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中。

请参阅图5，一种减少应力集中的风电环件胚件的制备工艺，包括如下步骤：

第一步：制备环件主体1和内套2毛坯，其中将c、mn、cr、si、mo、v、fe、ni等材料按照比例混合后倒入温度为1550℃的冶炼炉中熔炼制成钢水，然后浇注制成环件主体1和内套2毛坯，此时制成的环件主体1和内套2毛坯温度极高，需要保证后续的操作安全；

第二步：对环件主体1和内套2毛坯进行粗车，在进行粗车前需要保证环件主体1和内套2毛坯冷却完毕，避免出现因高温带来的安全事故，其中根据设计要求对环件主体1毛坯进行装夹找正，加工环件主体1的端面上的示位槽11、螺纹孔和阶梯环槽14，并在端面的边缘处进行倒角处理，同时根据设计要求对内套2进行钻孔和开槽处理，在对环件主体1进行粗车时，还需进行倒角处理，这样能进一步的减少应力集中现象；

第三步：调质处理，即先进行淬火然后进行高温回火，调质处理后的环件主体1和内套2毛坯具有较高的强度，又有优良的韧性、塑性、切削性能，其中，将环件主体1和内套2毛坯置于真空炉中进行真空淬火，真空淬火的温度保持在850℃-900℃，真空淬火的淬火介质选用惰性气体，经过快速冷却的环件主体1和内套2毛坯在置于回火炉内进行高温回火，高温回火的温度控制在350℃-400℃的范围内，环件主体1和内套2毛坯在高温回火时湿度小于50％，真空度小于10pa，环件主体1和内套2毛坯在850℃-900℃的温度下，环件主体1和内套2毛坯的金相为奥氏体，经过淬火后奥氏体转变为马氏体或贝氏体，刀环件主体1和内套2毛坯然后在350℃-400℃的范围内进行高温回火工艺处理，这样能提高环件主体1和内套2毛坯的刚性、硬度和韧性；

第四步：精加工，根据尺寸要求对经过调质处理的环件主体1和内套2毛坯进行二次加工，保证相应尺寸的公差及粗糙度要求，因为在进行热处理的过程中，环件主体1和内套2毛坯会发生轻微的热变形，通过精加工能保证环件主体1和内套2毛坯的尺寸，使其达到加工尺寸要求，环件主体1经过精加工和热处理后表面粗糙度应小于1.5微米，这样减少零件运行的平稳性；

第五步：去应力退火，将经过调质处理的内套2毛坯置于去应力退火装置中进行去应力退火，温度控制在300-400摄氏度，这样既能消除应力又能保证内套2的硬度，其中去应力退火能消除应力，可以防止内套2上的齿槽21开裂，由于工件在淬火时会出现很大的残余应力，易造成工件变形，所以退火能有效减少残余应力，温度控制在300-400摄氏度，这样既能消除应力又能保证内套2硬度；

第六步：自然冷却，经过去应力退火工艺处理的内套2毛坯，置于环境温度下自然冷却，自然冷却后的内套2硬度值应在hrc50-55，满足风电实用需求；

第七步：内套2的装配，将环件主体1放置到预定的安装位置，其中环件主体1上开设有螺纹孔的一面朝上，然后通过吊装装置吊起内套2，将内套2吊装到液氮仓中，液氮对内套2进行超低温冷却，超低温冷却时间15-20分钟，然后将经过超低温处理后的内套2安装到环件主体1内侧，内套2与环件主体1的内壁间的连接方式为过盈配合，这样装配后的风电环件胚件连接更加紧密；

第八步：内套2的锁紧，内套2装配后，将锁紧螺栓安装到定位孔221和第一螺纹孔12内，同时此锁紧螺栓连接第一螺纹孔12，这样保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中。

本减少应力集中的风电环件胚件及其制备工艺，风电环件胚件包括环件主体1和内套2，内套2装配在环件主体1的内侧，内套2与环件主体1的内壁间的连接方式为过盈配合，这样装配后的风电环件胚件连接更加紧密，内套2的内侧开设有均匀分布的齿槽21，内套2的边缘出开设有限位环22，限位环22上开设有均匀分布的定位孔221，定位孔221位于第一螺纹孔12的上方，其中当内套2装配到环件主体1的内侧时，需要保证定位孔221与第一螺纹孔12的匹配，然后在定位孔221处安装锁紧螺栓，同时此锁紧螺栓连接第一螺纹孔12，这样保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中，环件主体1的内外边缘处均开设倒角，这样能有效的减少应力集中，整个风电环件胚件安装后相比传统零件其应力集中现象有明显减少，本减少应力集中的风电环件胚件的制备工艺，包括如下步骤：先制备环件主体1和内套2毛坯，然后对环件主体1和内套2毛坯进行粗车，接着进行调质处理，即先进行淬火然后进行高温回火，调质处理后的环件主体1和内套2毛坯具有较高的强度，又有优良的韧性、塑性、切削性能，然后进行精加工，因为在进行热处理的过程中，环件主体1和内套2毛坯会发生轻微的热变形，通过精加工能保证环件主体1和内套2毛坯的尺寸，使其达到加工尺寸要求，然后对其进行去应力退火，将经过调质处理的内套2毛坯置于去应力退火装置中进行去应力退火，由于工件在淬火时会出现很大的残余应力，易造成工件变形，所以退火能有效减少残余应力，这样既能消除应力又能保证内套2硬度，然后自然冷却和内套2的装配，内套2与环件主体1的内壁间的连接方式为过盈配合，这样装配后的风电环件胚件连接更加紧密，内套2装配后，将锁紧螺栓安装到定位孔221和第一螺纹孔12内，同时此锁紧螺栓连接第一螺纹孔12，这样保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中。

综上所述，本发明提出的本减少应力集中的风电环件胚件及其制备工艺，内套2与环件主体1的内壁间的连接方式为过盈配合，这样装配后的风电环件胚件连接更加紧密，其中定位孔221与第一螺纹孔12匹配，定位孔221处安装的锁紧螺栓保证风电环件胚件的连接紧密性，同时能有效的减少应力集中，风电环件胚件的制备时，先制备环件主体1和内套2毛坯，然后对环件主体1和内套2毛坯进行粗车，接着进行调质处理，然后进行精加工，然后对其进行去应力退火，去应力退火能消除应力又能保证内套2硬度，然后自然冷却和内套2的装配，过盈配合使风电环件胚件连接更加紧密，整个风电环件胚件安装后相比传统零件其应力集中现象有明显减少，强度高，同时风电环件胚件制备过程较为简单。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。