風(fēng)機(jī)主軸的工藝研究

近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電作為新興能源之一，憑借其自身在降低環(huán)境污染及解決偏遠(yuǎn)地區(qū)居民用電難等問(wèn)題上的突出表現(xiàn)，在世界各國(guó)的能源結(jié)構(gòu)中逐步占據(jù)了至關(guān)重要的地位。統(tǒng)計(jì)結(jié)果顯示，截至2012 年底，全國(guó)風(fēng)電累計(jì)核準(zhǔn)容量10 670萬(wàn)kW，并網(wǎng)6266萬(wàn)kW,在建4404萬(wàn)kW, 2012年上網(wǎng)電量1008 億kW_h，全國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)占全球市場(chǎng)23%,位列世界第一。

風(fēng)力發(fā)電是“十二五”規(guī)劃中國(guó)家重點(diǎn)能源發(fā)展方向，風(fēng)機(jī)主軸作為風(fēng)力發(fā)電機(jī)內(nèi)的核心部件，具有形狀復(fù)雜，鍛造難度大等特點(diǎn)，大鍛件結(jié)合45000kN水壓機(jī)鍛造能力，通過(guò)使用專(zhuān)用漏盤(pán)，配合合理的鍛造工藝，成功地解決了法蘭成形、圓角成形、軸身同軸度等鍛造難題，并節(jié)約了成本，縮短了生產(chǎn)周期，使企業(yè)具備了規(guī)模生產(chǎn) 1.5 ~ 3MW風(fēng)機(jī)主軸鍛件的能力。

原風(fēng)機(jī)主軸鍛造工藝及存在問(wèn)題

風(fēng)機(jī)主軸鍛件作為典型的大型異型件：端部法蘭與軸身直徑差最大可達(dá)lm以上，同軸度不易保證，鍛件成形后校直困難，連接部位圓角很大，且端部法蘭鍛造比要求高，傳統(tǒng)鐓粗-拔長(zhǎng)工藝不能滿足生產(chǎn)要求，受到鍛壓設(shè)備的限制，工藝上存在局限性。

原鍛造工藝共分為四火，第一火壓鉗把、壓圓，第二火鐓粗、拔長(zhǎng)、下料，第三火將軸身部分

放入漏盤(pán)內(nèi)，用平砧旋轉(zhuǎn)輾壓成形法蘭，最后一火將軸身部分拔長(zhǎng)成形。以1.5MW風(fēng)機(jī)主軸為例，存在問(wèn)題主要包括：

(1) 由于法蘭與軸身直徑差大，為保證鍛件同軸度，同時(shí)為了防止法蘭邊緣出現(xiàn)缺肉，采取增加法蘭厚度的方法，法蘭下料重量達(dá)到3.7t。

(2) 法蘭與軸身連接處圓角角度大，直接鍛造困難，采用添加鍛造余塊增大軸身直徑，后續(xù)機(jī)加工成形的方法，下料重量達(dá)到2.2t。

(3) 為滿足法蘭端鍛造比要求，必須采用平砧旋轉(zhuǎn)輾壓鐓粗成形的鍛造工藝方法，但是由于水壓機(jī)車(chē)間現(xiàn)有45 OOOkN水壓機(jī)活動(dòng)橫梁與移動(dòng)工作臺(tái)凈空距僅為4.5m，上平砧髙度約1.1m,而1.5MW、2MW風(fēng)機(jī)軸鍛件帶鉗把長(zhǎng)度均達(dá)到4.5m 左右，3MW風(fēng)機(jī)軸鍛件長(zhǎng)度更達(dá)到5m左右，無(wú)法 一次拔長(zhǎng)至鍛件尺寸，所以軸身部分必須分為兩次拔長(zhǎng)成形，增加鍛造復(fù)雜程度。

(4) 由于冒口端爛料是在成形后鋸掉，很有可能出現(xiàn)由于法蘭端下料過(guò)大，為保證鍛件長(zhǎng)度而將冒口端爛料帶入鍛件，影響鍛件質(zhì)量的情況。

2.風(fēng)機(jī)主軸鍛造工藝的改進(jìn)及優(yōu)點(diǎn)

原有鍛造工藝過(guò)程復(fù)雜，鍛造余料大、成本髙，落后于國(guó)內(nèi)其他企業(yè)鍛造工藝水平，特別是太重風(fēng)電設(shè)備分公司成立后，根本無(wú)法滿足企業(yè)大批量生產(chǎn)風(fēng)機(jī)主軸的需要，作為企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品， 我公司通過(guò)不斷生產(chǎn)實(shí)踐，對(duì)原工藝進(jìn)行了多次改進(jìn)，終于具備了批量鍛造1.5 ~3MW風(fēng)機(jī)軸的能力。

(1)設(shè)計(jì)專(zhuān)用風(fēng)機(jī)主軸漏盤(pán)，最初設(shè)計(jì)，下料后將軸身部分放入漏盤(pán)，將法蘭輾壓入漏盤(pán)內(nèi)，通過(guò)800 ~ 850mm處定位，可有效保證法蘭與軸身同軸度，利用漏盤(pán)內(nèi)圓角及下部緊固部位將原工藝中需機(jī)加工成形的法蘭與軸身連接處圓角部位改為鍛造成形，大幅減少了鍛造余塊，降低鍛件重量。將法蘭端下料輾壓充滿漏盤(pán)必1525mm處即可成形法蘭，漏盤(pán)內(nèi)邊緣設(shè)有凹槽，用以防止法蘭外邊緣出現(xiàn)缺肉現(xiàn)象。

在滿足鍛造工藝尺寸要求的情況下，采用專(zhuān)用漏盤(pán)進(jìn)行鍛造，削減了鍛件重量，法蘭端下料重量 為2.9t,減重達(dá)21.6%，圓角處下料重量為1.22t, 減重達(dá)44.5%,大幅節(jié)約成本。同時(shí)提高了鍛件精度，便干后續(xù)機(jī)加工，降低鍛造難度，保證了鍛件質(zhì)量。

但該漏盤(pán)在實(shí)際使用過(guò)程中暴露出諸多問(wèn)題，如法蘭尺寸限制過(guò)于死板，由于在水壓機(jī)上自由鍛下料不可能100%精準(zhǔn)，下料過(guò)小無(wú)法充分將坯料充滿漏盤(pán)，F(xiàn)料過(guò)大會(huì)將多余料擠到漏盤(pán)外緣出現(xiàn)兩個(gè)臺(tái)階，旋轉(zhuǎn)輾壓方式無(wú)法如模鍛成形能精確控制坯料充滿型腔，但該漏盤(pán)形狀限制了對(duì)法蘭直徑的修整。此外，在成形法蘭過(guò)程中漏盤(pán)存在較大的脹形力，且鍛件不易脫模，該漏盤(pán)在使用一段時(shí)間后出現(xiàn)了開(kāi)裂現(xiàn)象并最終報(bào)廢。

針對(duì)上述問(wèn)題，我公司結(jié)合實(shí)踐設(shè)計(jì)了所示的新型漏盤(pán)，該漏盤(pán)在具備原漏盤(pán)所有優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，更具有便于修整法蘭直徑，法蘭成形效果好，漏盤(pán)脹形力小，使用壽命長(zhǎng)、便于脫模等優(yōu)點(diǎn)。為采用新漏盤(pán)鍛造成形的1.5MW風(fēng)機(jī)主軸。

針對(duì)水壓機(jī)凈空距小，鍛件軸身需兩次拔長(zhǎng)成形及冒口端爛料帶入鍛件的問(wèn)題，采用第二火鐓粗拔長(zhǎng)后上錠身重新壓鉗把，將冒口端爛料剁掉，把鍛件最后一個(gè)臺(tái)階作為鉗把的方法，將軸身部分的兩次拔長(zhǎng)工序縮短為一次拔長(zhǎng)成形，節(jié)省一 個(gè)鍛造火次。

改進(jìn)后的新鍛造工藝僅三火：第一火壓鉗把、倒棱、錯(cuò)底；第二火鐓粗壓方重新壓鉗把，下料； 第三火漏盤(pán)內(nèi)輾壓法蘭成形，修整鍛件。

通過(guò)在生產(chǎn)實(shí)踐中不斷探索，我公司已經(jīng)掌握 了 1.5 ~3MW風(fēng)機(jī)主軸鍛件生產(chǎn)的核心技術(shù)，采用新鍛造工藝后各級(jí)別風(fēng)機(jī)主軸使用的鋼錠均比原來(lái)減重3~4t,鋼錠利用率提高，極大程度降低了生 產(chǎn)成本。同時(shí)提髙了產(chǎn)品外觀及內(nèi)部質(zhì)量，縮短近50%生產(chǎn)周期，現(xiàn)巳具備年產(chǎn)上千支風(fēng)機(jī)主軸的能力，為企業(yè)在市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中立于不敗之地打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

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