風(fēng)機主軸的工藝研究

近年來，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)居民用電難等問題上的突出表現(xiàn)，在世界各國的能源結(jié)構(gòu)中逐步占據(jù)了至關(guān)重要的地位。統(tǒng)計結(jié)果顯示，截至2012 年底，全國風(fēng)電累計核準(zhǔn)容量10 670萬kW，并網(wǎng)6266萬kW,在建4404萬kW, 2012年上網(wǎng)電量1008 億kW_h，全國風(fēng)電累計裝機占全球市場23%,位列世界第一。

風(fēng)力發(fā)電是“十二五”規(guī)劃中國家重點能源發(fā)展方向，風(fēng)機主軸作為風(fēng)力發(fā)電機內(nèi)的核心部件，具有形狀復(fù)雜，鍛造難度大等特點，大鍛件結(jié)合45000kN水壓機鍛造能力，通過使用專用漏盤，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)機主軸鍛件的能力。

原風(fēng)機主軸鍛造工藝及存在問題

風(fēng)機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、下料，第三火將軸身部分

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

(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，但是由于水壓機車間現(xiàn)有45 OOOkN水壓機活動橫梁與移動工作臺凈空距僅為4.5m，上平砧髙度約1.1m,而1.5MW、2MW風(fēng)機軸鍛件帶鉗把長度均達(dá)到4.5m 左右，3MW風(fēng)機軸鍛件長度更達(dá)到5m左右，無法 一次拔長至鍛件尺寸，所以軸身部分必須分為兩次拔長成形，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)由于法蘭端下料過大，為保證鍛件長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)機主軸鍛造工藝的改進(jìn)及優(yōu)點

原有鍛造工藝過程復(fù)雜，鍛造余料大、成本髙，落后于國內(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，根本無法滿足企業(yè)大批量生產(chǎn)風(fēng)機主軸的需要，作為企業(yè)主導(dǎo)產(chǎn)品， 我公司通過不斷生產(chǎn)實踐，對原工藝進(jìn)行了多次改進(jìn)，終于具備了批量鍛造1.5 ~3MW風(fēng)機軸的能力。

(1)設(shè)計專用風(fēng)機主軸漏盤，最初設(shè)計，下料后將軸身部分放入漏盤，將法蘭輾壓入漏盤內(nèi)，通過800 ~ 850mm處定位，可有效保證法蘭與軸身同軸度，利用漏盤內(nèi)圓角及下部緊固部位將原工藝中需機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必1525mm處即可成形法蘭，漏盤內(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，采用專用漏盤進(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。同時提高了鍛件精度，便干后續(xù)機加工，降低鍛造難度，保證了鍛件質(zhì)量。

但該漏盤在實際使用過程中暴露出諸多問題，如法蘭尺寸限制過于死板，由于在水壓機上自由鍛下料不可能100%精準(zhǔn)，下料過小無法充分將坯料充滿漏盤，F(xiàn)料過大會將多余料擠到漏盤外緣出現(xiàn)兩個臺階，旋轉(zhuǎn)輾壓方式無法如模鍛成形能精確控制坯料充滿型腔，但該漏盤形狀限制了對法蘭直徑的修整。此外，在成形法蘭過程中漏盤存在較大的脹形力，且鍛件不易脫模，該漏盤在使用一段時間后出現(xiàn)了開裂現(xiàn)象并最終報廢。

針對上述問題，我公司結(jié)合實踐設(shè)計了所示的新型漏盤，該漏盤在具備原漏盤所有優(yōu)點的基礎(chǔ)上，更具有便于修整法蘭直徑，法蘭成形效果好，漏盤脹形力小，使用壽命長、便于脫模等優(yōu)點。為采用新漏盤鍛造成形的1.5MW風(fēng)機主軸。

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

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

通過在生產(chǎn)實踐中不斷探索，我公司已經(jīng)掌握 了 1.5 ~3MW風(fēng)機主軸鍛件生產(chǎn)的核心技術(shù)，采用新鍛造工藝后各級別風(fēng)機主軸使用的鋼錠均比原來減重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)機主軸的能力，為企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地打下堅實基礎(chǔ)