風(fēng)機(jī)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(jì)結(jié)果顯示，截至2012 年底，全國風(fēng)電累計(jì)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(jì)裝機(jī)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(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(jī)主軸鍛件的能力。

原風(fēng)機(jī)主軸鍛造工藝及存在問題

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(jī)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(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)車間現(xiàn)有45 OOOkN水壓機(jī)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(jī)軸鍛件帶鉗把長度均達(dá)到4.5m 左右，3MW風(fēng)機(jī)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(jī)主軸鍛造工藝的改進(jìn)及優(yōu)點(diǎn)

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(jī)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(shí)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(jī)軸的能力。

(1)設(shè)計(jì)專用風(fēng)機(jī)主軸漏盤，最初設(shè)計(jì)，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(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(jī)加工，降低鍛造難度，保證了鍛件質(zhì)量。

但該漏盤在實(shí)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(jī)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(shí)踐設(shè)計(jì)了所示的新型漏盤，該漏盤在具備原漏盤所有優(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，漏盤脹形力小，使用壽命長、便于脫模等優(yōu)點(diǎn)。為采用新漏盤鍛造成形的1.5MW風(fēng)機(jī)主軸。

針對水壓機(jī)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(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別風(fēng)機(jī)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(jī)主軸的能力，為企業(yè)在市場競爭中立于不敗之地打下堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)

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