風力發(fā)電機軸承是風力發(fā)電機的核心部件之一。由于其使用環(huán)境惡劣，維護成本高，一般需要20年以上的使用壽命。因此，軸承鋼球等附件的質量標準也很高。鋼球坯以優(yōu)質軸承鋼為原料，采用熱鍛工藝，鍛造后控制冷卻和球化退火工藝，確保球坯芯和表面的網狀、帶狀和液體分析組織符合質量標準，全面提高成品鋼球的可靠性，為保證風電軸承的使用壽命打下堅實的基礎。

　　高速鐓鍛機生產鋼球毛坯

　　直徑范圍為45~70mm，適用于高速鐓鍛機的生產。AMP50XL高速熱鐓機是瑞士哈特貝爾開發(fā)的一種先進的自動化多工位精密熱鍛設備。如圖1所示，總成型噸數為80000kN，整合切割下料模塊和4個成形工位，生產速度為每分鐘60~100件，最大直徑為104件mm，特別適合批量生產精密鍛件?；陲L電軸承的鋼球坯AMP50XL進行工藝開發(fā)，實現批量生產。

　　工藝流程

　　鋼球坯的原材料為優(yōu)質軸承鋼，一般需要根據原材料質量協(xié)議進行定制、檢驗，檢驗合格后進入倉庫。在鍛造過程中，圓棒材料自動進料，通過中頻感應加熱爐加熱，然后由切割機構進行材料。鑄造工藝如圖2所示，先進行硬化，去除氧化皮，然后進行預鍛造，兩側形成球形，然后最終鍛造成球形。

　　模具裝配圖如圖3所示。熱切割和材料切割后，材料部分被夾緊到第一個工作位置，以去除氧化皮。鐓粗成型完成后，由四點接觸機械手將鐓粗后的工件送至第二工位進行預鍛，第三工位由半球形凸腔鎖模最終鍛造。高速鐓粗機模具采用組合結構設計，在滿足模具使用壽命要求的前提下，盡量減小參與成型的易損件模具尺寸，這將大大降低模具的材料成本。生產速度快，工件與模具的接觸時間很短。在生產過程中，成型模具直接用水冷卻，大大降低了模具的表面工作溫度，提高了模具的使用壽命。

　　鋼球坯鍛造后需要快速控制冷卻，然后進行球化退火，然后在出廠前檢測球坯的外觀缺陷和內部合金成分。

　　核心技術

　　鍛造溫度控制

　　考慮到鋼球的鍛后組織，鋼球毛坯的初始鍛溫范圍為1050~1080℃，終鍛溫度一般為950~980℃。棒材加熱后，通過固定雙溫度測量槍進行實時溫度監(jiān)測，并將相關信息傳輸到高速硬件鍛造機的控制系統(tǒng)。對于不在設定溫度范圍內的棒材，切割機構將材料扔，防止不合格的鍛件。

　　改善球坯出料

　　AMP50XL四個工作站為水平水平布，第四工位型腔下方有一個出料口。球坯從第三工位凹模腔頂出后，有時球坯會滾動。目前，機械手通過四點觸摸(圖4)夾緊。球面與機械手鉗之間有點接觸，接觸面積小。傳輸過程中夾緊可能不穩(wěn)定，影響工藝穩(wěn)定性。因此，自行設計了球坯接收槽，通過接收槽將第三工位形成的球坯順利移動到出料口。通過生產驗證，球坯出料穩(wěn)定，生產穩(wěn)定性好。

　　控制冷卻鍛后

　　在熱鍛形成的冷卻過程中，隨著碳在馬氏體中的溶解度降低，過飽和碳沿著馬氏體的晶體邊界從馬氏體中分離出來，產生滲碳網狀組織，這在隨后的球形退火中無法去除。網狀碳化物的存在嚴重影響了軸承鋼的性能，并將直接影響成品軸承鋼球的使用壽命。因此，網狀碳化物水平的控制是鋼球鍛件的關鍵指標之一。一般來說，鍛件可以控制輸送帶上的冷卻。然而，鋼球空白的實心鍛件表面冷卻速度快，芯部分冷卻速度慢，容易沉淀網狀碳化物，導致質量缺陷。因此，為了優(yōu)化和改進鋼球鍛造后的控制冷卻過程，選擇了分段冷卻方式。各段控制的鋼球空白表面溫度變化趨勢如圖5所示，先進行水冷卻，然后進行風冷卻，然后進行噴霧冷卻，最后進行空冷至室溫。

　　經過多次實驗和工藝驗證，球化退火后的鋼球毛坯網狀組織可達到2級以下，鍛造流線連續(xù)，分布合理，如圖6所示，符合質量標準。

　　結語

　　通過以上技術，風電鋼球毛坯最終實現AMP50XL圖7顯示了粗機的批量生產，圖7顯示了一些鋼球坯?，F在，8小時的平均每班可以生產20000~30000件。通過測試，該工藝制造的鋼球坯大大提高了軸承質量，滿足了使用壽命要求。

　　工藝工程師，主要從事高速鐓粗和熱模鍛設備的科學研究和開發(fā)。“減小齒套，毛邊”獲得浙江省機械行業(yè)優(yōu)秀質量管理團隊一等獎;“提升國產HUB零件生產效率”榮獲紹興市QC活動成果二等獎;擁有兩項專利。