風(fēng)力發(fā)電軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。由于其使用環(huán)境惡劣，維護(hù)成本高，通常需要20年以上的使用壽命。因此，軸承鋼球等附件的質(zhì)量要求也較高。鋼球毛坯以優(yōu)質(zhì)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，確保網(wǎng)、帶、液析組織符合質(zhì)量要求，有效提高成品鋼球的可靠性，為保證風(fēng)電軸承的使用壽命奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

　　鋼球毛坯

　　風(fēng)電軸承鋼球毛坯需求量大，質(zhì)量要求高，直徑45~70mm，適用于高速鐓鍛機(jī)的生產(chǎn)。AMP50XL瑞士哈特貝爾開發(fā)的先進(jìn)自動(dòng)化多工位精密熱鍛設(shè)備，如圖1所示，總成型噸位為8萬(wàn)kN，切割下料模塊和4個(gè)成型站集成，每分鐘生產(chǎn)60~100件，鍛件最大直徑104件mm，特別適用于精密鍛件的大規(guī)模生產(chǎn)。風(fēng)電軸承鋼球毛坯基于AMP50XL開發(fā)工藝，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)。

　　工藝流程

　　鋼球毛坯的原材料為優(yōu)質(zhì)軸承鋼，一般需要定制，按原材料質(zhì)量協(xié)議進(jìn)行檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后入庫(kù)。鍛造時(shí)，圓棒材料自動(dòng)送料，通過(guò)中頻感應(yīng)加熱爐加熱，然后由剪切機(jī)構(gòu)卸料。鍛造工藝如圖2所示。首先，將氧化皮去除，然后預(yù)鍛，兩端形成球形;然后最終鍛造成球形。

　　模具裝配圖如圖3所示。熱剪切下料后，材料段由材料段夾持器夾緊送至第一站，去除氧化皮。成型后，四點(diǎn)接觸機(jī)械手將成型后的工件送至第二站進(jìn)行預(yù)鍛，第三站由半球形凸模和凹模組合成型。高速鍛造機(jī)模具采用組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，在滿足模具使用壽命要求的前提下，盡可能降低參與成型的易損件模具尺寸，大大降低了模具的材料成本。生產(chǎn)速度快，工件與模具接觸時(shí)間短。成型模具在生產(chǎn)過(guò)程中直接用水冷卻，大大降低了模具的表面工作溫度，提高了模具的使用壽命。

　　鍛造后，鋼球毛坯需要快速控制冷卻，然后進(jìn)行球化退火，然后在出廠前檢查外觀缺陷和內(nèi)部金相組織。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　控制鍛造溫度

　　考慮到鋼球的鍛造組織，鋼球毛坯的初始鍛造溫度范圍為1050~1080℃，最終鍛煉溫度一般為950~980℃。棒材加熱后，固定雙溫度測(cè)量槍進(jìn)行實(shí)時(shí)溫度監(jiān)測(cè)，并將相關(guān)信息傳輸?shù)礁咚馘懺鞕C(jī)控制系統(tǒng)。對(duì)于不在設(shè)定溫度范圍內(nèi)的棒材，剪切機(jī)構(gòu)應(yīng)將其放入廢料罐中，以避免不合格的鍛件。

　　改進(jìn)了球坯出料

　　AMP50XL四個(gè)站為水平布置，第四站凹模側(cè)下方設(shè)有出料口。球坯從第三站凹模腔頂出后，有時(shí)球坯會(huì)滾動(dòng)?，F(xiàn)有機(jī)械手夾住四點(diǎn)接觸方式(圖4)。球面與機(jī)械鉗指之間有點(diǎn)接觸，接觸面積小。傳輸過(guò)程中夾持不穩(wěn)定，影響工藝穩(wěn)定性。因此，球坯接料槽是自行設(shè)計(jì)的，第三站形成的球坯通過(guò)接料槽順利移至出料口。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，球坯出料穩(wěn)定，生產(chǎn)穩(wěn)定性好。

　　高碳鉻軸承鋼在熱鍛成型后的冷卻過(guò)程中，隨著碳在奧氏體中溶解度的降低，過(guò)飽和碳以碳化物的形式從奧氏體中沿奧氏體晶體邊界沉淀，形成碳化物網(wǎng)狀組織，在隨后的球化退火中無(wú)法消除。網(wǎng)狀碳化物的存在嚴(yán)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(wǎng)狀碳化物水平的控制是鋼球鍛件的關(guān)鍵指標(biāo)之一。一般來(lái)說(shuō)，鍛件可以在輸送帶上進(jìn)行控制和冷卻。然而，實(shí)心鍛件表面冷卻快，心冷卻慢，容易沉淀網(wǎng)狀碳化物，造成質(zhì)量缺陷。因此，優(yōu)化和改進(jìn)了鋼球鍛造后的控制冷卻過(guò)程，采用了分段冷卻方法。各段控制的鋼球空白表面溫度變化趨勢(shì)如圖5所示。首先進(jìn)行水冷卻，然后進(jìn)行風(fēng)冷卻，然后噴霧冷卻，最后空冷至室溫。

　　經(jīng)過(guò)多次試驗(yàn)和工藝驗(yàn)證，球化退火后的鋼球毛坯網(wǎng)組織可達(dá)到2級(jí)以下，鍛造流線連續(xù)，分布合理，如圖6所示，滿足質(zhì)量要求?！　〗Y(jié)束語(yǔ)

　　通過(guò)以上技術(shù)，風(fēng)電鋼球毛坯最終實(shí)現(xiàn)AMP50XL批量生產(chǎn)在高速鍛造機(jī)上，圖7顯示了一些鋼球空白?，F(xiàn)在平均每班8小時(shí)可生產(chǎn)2萬(wàn)~3萬(wàn)件。通過(guò)測(cè)試，該工藝生產(chǎn)的鋼球空白大大提高了軸承的質(zhì)量，滿足了使用壽命的要求。

　　工藝工程師主要從事高速鍛造和熱模鍛設(shè)備的技術(shù)開發(fā)?！皽p少牙套擴(kuò)大毛刺”獲浙江省機(jī)械工業(yè)優(yōu)秀質(zhì)量管理組一等獎(jiǎng);“提高國(guó)產(chǎn)HUB零件生產(chǎn)效率”榮獲紹興市QC二等獎(jiǎng)活動(dòng)成果;有兩項(xiàng)專利。