風(fēng)力發(fā)電機(jī)軸承是風(fēng)力發(fā)電機(jī)的關(guān)鍵部件之一。由于其惡劣的使用環(huán)境和較高的維護(hù)成本，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。鋼球坯以優(yōu)質(zhì)軸承鋼為原料，采用熱鍛工藝，鍛后控制冷卻和球形退火工藝，確保網(wǎng)狀、帶狀、液體分析組織符合質(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)。

　　高速鐓鍛機(jī)生產(chǎn)鋼球毛坯

　　直徑范圍為45~70mm，適用于高速鐓鍛機(jī)的生產(chǎn)。AMP50XL高速熱鐓機(jī)是瑞士哈特貝爾開發(fā)的一種先進(jìn)的自動(dòng)化多工位精密熱鍛設(shè)備。如圖1所示，總成噸位為80000kN，整合切割下料模塊和4個(gè)成形工位，生產(chǎn)速度為每分鐘60~100件，最大直徑為104件mm，特別適合大批量生產(chǎn)精密鍛件。風(fēng)電軸承鋼球坯基于AMP50XL進(jìn)行工藝開發(fā)，實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

　　工藝流程

　　鋼球坯的原材料為優(yōu)質(zhì)軸承鋼，一般需要根據(jù)原材料質(zhì)量協(xié)議進(jìn)行定制、檢驗(yàn)，檢驗(yàn)合格后存放。在鍛造過程中，圓棒材料自動(dòng)進(jìn)料，通過中頻感應(yīng)加熱爐進(jìn)行加熱，然后通過剪切機(jī)構(gòu)進(jìn)行材料。鍛造過程如圖2所示，先進(jìn)行鐓粗，去除氧化皮，然后進(jìn)行預(yù)鍛，兩端形成球形;然后最后鍛造成球形。

　　模具裝配圖如圖3所示。熱剪切和材料切割后，材料段由材料段夾緊器夾緊，送至第一工位進(jìn)行鐓粗，以去除氧化皮。鐓粗成型后，由四點(diǎn)接觸機(jī)械手將鐓粗后的工件送至第二工位進(jìn)行預(yù)鍛，第三工位由半球形凸模和凹模組成。高速鐓粗機(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的尺寸，這將大大降低模具的材料成本。生產(chǎn)速度快，工件與模具接觸時(shí)間很短。在生產(chǎn)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(jìn)行球化退火，然后在出廠前檢查球坯的外觀缺陷和內(nèi)部金相組織。

　　關(guān)鍵技術(shù)

　　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(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)礁咚兕^鍛機(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)將材料扔入廢罐中，以避免不合格的鍛件。

　　球坯出料改良

　　圖3模具裝配圖

　　AMP50XL四個(gè)工位為水平水平布置，第四工位凹模側(cè)下設(shè)有出料口。球坯從第三工位凹模腔頂出后，有時(shí)球坯會(huì)滾動(dòng)，現(xiàn)有機(jī)械手通過四點(diǎn)接觸夾緊(圖)

　　控制冷卻鍛后

　　在高碳鉻軸承鋼的冷卻過程中，隨著奧氏體中碳溶解度的降低，過飽和碳沿奧氏體晶體邊界以碳化物的形式從奧氏體中分離出來，形成碳化物網(wǎng)狀組織，這在隨后的球形退火中無法消除。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。一般來說，鍛件可以控制輸送帶上的冷卻。然而，鋼球空白的固體鍛造表面冷卻速度快，心臟冷卻速度慢，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程，采用了分段冷卻方法。各部分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，然后進(jìn)行噴霧冷卻，最后進(jìn)行室溫。

　　經(jīng)過多次試驗(yàn)和工藝驗(yàn)證，球化退火后的鋼球毛坯網(wǎng)狀組織可達(dá)到2級(jí)以下，鍛造流線連續(xù)，分布合理

　　結(jié)束語(yǔ)

　　通過以上技術(shù)，風(fēng)電鋼球毛坯最終實(shí)現(xiàn)AMP50XL對(duì)于高速鐓粗機(jī)的批量生產(chǎn)，圖7顯示了一些鋼球坯。目前，8小時(shí)單班平均可生產(chǎn)20000~30000件。通過測(cè)試，該工藝生產(chǎn)的鋼球坯大大提高了軸承質(zhì)量，滿足了使用壽命要求。

　　工藝工程師，主要從事高速鐓鍛和熱模鍛設(shè)備的技術(shù)開發(fā)?！皽p少牙套的毛刺”獲得浙江省機(jī)械行業(yè)優(yōu)秀質(zhì)量管理團(tuán)隊(duì)一等獎(jiǎng);“提高國(guó)產(chǎn)HUB零件生產(chǎn)效率”榮獲紹興市QC活動(dòng)成果二等獎(jiǎng);擁有兩項(xiàng)專利。