[发明专利]风能发电设备专用钢球制造工艺

说明书

技术领域

本发明涉及一种钢球的制造工艺，具体是一种风能发电设备专用钢球制造工艺。

背景技术

由于其绿色环保，风力发电近年来受到了世界各个国家的高度重视，风电行业形势发展相当迅速。我国风电市场约需求风电轴承专用钢球3000万粒，国际市场需要约15亿粒。因此风能发电专用钢球具有广阔的市场前景。

由于风能设备用钢球湿度及载荷变化很大，因此要求产品具有较高的性能，如耐冲击性强、寿命长、可靠性高等，并需要随着风向的变化而变化。目前市场上还没有能完全符合标准的风能设备用钢球，其原因在于工艺方法还没有足够成熟。

发明内容

本发明提供了一种能生产出耐冲击性强、寿命长、可靠性高，并能随着风向的变化而变化的风能发电设备专用钢球制造工艺。

为了解决以上技术问题，本发明的风能发电设备专用钢球制造工艺步骤如下：首先将原材料热挤压连续成型，再光磨，光磨后进入阶段硬度控制热处理程序，再进行表面强化、硬磨，硬磨后再进行表面强化，然后经过两次研磨，再抛光；抛光后对外观进行涡流探伤，对外观无损的钢球再进行两次研磨，最后清洗、检验、涂油包装；所述原材料热挤压连续成型是以封闭中频快速加热800℃，采用一对合金轧辊相向匀速轻拉传动挤压，去环边的，然后对传动到刀具处的原材料通过刀具切割成均等的小段；所述阶段硬度控制热处理是指将钢球在电炉中以800-900℃下进行保温，使钢球热透，再将钢球一粒粒倒入淬火池内通过三个阶段冷却：①、将热透的钢球掉入35-45°的水溶性淬火剂，形成液相蒸发，出现一层薄的蒸汽膜；②、通入新鲜的冷却液不断替代蒸汽膜，钢球表面形成大量的汽泡；③、钢球表面直接与液体接触，依靠传导和对流进行冷却；将经过上述三阶段冷却的钢球从淬火池内吊出，摆放到空气回火炉网带上，通过辐射进行低温回火后再在200℃下进行保温4小时，然后导出；所述磨削采用一个固定导盘与一个转动砂轮盘在一定的压力作用下，使经淬、回火后的钢球在两盘之间磨去部分留量，改善表面质量和形状。

以上工艺的优点在于：1.封闭热挤压无环带连续成型新工艺：当前国际先进的小环带锥鼓型自动成型冷镦新工艺，虽然解决了大留量磨削和大进给量磨削中的表面变质层的技术难题；但从技术应用上风能专用钢球的直径尺寸大，基本都在36mm以上，由于其在冷镦过程中冲压力过大，球坯无法正常形成，显然冷镦成型技术是不能适应的；在钢球热镦工序的基础上，我们经过多次反复试验，以封闭中频快速加热，采用一对合金轧辊相向传动挤压，完成加热——挤压——去环边——断料——自动成型的新工艺，从根本上解决了大直径风能专用钢球的成型技术和新工艺转化。

2.快速冷却合成淬火与表面硬度均匀性控制技术：在热处理生产过程中有两个重要环节：加热与冷却。在产品冷却时所采用的冷却介质及冷却方式对热处理件的性能起着重要作用。为了改善项目产品的使用性能及更好的发挥材料潜力的重要途径，我们对采取不同浓度的介质对产品硬度、变形量及组织的影响进行了分析研究，为制定合理的热处理工艺提供依据，我们选用合成淬火剂，在淬火槽中设置冷却器、加热器和循环装置，通过改变浓度和温度瞬间调整冷却特性，即在高温阶段冷却比水慢、比油快；产品在第二阶段快速冷却，得到淬火马氏体；当冷却进入第三阶段时，随温度降低，合成淬火剂会形成凝胶状薄膜，从而使工件的温度冷却变慢，不仅保持了大直径钢球盐浴淬火工艺的物理改性优势更从根本上解决了快速冷却和心部与表面两极区的硬度差的技术难点。

3.磨削曲线控制与大进给量表面变质层控制技术：风能钢球在磨削加工中的关键技术体现在两个方面；一是可控的切削避免过快的切削或因过慢的切削钝化产品表面特性，导致丧失产品的尺寸公差，二是相对磨削的总量基本超过了1mm，而从大接触面大摩擦阻力的精确磨削并控制到0.4um以内的公差所存在的表面变质层控制。

由于该产品生产工艺先进，质优价廉，极具市场竞争力，它投入批量生产，将使我国自行研制的风能发电专用钢球率先进入国内外市场，结束我国主要依赖进口的历史，可节约大量外汇，具有重要的现实意义和深远的社会意义。

具体实施方式

先将用作原材料的钢丝通过原材料以封闭中频快速加热800℃，再采用一对合金轧辊相向匀速轻拉传动挤压钢丝，去环边的，然后对传动到刀具处的钢丝通过刀具切割成均等的小段。将钢丝热挤压连续成型并切成小段后，再光磨。光磨后进入阶段硬度控制热处理程序，所述阶段硬度控制热处理是指将钢球在电炉中以800-900℃下进行保温，使钢球热透，再将钢球一粒粒倒入淬火池内通过三个阶段冷却：①、将热透的钢球掉入35-45℃的水溶性淬火剂，形成液相蒸发，出现一层薄的蒸汽膜；②、通入新鲜的冷却液不断替代蒸汽膜，钢球表面形成大量的汽泡；③、钢球表面直接与液体接触，依靠传导和对流进行冷却；将经过上述三阶段冷却的钢球从淬火池内吊出，摆放到空气回火炉网带上，通过辐射进行低温回火后再在200℃下进行保温4小时，然后导出；再进行表面强化：将钢球导入强化机提升筒，设定好时间和速度，让钢球在提升筒内以角速度旋转的方式和自身互相撞击的作用，使钢球表面发生形变，从而提高钢球的表面压应力和硬度；硬磨：采用一个固定导盘与一个转动砂轮盘在一事实上的压力作用下，使经淬、回火后的钢球在两盘之间磨去部分留量，改善表面质量的形状；硬磨后再进行表面强化：将钢球导入强化机提升筒，设定好时间和速度，让钢球在提升筒内以角速度旋转的方式和自身互相撞击的作用，使钢球表面发生形变，从而提高钢球的表面压应力和硬度；然后经过两次研磨：采用两个铸铁盘，以氮化铬或其它磨料，使钢球在压力和机械运动的作用下，在两盘之间磨去部分留量，达到工艺规定的精度和表面质量；再抛光：将钢球放入抛光桶内，让抛光桶以40～45°的倾角转动，注入少量的水和石灰和纯碱中和，通过8～10分钟的清洗，使钢球表面洁清；抛光后对外观进行涡流探伤，对外观无损的钢球再进行两次研磨：采用两个铸铁盘，以氮化铬或其它磨料，使钢球在压力和机械运动的作用下，在两盘之间磨去部分留量，达到工艺规定的精度和表面质量；最后清洗、检验、涂油包装。