[发明专利]一种风力发电机基础用细螺纹高强度螺杆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多构件连接用的螺杆的加工方法，特别是涉及一种应用于风力发电机基础的细螺纹高强度螺杆的制造方法。 

背景技术

风能作为一种清洁的可再生资源，越来越受到世界各国的重视，国内外都很重视利用风力来发电，开发新能源。风力发电所需要的装置，称作风力发电机组。风力发电机组工作时，其风轮的转动会产生很大的轴向力、弯矩与水平荷载，因此风机基础在安装时，对于连接风机架与各部件的螺栓的技术要求较高。 

螺杆穿过构件上的通孔后与螺母配合进行紧固，是常见的构件连接方式。目前常见的风机基础用高强度螺杆多为按照GB/T 20065-2006《预应力混凝土用螺纹钢筋》生产的热轧成形螺纹钢筋，钢筋为通体间歇螺纹，牙面凹凸不平，尺寸不均匀，椭圆度大，公差范围大，制造精度低；牙型断续，轮廓模糊，受力仅集中在断续螺纹局部，螺纹承载面积小，承载能力差。 

风力发电机基础用细螺纹高强度螺杆，其长度长、螺距大、螺纹底宽大，要求在螺纹冷挤压过程中的金属变形量大，而且连续挤压会产生大量热量。传统的分段接挤冷挤压成形工艺效率低、稳定性差，难以满足风力发电机基础用细螺纹高强度螺杆的螺纹成形。 

发明内容

为了克服现有高强度螺杆螺纹冷挤压成形中：连续挤压发热量大且不易消散，大长度工件易自转，挤压效率低且成形不稳定的问题，本发明旨在提供一种散热快、挤压成形效率高、稳定性好的高强度螺杆的制造方法。 

本发明为了实现上述目的所采用的技术方案是： 

一种风力发电机基础用细螺纹高强度螺杆的制造方法，其特征在于：包括以下步骤：

①选择钢材并按照需求截取相应长度作为坯料；

②矫直处理；

③利用中频感应炉加热进行热处理；

④探伤；

⑤精整处理，并在工件的螺纹待成形部位涂覆二硫化钼；

⑥工件通过滚丝机冷挤压使连续细螺纹加工成形：

将工件置于滚丝机的托架上，在滚丝机槽轮的带动下，工件匀速直线通过滚丝机的滚丝轮进行螺纹挤压成形，所述工件在传送的同时还作定位自转。

根据以上所述的风力发电机基础用细螺纹高强度螺杆的的制造方法，步骤⑥中所述滚丝机的滚丝轮采用两个平行的环型滚丝轮，两个环型滚丝轮的相对夹角α在螺纹滚制前根据工件螺旋角β与滚丝轮螺旋角γ按照下述公式进行调整： 

α=β-γ， tgβ= ，式中：β—工件螺旋角， P —工件螺距，d₂—工件螺纹中径，

γ—滚丝轮螺旋角（本发明的环型滚丝轮γ=0，α=β）；

在连续冷挤压过程中，将滚丝轮挤压力控制在12帕，滚压螺纹所需的滚压力按照下述公式进行计算：E₀=250P，式中：E₀ —滚压力（N），P  —工件螺距（mm），HB—工件材料硬度值，δ —工件材料延伸率，L  —工件螺纹长度（mm），F  —滚压力修正系数F=2，Z  —工件材料硬化系数Z=1~2，K  —滚丝轮头数K=1；

工件在螺纹滚制时还进行风冷散热。

本发明螺纹螺距P=8.45mm，属于大螺距螺纹，其螺纹底宽大，挤压时金属变形量大，单次滚压无法成形，按步骤⑥将螺纹分二次进行冷挤压成形。 

步骤①中所述坯料由热轧调质圆钢42CrMo4截取长度为8m—12m。 

经过步骤②所述矫直处理后的坯料直线度小于1.5mm/m。 

步骤③中频感应炉进行热处理使坯料的机械性能满足：屈服强度R_eL≥930 MPa，抗拉强度R_m≥1080Mpa，断后伸长率A≥9%；-40℃时三个试样的冲击功平均值Akv≥27J；疲劳试验满足在频率15Hz，应力范围40-100MPa情况下，1000万次不发生断裂。 

步骤④所述探伤采用超声波探伤与涡流探伤。 

本发明螺纹属于大螺距螺纹，其螺纹底宽大、挤压时金属变形量大，单次滚压无法成形，则按步骤⑥将螺纹分二次进行冷挤压成形。    

以上所述的本发明的技术方案与现有技术相比有这样的有益效果：

滚丝机采用相对夹角可调整的平行的两个滚丝轮，且设置滚丝托架与槽轮，保证工件在挤压过程中匀速直线运动，减小工件自转的阻力，提高挤压效率和挤压稳定性。

待挤压螺纹部位涂有二硫化钼并在挤压过程中进行风冷，加快连续挤压产生的热量的消散，减小对挤压设备尤其是滚丝轮和轴的不良影响。