[发明专利]大功率风电主轴的复合锻压工艺及锻压用模具

说明书

大功率风电主轴的复合锻压工艺及锻压用模具。本发明公开了一种大功率风电主轴的复合锻压工艺，其包括步骤：(1)浇铸钢锭坯料，包括主体和冒口；(2)第一火锻造：坯料进炉加热至1170‑1230℃，保温7‑12小时；然后镦粗至高度H，再拔长至1.7‑2.3H；再镦粗至高度H，再拔八方分料；(3)第二火锻造：坯料回炉加热至1170‑1230℃，保温5‑10小时；然后拔台阶，热切冒口，放入垫高模和法兰模中，采用局部镦粗的方式锻造成型大法兰；脱模后拔台阶并滚圆得到成型毛坯。本发明的工艺可有效解决常规轴类自由锻方法中的问题，实现大功率风电主轴大法兰端的快速成型，加工余量小，无需考虑拔长凹芯问题，并且可有效提高风电主轴大法兰的切向性能。

技术领域

本发明属于风电主轴锻造技术领域，具体涉及一种大功率风电主轴的复合锻压工艺及锻压用模具。

背景技术

风电主轴是连接风机叶片和增速齿轮箱的核心部件，是大功率风力发电机的核心部件。常用的风电主轴形状如图1和图2所示，一端为大法兰，另一端是台阶状的轴段，台阶轴段与大法兰相接处为过渡大圆弧。大法兰外径尺寸和台阶轴段外径尺寸落差大，使得风电主轴的锻造难度提高，按常规轴类自由锻方法需要考虑：

1、开坯分料后拔长易产生凹芯，需要加长分料长度；

2、拔台阶过程中，由于台阶差很大，导致砧块压下过程中圆角处不能达到理想的清角状态，所以需要考虑加台阶圆角料；

3、由于台阶差很大，拔台阶过程中产生偏心后无法有效的校正，必须加大大法兰外径余量来保证最终成品加工余量；

4、风电主轴大法兰采用的是切向机械性能验证，常规轴类锻件锻造时，金属方向为轴向延伸，切向机械性能无法保证。

以上几点问题最终将导致成型毛坯重量和成本上升。为了提升市场竞争力，必须开发新的锻造工艺，一方面减轻成型毛坯重量，降低成本，另一方面还需要有效的保证法兰的性能。

发明内容

因此，针对现有技术中风电主轴通过常规轴类自由锻造方法时加工余量大、成本高且法兰性能得不到保证的技术问题，本发明的目的在于提供一种大功率风电主轴的复合锻压工艺，可有效减少加工余量和成本，同时保证法兰性能。

本发明的大功率风电主轴的复合锻压工艺包括步骤：

(1)浇铸钢锭坯料，包括主体和冒口，然后切除水口，割掉冒口飞边；

(2)第一火锻造

2a)坯料进炉加热至1170-1230℃，保温7-12小时后出炉；

2b)将坯料的冒口压成钳把，进漏盘镦粗主体，镦粗后主体高度H为原主体长度的0.4～0.6倍，再拔长至1.7-2.3H；

2c)再进漏盘镦粗至高度H，然后拔长并切出分料口；

(3)第二火锻造

3a)坯料切出分料口后回炉加热至1170-1230℃，保温5-10小时出炉；

3b)坯料出炉后拔台阶，然后放入叠放在压机平台上的垫高模和法兰模中，采用局部镦粗的方式锻造成型大法兰；所述垫高模中心设有轴段型腔，所述垫高模分为若干段，所述法兰模中心设有法兰端型腔；

3c)大法兰成型后脱模，然后再拔台阶并滚圆得到成型毛坯。

优选的，步骤(1)中，所述主体为八方料，横截面为八角形，纵截面为梯形且上端大、下端小。以此浇铸的钢锭坯料形状拟合风电主轴的形状(法兰端大、轴段小)，便于后续锻造。

优选的，步骤(3)中，所述的法兰端型腔由上部大直径孔、中间锥孔和下部小直径孔组成；中间锥孔和上部大直径孔相接处为过渡圆弧面，上部大直径孔下部直角处设有下沉圆角。