一种用于风力发电机组主轴的热处理方法技术

本发明专利技术涉及主轴热处理技术领域，公开了一种用于风力发电机组主轴的热处理方法，包括以下步骤：S1：将工件放入热处理炉内；将工件升温至第一预热温度并保温；S2：将工件再升温至第一奥氏体化温度并保温；S3：关闭热处理炉内加热系统，让工件随炉冷却至第二奥氏体化温度并保温；S4：转移工件位置并水冷工件；S5：S4中水冷结束后，转移工件位置并油冷工件至预设油冷温度；S6：将工件放入热处理炉内；将工件升温至第二预热温度并保温；S7：将工件升温至回火温度并保温；S8：S7中保温结束后关闭热处理炉内加热系统；让工件随炉冷却至预设炉冷温度后，转移工件位置并空冷工件。本发明专利技术能够有效提升风力发电机组主轴的热处理质量及热处理效率。风力发电机组主轴的热处理质量及热处理效率。风力发电机组主轴的热处理质量及热处理效率。

【技术实现步骤摘要】
一种用于风力发电机组主轴的热处理方法


[0001]本专利技术涉及主轴热处理
，具体涉及一种用于风力发电机组主轴的热处理方法。

技术介绍

[0002]随着风电产业的快速发展，人们对于风力发电机组的制造工艺的重视程度也越来越高。而在风力发电机组中，风力发电机组主轴作为其中的关键部件，主轴的质量好坏对整体风力发电机组至关重要。
[0003]风力发电机组主轴作为重要的传动部件，在风力发电机组主轴完全独立结构和主轴半独立结构中，主轴常安装在风轮和齿轮箱之间，其前端通过螺栓与轮毂刚性连接，其后端与齿轮箱低速轴连接，承受力大且复杂，主要受力形式包括有轴向力、径向力、弯矩、转矩和剪切力。风力发电机每经历一次启动和停机，主轴所受的各种力都将经历一次循环，极易产生循环疲劳。在这种情况下，主轴需要具有较高的综合力学性能，一般要求抗拉强度(Rm)≥600MP，延伸强度(Rp0.2)≥470MPa，零件收缩率(A5)≥16％，延性性能(Z)≥45％，低温冲击功AKV(
‑
30℃)≥27J。
[0004]为达到上述综合力学性能标准，风力发电机组主轴需要经过一系列热处理工艺加工处理，常规的处理方法为按照常规调质工艺，采取淬火油冷+回火空冷的方式进行热处理，但是，此种方法处理后的风力发电机组主轴的零件收缩率(A5)及低温冲击功合格率较低，热处理效果较差，无法满足目标要求。
[0005]而现有的一种解决方法是通过重复回火的方式来重新提升主轴性能。然而，此类做法虽然最终能够得到满足综合力学性能标准的主轴，但是很大程度上增加了工件制造成本，还增加了工件的热处理生产周期，整体热处理效率较低。

技术实现思路

[0006]本专利技术意在提供一种用于风力发电机组主轴的热处理方法，用来解决现有风力发电机组主轴热处理质量较差，热处理效率较低，零件收缩率及低温冲击合格率较低的技术问题。
[0007]为达到上述目的，本专利技术提供的基础方案为：一种用于风力发电机组主轴的热处理方法，包括以下步骤：
[0008]S1：将工件放入热处理炉内；将工件升温至第一预热温度并保温；所述第一预设温度为600℃～650℃；且工件升温速度≤200℃/h；
[0009]S2：将工件再升温至第一奥氏体化温度并保温；所述第一奥氏体化温度为840℃～880℃；且工件升温速度≤80℃/h；
[0010]S3：S2中保温结束后关闭热处理炉内加热系统，让工件随炉冷却至第二奥氏体化温度并保温；所述第二奥氏体化温度为(A
C3
+10～30)℃；且，工件降温时间≤2h，工件保温时间≥1h；
[0011]S4：S3中保温结束后，转移工件位置并水冷工件；
[0012]S5：S4中水冷结束后，转移工件位置并油冷工件至预设油冷温度；所述预设油冷温度≤120℃；
[0013]S6：将工件放入热处理炉内；将工件升温至第二预热温度并保温；所述第二预热温度为300℃～350℃；且工件升温速度≤200℃/h；
[0014]S7：S6中保温结束后，将工件升温至回火温度并保温；所述回火温度为600℃～650℃；且工件升温速度≤60℃/h；
[0015]S8：S7中保温结束后关闭热处理炉内加热系统；让工件随炉冷却至预设炉冷温度后，转移工件位置并空冷工件；所述预设炉冷温度≤250℃；且炉冷速度为≤60℃/h。
[0016]本专利技术的工作原理及优点在于：通过依次对工件进行S1—S8的热处理，可使得热处理后的工件满足所需的零件收缩率(A5)和
‑
30℃条件下的低温冲击功要求，达到较高的零件收缩率及低温冲击合格率。本方案中的工件在经过S1
‑
S2的升温保温过程后，工件组织充分奥氏体化，已具备较好的塑形和热强性；此时执行S3，使之降温到第二奥氏体化温度，此时，降低淬火温度，防止淬火应力过大零件开裂，再配合以S4的水冷步骤，工件表层快冷到Ms点以下某一温度并保持一定时间后，在表层获得部分马氏体组织，随后转移工件进行S5的油冷步骤，在此过程中，工件次表层的热量传向表层，使表层的温度升高，结果是表层刚刚转变的马氏体组织发生自回火，从而使表层的韧性和应力状态得到改善，同时使工件整个截面有合理的温度梯度分布，既可以保证足够的淬硬层深度，满足工件的性能要求，又不会因淬火应力过大导致工件开裂。再经过后续的回火操作，消除工件应力，工件表层得到均匀的回火索氏体组织，具备较好的综合力学性能，进而满足主轴的其他性能要求，热处理质量较好。相应地，工件的低温冲击韧性得到提升，零件收缩率也得到提升。即保证工件达到了零件收缩率(A5)≥16％和
‑
30℃条件下的低温冲击功≥27J的要求。
[0017]本热处理方法中，仅执行了一次回火操作，即可达到较高的综合力学性能标准，相比于常规的热处理方案，常规方案中往往没有设置如本方案中的S3
‑
S4步骤，而是如附图1所示的，单纯采取淬火油冷+回火空冷的方式进行热处理，在升温至第一奥氏体化温度后直接采取油冷，而没有进行更为细致的温度控制和工件组织转变控制。这样做，虽然表面看来最终得到工件组织是类似的(得到马氏体组织和残余奥氏体组织)，但其达到的力学效果远远不如本方案。常规方案没有意识到在达到奥氏体化温度后的降温过程中，工件组织变化其实能够有更为细致的设置，这个降温过程也是可以被利用起来的，更重要的是，常规方案也没能找出适当的温度点去进行这类控制。
[0018]而本方案则发现了这一问题，并对工件达到奥氏体化温度后的降温过程进行了细分控制，对应为S3
‑
S4的操作；并且，本方案确定了适当的温度点及适当的温度控制时间，对应为第二奥氏体化温度及其保温时间。通过上述设置，本方案在正常的热处理过程中，就能够达到较高的零件收缩率及低温冲击合格率，而不需要增加额外的重复回火操作，这是常规方案都无法做到的。此外，由于较少了额外的重复回火操作，本方案可有效精简热处理步骤，有效减少热处理生产成本和生产周期，整体热处理效率较高，热处理质量较好，热处理变形可控。
[0019]进一步，在S1中和S6中的工件升温速度为150℃/h～200℃/h。
[0020]这样设置，对升温速度进行了进一步的限定，避免因升温速度控制不当而使得工
件在加热过程发生内裂或断裂的同时，可相应保证升温效率。
[0021]进一步，所述工件的有效厚度为δmm；在S1中，工件保温时间为(0.75～1)
×
δmin；在S2中，工件保温时间为(1.5～2)
×
δmin。
[0022]由于工件具有一定的厚度，同时加热时速度往往比较快，当仪表等显示到达目标温度时，大多情况下，只是工件的表面温度到达目标温度了，而其心部其实并未到温，需要足够的保温时间以使得工件热透；本方案这样设置，保温时间严格依照工件的实际有效厚度对应制定，可保证升温后的工件能够被充分加热。并且，S2中的工件保温时间略大于S1的时间，为工件的组本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于风力发电机组主轴的热处理方法，其特征在于，包括以下步骤：S1：将工件放入热处理炉内；将工件升温至第一预热温度并保温；所述第一预设温度为600℃～650℃；且工件升温速度≤200℃/h；S2：将工件再升温至第一奥氏体化温度并保温；所述第一奥氏体化温度为840℃～880℃；且工件升温速度≤80℃/h；S3：S2中保温结束后关闭热处理炉内加热系统，让工件随炉冷却至第二奥氏体化温度并保温；所述第二奥氏体化温度为(A
C3
+10～30)℃；且，工件降温时间≤2h，工件保温时间≥1h；S4：S3中保温结束后，转移工件位置并水冷工件；S5：S4中水冷结束后，转移工件位置并油冷工件至预设油冷温度；所述预设油冷温度≤120℃；S6：将工件放入热处理炉内；将工件升温至第二预热温度并保温；所述第二预热温度为300℃～350℃；且工件升温速度≤200℃/h；S7：S6中保温结束后，将工件升温至回火温度并保温；所述回火温度为600℃～650℃；且工件升温速度≤60℃/h；S8：S7中保温结束后关闭热处理炉内加热系统；让工件随炉冷却至预设炉冷温度后，转移工件位置并空冷工件；所述预设炉冷温度≤250℃；且炉冷速度为≤60℃/h。2.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组主轴的热处理方法，其特征在于，在S1中和S6中的工件升温速度为150℃/h～200℃/h。3.根据权利要求1所述的一种用于风力发电机组主轴的热处理方法，其特征在于，所述工件的有效厚度为δmm；在S1中，工件保温时间为(0.75～1)
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【专利技术属性】
技术研发人员：张维，艾明平，李沛海，罗正章，向小琴，彭必胜，
申请(专利权)人：重庆长征重工有限责任公司，
类型：发明
国别省市：