一种风电用齿圈锻件的生产方法pdf 来源：下载淘金网    发布时间：2025-12-30 02:31:17

  

  本发明公开了一种风电用齿圈锻件的生产方法，以42CrMo的连铸圆坯为坯料，依次包括锻造工序和锻后正火处理工序，锻造工序包括镦拔、冲孔、修整成型、马杠扩孔、辗环步骤；并限定了连铸圆坯的元素组成。该大型风电齿轮箱齿圈采用大直径连铸圆坯作为锻造坯料，通过提升主要元素C、Si、Mn、Cr、Mo的下限值，某些特定的程度上减小P、S等元素的上限值，减小合金中的元素偏析，使得连铸圆坯的铸态组织容易被破碎、内部缺陷容易锻合；连铸圆坯中优选重量百分比的Al和Ti有助于在锻造和正火工序中细化晶粒，减少枝晶偏析，提升材料的

  1.一种风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，以42CrMo的连铸圆坯为坯料，依次包

  括锻造工序和锻后正火处理工序，所述锻造工序包括镦拔、冲孔、修整成型、马杠扩孔、辗环

  2.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，锻造步骤包括交替

  进行的N次镦粗和N+1次拔长；N为3或4；以镦粗前后的锻件长度比值为单次镦粗锻造比计，N

  3.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，冲孔步骤为毛坯的

  4.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，所述N为4；

  5.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，以拔长前后的锻件

  6.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，所述坯料的直径为

  7.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，所述锻造工序的锻

  件温度为1220～850℃，所述锻造工序采用三火次锻造成型，加热时间分别为镦拔步骤前、

  8.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，所述正火处理包

  正火：锻件装炉后升温至900±20℃，按有效厚度0.7～1.0h/25mm确定保温时长，第一

  段空冷至700±40℃后转入炉冷，炉冷时长不小于6h至620±40℃，然后转入第二段空冷。

  9.根据权利要求1所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，马杠扩孔前后毛坯

  10.根据权利要求7所述的风电用齿圈锻件的生产方法，其特征是，马杠扩孔和辗环

  步骤之间的火次回炉加热保温时间为3～5h，锻件加热至1140～1190℃。

  [0001]本发明涉及齿圈锻件技术领域，具体涉及一种风电用齿圈锻件的生产方法。

  [0002]风电大内齿圈的作用不仅包括传递动力，还用以改变转速和回转方向。内齿圈的

  性能要求包括：材料组织架构致密形高，具有优良的耐磨性、抗疲劳强度和低温冲击韧性。

  [0003]传统生产中风电齿圈采用模铸钢坯为原料。模铸钢锭满足大型材生产对致密度的

  高要求，并能提供高屈服强度和冲击功，但其缺陷在于：钢锭越大，冒口端与水口端的原材

  料成分差异越大，例如碳重量百分比差异大。经过锻造和锻后热处理，原材料成分差异最终

  导致法兰产品局部硬度差异。正常的情况下，金属材料的硬度与耐磨性呈正相关。采用连铸圆

  坯替代模铸钢坯存在以下阻碍：连铸圆坯的凝固方式决定了其中有可能会出现影响锻件性能的

  中心偏析、疏松和缩孔等内部缺陷，尤其是长度约为直径两倍以上的大尺寸连铸圆坯中，因

  为锭的尺寸越大，锭中的缺陷就越严重，锻造就越难改善缺陷，从而增加锻造的难度。

  [0004]齿圈锻造原料的牌号为42CrMo，CN114289675A中公开了相似元素组成的风电增速

  箱用齿圈锻件的制造方法，其中单次镦粗和拔长的锻比不小于1:2且不大于2.5:1，用于连

  铸坯中会导致锻件变形过大，失去一些原本应有的力学性能，如低温韧性。另外，正火的冷

  却方式为风冷，虽未具体说明降温速率，但强制风冷会导致齿圈内组织分布差异，进而对齿

  [0005]本发明的目的之一在于克服现存技术中存在的缺陷，提供一种风电用齿圈锻件的

  生产方法，采用连铸圆坯作为锻造坯料，经过控制控制元素偏析，使铸态组织容易被打碎，

  [0006]为实现上述技术效果，本发明的技术方案为：一种风电用齿圈锻件的生产方法，

  以42CrMo的连铸圆坯为坯料，依次包括锻造工序和锻后正火处理工序，所述锻造工序包括

  [0009]优选的技术方案为，锻造步骤包括交替进行的N次镦粗和N+1次拔长；N为3或4；

  [0010]以镦粗前后的锻件长度比值为单次镦粗锻造比计，N次镦粗的镦粗锻造比之和为

  6.2～7.1。进一步的，N次镦粗的镦粗锻造比之和为6.5～7.0。N次镦粗的镦粗锻造比之和又

  [0012]优选的技术方案为，冲孔步骤为毛坯的中心冲孔，孔直径与孔径向坯料直径的比

  值为(0.26～0.34)：1。进一步的，孔直径与孔径向坯料直径的比值为(0.28～0.32)：1。具体

  0.32:1、0.33:1、0.34:1点值以及以上述两个数值作为最大值和最小值的区间。

  [0018]进一步的，第一次镦粗的镦粗锻造比为1.69～1.79；第二次镦粗的镦粗锻造比为

  1.65～1.75；第三次镦粗的镦粗锻造比为1.55～1.65；第四次镦粗的镦粗锻造比为1.77～

  [0019]优选的技术方案为，以拔长前后的锻件长度比值为单次拔长锻造比计，

  [0023]进一步的，第一次拔长的拔长锻造比为0.71～0.80；第二次拔长的拔长锻造比为

  [0024]优选的技术方案为，所述坯料的直径为860～940mm；所述齿圈的内径为2000～

  2350mm，内径和外径之差为410～460mm。进一步的，所述坯料的直径为880～920mm；所述齿

  [0025]优选的技术方案为，所述锻造工序的锻件温度为1220～850℃，所述锻造工序采用

  三火次锻造成型，加热时间分别为镦拔步骤前、修整成型和马杠扩孔步骤之间以及马杠扩

  [0027]锻件装炉后升温至900±20℃，按有效厚度0.7～1.0h/25mm确定保温时长，第一段

  空冷至700±40℃后转入炉冷，炉冷时长不小于6h至620±40℃，然后转入第二段空冷。

  [0028]进一步的，锻件装炉后升温至900±10℃，按有效厚度0.7～1.0h/25mm确定保温时

  长，第一段空冷至700±30℃后转入炉冷，炉冷时长不小于6h至620±20℃，然后转入第二段

  [0029]优选的技术方案为，马杠扩孔前后毛坯的外径之比为1：(2.07～2.2)，内径之比为

  [0030]进一步的，马杠扩孔前后毛坯的外径之比为1：(2.09～2.16)，内径之比为1：(1.97

  1：2.19、1：2.2点值以及以上述两个数值作为最大值和最小值的区间。马杠扩孔前后毛坯的

  [0032]优选的技术方案为，马杠扩孔和辗环步骤之间的火次回炉加热保温时间为3～5h，

  锻件加热至1140～1190℃；进一步的，为4～5h，更进一步的，马杠扩孔和辗环步骤之间的火

  [0034]该大型风电齿轮箱齿圈采用大直径连铸圆坯作为锻造坯料，除对Cu、H、O、Ca等以

  及常规的六大残余元素的各自重量百分比以及重量百分比之和限定外，提升主要元素C、

  Si、Mn、Cr、Mo的下限值，某些特定的程度上减小P、S等元素的上限值，减小合金中的元素偏析，使得

  [0035]明确Al和Ti两种金属元素含量，连铸圆坯中优选重量百分比的Al和Ti有助于在锻

  造和正火工序中细化晶粒，减少枝晶偏析，提升材料的致密性以及齿圈产品的强度。

  [0037]下面结合附图和实施例，对本发明的具体实施方式作进一步描述。以下实施例仅

  [0039]与模铸钢锭相比，连铸更利于缩小坯料中各元素的含量区间，进而减小合金材料

  中的元素偏析。基于优选的连铸圆坯，优选镦粗、拔长的锻造比，破碎远离圆坯中心位置的

  铸态组织并生成锻态组织，充分锻合远离圆坯中心位置的内部缺陷，减小中心偏析、疏松和

  [0040]进一步的，在已知产品尺寸规格的基础上，选择预定尺寸的连铸圆坯。与模铸钢锭

  [0043]基于预定组成、尺寸的连铸圆坯，优选的锻造比之和以及进一步的镦粗锻造比、拔

  长锻造比使得中心偏析、疏松和缩孔等内部缺陷集中于锻件的中心位置，通过中心冲孔可

  有效去除。中心冲孔的尺寸过大会增加材料浪费量，过小则容易在冲孔边缘残留缺陷，齿圈

  [0044]基于相同尺寸的锻件，与模铸坯中心冲孔的尺寸(孔径)相比，连铸坯中心冲孔的

  [0045]经过镦粗拔长后，围合于中心冲孔外周的毛坯周向表面为圆弧面，孔径向坯料直

  [0047]镦粗拔长完成后转入马杠扩孔步骤，以保证锻件芯部有足够的塑形变形量，提高

  [0049]为了尽最大可能避免齿圈内环面形成细小的孔洞和裂纹，进一步劣化后续插齿的机械强度，

  [0051]基于生产规格要求，齿圈仅设置正火处理，正火后的冷却采用空冷+炉冷+空冷的冷却

  方式，利于42CrMo获得等轴细小、均匀的晶粒，减少锻件内部的应力，来保证齿圈探伤检

  [0057]化学成分按照以下元素重量百分比限定连铸：C：0.42％～0.45％、Si：0.25％～

  [0061]S2：Φ900、长约2270mm的圆坯采用四镦三拔作业，先镦粗至1300±15mm，后拔长至

  [0065]S6：使用油压机和马杠，辅以操作机扩孔，扩孔整平后的尺寸为Φ(1750±50)*Φ

  [0068]S9：正火：锻件装炉后升温至900±10℃，按有效厚度0.7～1.0h/25mm确定保温时

  长，第一段空冷至700±30℃后转入炉冷，炉冷时长6h至620±20℃，然后转入第二段空冷。

  [0070]1、ISO4967标准A法检测非金属夹杂物，夹杂物级别符合以下等级要求：细系A/B/

  [0071]2、低倍：中心疏松1，缩孔0，中心裂纹0，中间裂纹0，皮下裂纹0，皮下气泡0；

  [0073]4、按照GB/T13320标准评定金相组织：珠光体3级+少量铁素体，如图1所示；

  [0074]5、取样位置1/2半径处。带状组织在平衡组织状态下检验，推荐热处理温度：920℃

  [0076]7、采用与锻件相同的工艺过程生产试样，试样的正火工艺参数中保温时间为有效

  厚度的预定倍数，该预定倍数与齿圈的正火保温时间保持一致。试样(尺寸Φ10.02mm)拉伸

  [0077]8、按照ISO642标准检测齿圈淬透性(端淬温度850±5℃)：距离淬火端1.5mm处的

  [0080]42CrMo模铸钢锭作为原料，试样采用与实施例相同的生产的基本工艺，模铸钢锭的元素

  [0083]淬透性：按照ISO642标准检测齿圈淬透性(端淬温度850±5℃)：距离淬火端1.5mm

  处的硬度为57.5HRC，距离淬火端5mm处的硬度为57HRC，距离淬火端25mm处的硬度为

  [0084]实施例2齿圈的机械性能与实施例1齿圈相当，淬透性较实施例1的齿圈略差，说明

  [0085]实施例2模铸钢锭需要去除预定的水口和冒口，以降低元素偏析，原料利用率低于

  [0087]实施例3基于实施例1，不同之处在于S9的正火冷却方式为缓慢空冷，与实施例1的炉冷

  段相比，空冷时间减少约2h；经检测，试样的金相组织中存在少量粒状贝氏体，影响组织均

  [0088]以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人

  员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还能做出若干改进和润饰，这些改进和润饰

  2、成为VIP后，下载本文档将扣除1次下载权益。下载后，不支持退款、换文档。如有疑问加。

  3、成为VIP后，您将拥有八大权益，权益包括：VIP文档下载权益、阅读免打扰、文档格式转换、高级专利检索、专属身份标志、高级客服、多端互通、版权登记。

  4、VIP文档为合作方或网友上传，每下载1次， 网站将按照每个用户上传文档的质量评分、类型等，对文档贡献者给予高额补贴、流量扶持。如果你也想贡献VIP文档。上传文档

  上海工程技术大学2021-2022学年第1学期《西方经济学》期末考试试卷（A卷）含参.docx

  原创力文档创建于2008年，本站为文档C2C交易模式，即用户上传的文档直接分享给其他用户（可下载、阅读），本站只是中间服务平台，本站所有文档下载所得的收益归上传人所有。原创力文档是网络服务平台方，若您的权利被侵害，请发链接和相关诉求至 电线) ，上传者