[发明专利]一种风能电机轴用合金钢摩擦热处理工艺

说明书

本发明公开了一种风能电机轴用合金钢摩擦热处理工艺，包括设备安装、参数设置、初步升温、摩擦热处理、水冷淬火、表面清洁及停机检测等步骤。本申请首次引入摩擦热处理，采用硬质合金摩擦副对合金钢轴锻件进行摩擦热处理，并通过设备改造，控制摩擦热、磨损量、冷却及润滑处理，对锻造后的轴锻件毛坯的圆周面进行摩擦热处理，不仅得到满足工艺要求的淬硬层，且在淬火的同时对轴锻件表面进行镜面打磨，大大提高轴锻件的表面精度；本申请在摩擦热处理时由于圆筒体的合抱保护，避免淬火开裂风险，大大提高淬火出产率和产品品质，因此本申请可总结为将摩擦热表面淬硬处理和表面打磨处理结合的双重改进，从而缩短工期。

技术领域

本发明涉及合金钢热处理技术领域，尤其涉及一种风能电机轴用合金钢摩擦热处理工艺。

背景技术

风能电机轴是风电机组中较为重要的受力件，在转动过程电机轴与主轴轴承之间承受了来自作用于风电机组上的大部分载荷,包括轴向力、径向力和弯矩等，而对风能电机轴的热处理是决定其性能的最后一步。

但电机轴除了高强度、高韧性的主结构性能外，还要满足表面的高耐磨性和耐低温冲击韧度，因此既要保证电机轴表面具有足够的淬硬层深度，满足工件的性能要求，又不能因淬火应力过大导致工件开裂。

传统的正火、回火及调质处理的组合处理以及新兴的电磁高频淬火等均是对风电轴表面淬硬层形态、厚度及参数控制的手段。但比较在以上手段，高频淬火对淬硬层厚度难以控制，且过渡层较深切较不均匀；正火、回火及调质处理的组合处理，控制参数较多，控制过程较为复杂，且实验差异性较大，且需要不断地进料和出炉，造成热处理进程较长，成为影响工期的决定因素，亟待改进。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出的一种风能电机轴用合金钢摩擦热处理工艺。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种风能电机轴用合金钢摩擦热处理工艺，包括以下步骤：

1）设备安装：

设置数个弧形件，弧形件两端设有外翻边，且外翻边设有通孔，相邻外翻边通过螺栓紧固使弧形件合抱成一个圆筒体；

弧形件内壁等距设有梯形通槽，梯形通槽内卡接有摩擦条，摩擦条内侧面伸出弧形件的内表面内侧从而形成突出部，摩擦条内侧表面为与轴锻件圆柱面接触的弧面；

弧形件内表面、轴锻件圆柱面及相邻摩擦条之间形成空腔，该空腔用于排屑排液及热交换，位于相邻摩擦条之间的弧形件内表面部位开设有排屑通道，排屑通道另一端贯通至弧形件外表面且连通有气管接口，气管接口通过管道连接有压缩空气泵或排风机，连接压缩空气泵时对排屑通道进行吹气，进行排屑通道和轴锻件的清理，连接排风机时对排屑通道进行吸气，将空腔及进行排屑通道中的废屑或液体进行清理；

位于相邻摩擦条之间的弧形件内表面部位还内嵌有冷却液管，冷却液管长度方向与轴锻件轴心线平行，冷却液管沿长度方向等距设有喷口，喷口内液体的喷射方向与轴锻件轴心线垂直，从而对轴锻件圆柱面进行直喷冷却和清洗，冷却液管一端通过管道连接有循环泵和储水箱，用于供液；

2）参数设置：

取旋转拉拔锻造所得的轴锻件，将摩擦条插入弧形件的梯形通槽内，再将弧形件通过螺栓合抱在轴锻件圆柱面，在弧形件外表面施加径向压力，使摩擦条与轴锻件的压力为0.13-0.19MPa，该压力下轴锻件的表面损耗为有益损耗，即摩擦产生的废屑促进摩擦热的快速产生，且废屑有利于对轴锻件的打磨，从而实现摩擦热处理与抛光打磨的有机结合，如低于该压力则摩擦热生产较慢且较不均匀，达不到淬火和打磨的作用，如高于该压力如达到0.34MPa时，轴锻件的尺寸受到不利影响；控制轴锻件的转速为1200-1600r/min，该转速范围下，摩擦热可在15-20min达到淬火温度，且通过冷却液管的冷却壁循环换热处理，可在10min将淬火温度控制在750-900℃的淬火温度范围内；轴锻件与摩擦条间的摩擦系数为0.538；