風能發電設備專用鋼球製造工藝的製作方法

2023-05-31 22:11:41

專利名稱：風能發電設備專用鋼球製造工藝的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種鋼球的製造工藝，具體是一種風能發電設備專用鋼球製造工藝。

背景技術：
由於其綠色環保，風力發電近年來受到了世界各個國家的高度重視，風電行業形勢發展相當迅速。我國風電市場約需求風電軸承專用鋼球3000萬粒，國際市場需要約15億粒。因此風能發電專用鋼球具有廣闊的市場前景。
由於風能設備用鋼球溼度及載荷變化很大，因此要求產品具有較高的性能，如耐衝擊性強、壽命長、可靠性高等，並需要隨著風向的變化而變化。目前市場上還沒有能完全符合標準的風能設備用鋼球，其原因在於工藝方法還沒有足夠成熟。


發明內容
本發明提供了一種能生產出耐衝擊性強、壽命長、可靠性高，並能隨著風向的變化而變化的風能發電設備專用鋼球製造工藝。
為了解決以上技術問題，本發明的風能發電設備專用鋼球製造工藝步驟如下首先將原材料熱擠壓連續成型，再光磨，光磨後進入階段硬度控制熱處理程序，再進行表面強化、硬磨，硬磨後再進行表面強化，然後經過兩次研磨，再拋光；拋光後對外觀進行渦流探傷，對外觀無損的鋼球再進行兩次研磨，最後清洗、檢驗、塗油包裝；所述原材料熱擠壓連續成型是以封閉中頻快速加熱800℃，採用一對合金軋輥相向勻速輕拉傳動擠壓，去環邊的，然後對傳動到刀具處的原材料通過刀具切割成均等的小段；所述階段硬度控制熱處理是指將鋼球在電爐中以800-900℃下進行保溫，使鋼球熱透，再將鋼球一粒粒倒入淬火池內通過三個階段冷卻①、將熱透的鋼球掉入35-45°的水溶性淬火劑，形成液相蒸發，出現一層薄的蒸汽膜；②、通入新鮮的冷卻液不斷替代蒸汽膜，鋼球表面形成大量的汽泡；③、鋼球表面直接與液體接觸，依靠傳導和對流進行冷卻；將經過上述三階段冷卻的鋼球從淬火池內吊出，擺放到空氣回火爐網帶上，通過輻射進行低溫回火後再在200℃下進行保溫4小時，然後導出；所述磨削採用一個固定導盤與一個轉動砂輪盤在一定的壓力作用下，使經淬、回火後的鋼球在兩盤之間磨去部分留量，改善表面質量和形狀。
以上工藝的優點在於1.封閉熱擠壓無環帶連續成型新工藝當前國際先進的小環帶錐鼓型自動成型冷鐓新工藝，雖然解決了大留量磨削和大進給量磨削中的表面變質層的技術難題；但從技術應用上風能專用鋼球的直徑尺寸大，基本都在36mm以上，由於其在冷鐓過程中衝壓力過大，球坯無法正常形成，顯然冷鐓成型技術是不能適應的；在鋼球熱鐓工序的基礎上，我們經過多次反覆試驗，以封閉中頻快速加熱，採用一對合金軋輥相向傳動擠壓，完成加熱——擠壓——去環邊——斷料——自動成型的新工藝，從根本上解決了大直徑風能專用鋼球的成型技術和新工藝轉化。
2.快速冷卻合成淬火與表面硬度均勻性控制技術在熱處理生產過程中有兩個重要環節加熱與冷卻。在產品冷卻時所採用的冷卻介質及冷卻方式對熱處理件的性能起著重要作用。為了改善項目產品的使用性能及更好的發揮材料潛力的重要途徑，我們對採取不同濃度的介質對產品硬度、變形量及組織的影響進行了分析研究，為制定合理的熱處理工藝提供依據，我們選用合成淬火劑，在淬火槽中設置冷卻器、加熱器和循環裝置，通過改變濃度和溫度瞬間調整冷卻特性，即在高溫階段冷卻比水慢、比油快；產品在第二階段快速冷卻，得到淬火馬氏體；當冷卻進入第三階段時，隨溫度降低，合成淬火劑會形成凝膠狀薄膜，從而使工件的溫度冷卻變慢，不僅保持了大直徑鋼球鹽浴淬火工藝的物理改性優勢更從根本上解決了快速冷卻和心部與表面兩極區的硬度差的技術難點。
3.磨削曲線控制與大進給量表面變質層控制技術風能鋼球在磨削加工中的關鍵技術體現在兩個方面；一是可控的切削避免過快的切削或因過慢的切削鈍化產品表面特性，導致喪失產品的尺寸公差，二是相對磨削的總量基本超過了1mm，而從大接觸面大摩擦阻力的精確磨削並控制到0.4um以內的公差所存在的表面變質層控制。
由於該產品生產工藝先進，質優價廉，極具市場競爭力，它投入批量生產，將使我國自行研製的風能發電專用鋼球率先進入國內外市場，結束我國主要依賴進口的歷史，可節約大量外匯，具有重要的現實意義和深遠的社會意義。

具體實施例方式 先將用作原材料的鋼絲通過原材料以封閉中頻快速加熱800℃，再採用一對合金軋輥相向勻速輕拉傳動擠壓鋼絲，去環邊的，然後對傳動到刀具處的鋼絲通過刀具切割成均等的小段。將鋼絲熱擠壓連續成型並切成小段後，再光磨。光磨後進入階段硬度控制熱處理程序，所述階段硬度控制熱處理是指將鋼球在電爐中以800-900℃下進行保溫，使鋼球熱透，再將鋼球一粒粒倒入淬火池內通過三個階段冷卻①、將熱透的鋼球掉入35-45℃的水溶性淬火劑，形成液相蒸發，出現一層薄的蒸汽膜；②、通入新鮮的冷卻液不斷替代蒸汽膜，鋼球表面形成大量的汽泡；③、鋼球表面直接與液體接觸，依靠傳導和對流進行冷卻；將經過上述三階段冷卻的鋼球從淬火池內吊出，擺放到空氣回火爐網帶上，通過輻射進行低溫回火後再在200℃下進行保溫4小時，然後導出；再進行表面強化將鋼球導入強化機提升筒，設定好時間和速度，讓鋼球在提升筒內以角速度旋轉的方式和自身互相撞擊的作用，使鋼球表面發生形變，從而提高鋼球的表面壓應力和硬度；硬磨採用一個固定導盤與一個轉動砂輪盤在一事實上的壓力作用下，使經淬、回火後的鋼球在兩盤之間磨去部分留量，改善表面質量的形狀；硬磨後再進行表面強化將鋼球導入強化機提升筒，設定好時間和速度，讓鋼球在提升筒內以角速度旋轉的方式和自身互相撞擊的作用，使鋼球表面發生形變，從而提高鋼球的表面壓應力和硬度；然後經過兩次研磨採用兩個鑄鐵盤，以氮化鉻或其它磨料，使鋼球在壓力和機械運動的作用下，在兩盤之間磨去部分留量，達到工藝規定的精度和表面質量；再拋光將鋼球放入拋光桶內，讓拋光桶以40～45°的傾角轉動，注入少量的水和石灰和純鹼中和，通過8～10分鐘的清洗，使鋼球表面潔清；拋光後對外觀進行渦流探傷，對外觀無損的鋼球再進行兩次研磨採用兩個鑄鐵盤，以氮化鉻或其它磨料，使鋼球在壓力和機械運動的作用下，在兩盤之間磨去部分留量，達到工藝規定的精度和表面質量；最後清洗、檢驗、塗油包裝。
權利要求
1、風能發電設備專用鋼球製造工藝，首先將原材料熱擠壓連續成型，再光磨，光磨後進入階段硬度控制熱處理程序，再進行表面強化、硬磨，硬磨後再進行表面強化，然後經過兩次研磨，再拋光；拋光後對外觀進行渦流探傷，對外觀無損的鋼球再進行兩次研磨，最後清洗、檢驗、塗油包裝；其特徵在於所述原材料熱擠壓連續成型是以封閉中頻快速加熱800℃，採用一對合金軋輥相向勻速輕拉傳動擠壓，去環邊的，然後對傳動到刀具處的原材料通過刀具切割成均等的小段；所述階段硬度控制熱處理是指將鋼球在電爐中以800-900℃下進行保溫，使鋼球熱透，再將鋼球一粒粒倒入淬火池內通過三個階段冷卻①、將熱透的鋼球掉入35-45℃的水溶性淬火劑，形成液相蒸發，出現一層薄的蒸汽膜；②、通入新鮮的冷卻液不斷替代蒸汽膜，鋼球表面形成大量的汽泡；③、鋼球表面直接與液體接觸，依靠傳導和對流進行冷卻；將經過上述三階段冷卻的鋼球從淬火池內吊出，擺放到空氣回火爐網帶上，通過輻射進行低溫回火後再在200℃下進行保溫4小時，然後導出；所述磨削採用一個固定導盤與一個轉動砂輪盤在一定的壓力作用下，使經淬、回火後的鋼球在兩盤之間磨去部分留量，改善表面質量和形狀。
全文摘要
本發明公開了一種風能發電設備專用鋼球製造工藝，首先將原材料熱擠壓連續成型，再光磨，光磨後進入階段硬度控制熱處理程序，再進行表面強化、硬磨，硬磨後再進行表面強化，然後經過兩次研磨，再拋光；拋光後對外觀進行渦流探傷，對外觀無損的鋼球再進行兩次研磨，最後清洗、檢驗、塗油包裝。本發明的封閉熱擠壓無環帶連續成型新工藝、快速冷卻合成淬火與表面硬度均勻性控制技術、磨削曲線控制與大進給量表面變質層控制技術均先進，生產的產品質優價廉，極具市場競爭力。
文檔編號F16C33/32GK101280806SQ20081012361
公開日2008年10月8日 申請日期2008年5月26日 優先權日2008年5月26日
發明者施祥貴, 沙小建, 林 馬, 湯國華, 魏如春 申請人:江蘇力星鋼球有限公司