風(fēng)電產(chǎn)品熱處理工藝分析

近幾年，隨著(zhù)我國風(fēng)電行業(yè)的快速發(fā)展，風(fēng)電技術(shù)的國產(chǎn)化成為我國發(fā)展風(fēng)電領(lǐng)域的重要課題，而風(fēng)電齒輪箱又是風(fēng)電機組中的核心部件。風(fēng)電齒輪箱的服役條件嚴酷，功率大，速差大，精度高，使用壽命要求長(cháng)，可靠性要求高。為了實(shí)現復雜工作環(huán)境下傳動(dòng)系統的長(cháng)服役周期及高可靠性,對傳動(dòng)系統特別是齒輪、主軸、軸承部品（如圖1）等關(guān)鍵零部件的結構設計、制造工藝(包括材料加工工藝及表面處理工藝等)都提出了嚴格要求。這類(lèi)風(fēng)電產(chǎn)品對其表面硬度、耐磨性等機械性能指標有較高的要求。在實(shí)際生產(chǎn)中，風(fēng)電用齒輪、齒軸、軸承部品主要都采用滲碳淬火工藝。通過(guò)采用合理的熱處理工藝設計，使其最終可以達到規定的技術(shù)要求。因此，熱處理給風(fēng)電產(chǎn)品帶來(lái)了良好的機械性能提升。

材料的性能是產(chǎn)品承載能力的基礎，合理選擇材料和熱處理工藝可以提高風(fēng)電產(chǎn)品的承載能力。目前18CrNiMo7-6 已成為風(fēng)電產(chǎn)品的主流標準用鋼。其特點(diǎn)如下：高的心部抗拉強度及韌性；芯部及滲碳層均具有高的疲勞強度；高淬透性能；淬火后微畸變；良好的高溫使用性能。

產(chǎn)品技術(shù)指標如下：

1）有效硬化層深度為2.0-6.0mm（550HV），以深滲層居多；

2）淬火后表面硬度58-62HRC；芯部硬度30-47HRC；

3）內氧化深度根據不同產(chǎn)品滲層要求而不同；

4）表面組織、芯部組織滿(mǎn)足相關(guān)標準規定。

熱處理流程：生產(chǎn)準備→裝料→前清洗→氣體滲碳緩冷+再次加熱淬火→回火→檢驗→包裝→出庫。

1、產(chǎn)品變形的控制：在熱處理設備的可靠性、穩定性、精確性得到保障的前提下，滲碳淬火時(shí)的裝爐方式、滲碳溫度、淬火升溫速度、淬火溫度、淬火冷卻溫度、淬火介質(zhì)是滲碳淬火工藝中影響產(chǎn)品變形的關(guān)鍵因素。

加熱過(guò)程中采取預熱、階梯升溫的加熱方法，具體預熱溫度、保溫時(shí)間根據產(chǎn)品結構及產(chǎn)品裝爐情況而定；對于結構形狀復雜的滲碳淬火產(chǎn)品采用補償墊塊、墊圈、芯軸，合適的工裝夾具、合理的裝夾擺放；淬火冷卻中采用熱油實(shí)施淬火等，這些措施可以使產(chǎn)品在加熱時(shí)的受熱及冷卻時(shí)的散熱比較均勻，讓產(chǎn)品芯表及各部位的溫度分布趨于平衡，目的在于減小產(chǎn)品在受熱和冷卻過(guò)程中的溫度分布差異，提高其均勻性，從而減小畸變。

2、加工過(guò)程中產(chǎn)品內部組織的控制：合理選擇熱處理工藝溫度、保溫時(shí)間及碳勢，嚴格控制工件表面的碳濃度。從熱處理工藝角度分析，淬火前奧氏體晶粒大小與奧氏體化溫度及時(shí)間，表面碳濃度，淬火加熱前原始組織有關(guān)，奧氏體化溫度越高時(shí)間越長(cháng)，奧氏體晶粒越大；表面碳濃度增高到一定程度將導致過(guò)剩碳化物融入奧氏體中，進(jìn)而促進(jìn)奧氏體晶粒長(cháng)大，使得淬火后馬氏體粗大，同時(shí)也會(huì )增加殘余奧氏體數量。而淬火溫度對產(chǎn)品變形的影響也很關(guān)鍵，因此，在保證淬火后組織合格的前提下，盡量選擇較低的淬火溫度。

利用該工藝對幾種不同風(fēng)電產(chǎn)品進(jìn)行加工，均達到產(chǎn)品技術(shù)要求，熱處理后性能滿(mǎn)足ISO6336-5中MQ級材料要求。