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            寧波市鎮海電競比賽押注平臺機械鑄造有限公司

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            電競比賽押注平臺-5MW 海洋風電齒輪箱轉軸鑄造工藝研發

            2021-11-23 14:55:00
            文章來源:電競比賽押注平臺  

                

            摘要:本文研究對象為5MW海洋風電齒輪箱轉軸。經由過程設置公道的冒口、補助,采取冷鐵嚴酷分區,包管 {{z(站點標題)}}豎直標的目的和程度標的目的的挨次凝固,操縱進步前輩的MAGMA軟件摹擬闡發和優化,獲得了質量及格,組織致密的轉軸 {{z(站點標題)}}; {{z(站點標題)}}采取“淬火+回火”方案取得知足力學機能的最好熱處置工藝,材料機能合適率達100%。

            要害詞:風電轉軸;鍛造工藝;力學機能

            引言,跟著情況污染加重,傳統能源和資本日趨欠缺,人類對潔凈、可再生能源的強烈要求促使可再生能源財產獲得了史無前例的成長挑戰。風電也是我國的主要能源資本,截止2018年年末,中國海洋風電已核準的容量跨越1700萬千瓦,在建容量約600萬千瓦,裝機總容量累計約360萬千瓦。今朝中國已并網海洋風電裝機總容量位居世界第三位,僅次在英、德兩國;當前已建成并網的海洋風電項目首要散布在江蘇、上海,但比來幾年廣東、福建、浙江海洋風電開辟扶植進度加速顯著,但今朝我國各年夜風電場合利用的風機電組絕年夜部門依靠進口,本錢居高不下,制約了我國風電行業的敏捷成長[1-3]。

            風電手藝的完全自立化是我國風電范疇所面對的主要課題,具有自立常識產權、機能靠得住的年夜型風力發電齒輪箱的研制有益在下降我國的風電本錢,具有廣漠的市場利用前景。齒輪箱是風力發機電組中的一個主要機械部件,它的感化是將風輪在風的動能下發生的動力傳遞給發機電并使其獲得響應的轉速,而轉軸的機能直接影響到齒輪箱的工作效力[4-12]。本文研發的產物為5MW海洋風電齒輪箱轉軸。

            1、產物介紹

            5MW海洋風電齒輪箱轉軸廓尺寸φ1600* 2200,粗加后重量6.48噸, {{z(站點標題)}}毛重8噸,最年夜壁厚248 mm,最小80 mm, {{z(站點標題)}}布局如圖1(a)所示,圖1(b)為布局剖面圖,壁厚轉變多,補縮梯度差,布局易熱裂。內涵質量要求極高,同時要求產物防侵蝕、抗沖擊,無損檢測要求嚴酷,超聲波檢測合適EN 12680-1規范UV2級要求,不克不及發生夾渣、縮松、裂紋等鍛造缺點,鍛造平直度、平整度、齊心度公役合適ISO 8063-3 GCTG 6級。

            傳統風電轉軸材質為球墨鑄鐵件[13],為提高海洋風電轉軸的抗蝕性和低溫沖擊機能,材質為G18NiMoCr3-6,屬在低合金高強度鋼,為歐洲商標的材質,根據歐洲尺度為:EN 10340:2007《布局用 {{z(站點標題)}}》,其化學成份要求見表1,調質后的機械機能見表2。

            2、研制進程

            2.1鍛造工藝

            {{z(站點標題)}}的冒口、補助和冷鐵的設計,是包管齒輪箱轉軸 {{z(站點標題)}}內部組織致密的決議身分。冒口的首要感化是供給 {{z(站點標題)}}凝固進程體積縮短必須的鋼液,避免發生縮孔、縮松,其次是出氣和浮渣,包管 {{z(站點標題)}}致密[14]。

            冒口設計的根基要求:①冒口要有足夠長的凝固時候,以包管冒口最后凝固。②供給 {{z(站點標題)}}液態和凝固縮短所需的足夠鋼液。③包管冒口和 {{z(站點標題)}}之間存在通順的補縮通道,即知足補縮距離要求。

            模數是 {{z(站點標題)}}的體積與傳熱概況積的比值,是權衡 {{z(站點標題)}}凝固時候的參數,其計較公式可簡化以下:

            M=V/S(1)

            式中:V—— {{z(站點標題)}}體積,S——散熱概況積

            M=S/CL(2)

            式中:S—— {{z(站點標題)}}截面積,CL——截面周長(不包羅非散熱面)

            M=W/2(3)

            式中:W—— {{z(站點標題)}}壁厚(有雙方長短散熱面)

            起首拔取區域計較 {{z(站點標題)}}的模數,按照 {{z(站點標題)}}的模數放年夜響應平安系數計較出冒口的模數,選擇適合冒口,并按照 {{z(站點標題)}}的布局特點和補縮規模,選擇適合的冒口外形、數目、位置。

            除模數計較外,利用全流程虛擬制造軟件[15]和進步前輩的MAGMA凝固摹擬軟件[16]進行設計和驗證,肯定最公道的冒口和補助尺寸規格。齒輪箱轉軸 {{z(站點標題)}}采取明冒口和暗冒口相連系的補縮體例,在補縮結尾區設置響應規格的冷鐵,以提早阻斷明、暗冒口之間的液態補縮通道,提高冒口補縮效力;同時核算補縮區域、調劑溫度場,有益在挨次凝固,實現有用補縮,確保內部組織致密,知足無損探傷要求。

            2.2成型方案

            5MW海洋風電齒輪箱轉軸為反轉展轉布局,冒口、補助、冷鐵等補縮工藝對稱,可采取木模實樣成型方案和組芯成型方案。木模實樣成型方案長處在在型腔直接由模子構成,尺寸精度高,無砂芯對接間隙,工藝信息履行到位,錯誤謬誤是內腔刷涂堅苦,概況質量不容易節制。組芯成型方案長處在在模子費用低,型腔可刷涂到位,內腔概況質量可節制,錯誤謬誤在在對型芯定位要求極高,不然 {{z(站點標題)}}尺寸得不到包管。因為齒輪箱轉軸對表里同軸度要求很高,而且同軸度對轉軸軸向誤差很敏感,軸向角度每誤差1,徑向尺寸可誤差20~30mm,對內腔非加工面來講,必需切確包管砂芯軸向角度誤差。綜合斟酌利弊,采取木模實樣成型方案,側重節制轉軸尺寸。

            2.3熱處置工藝

            因為該產物所利用工況較為卑劣,所受工作載荷年夜,應力復雜,材料服役時首要的掉效模式是低溫脆性致使的斷裂粉碎。而工件的掉效無疑會很年夜的影響。是以對產物綜合質量和進程節制較為嚴酷。

            比擬其他產物,轉軸 {{z(站點標題)}}材料機能方面不但有-40℃低溫沖擊AKV≥27 J的要求,并且抗拉強度要求年夜在780 MPa,屈就強度≥630 MPa。產物既要求強度高,又要求低溫沖擊韌性好。

            經由過程材料摹擬軟件,在設計的內控成份規模內,依照即定的方針成份輸入摹擬軟件,得出該材質的CCT曲線闡發,得出了材料的持續冷卻后分歧冷速下的組織改變和改變溫度,和淬火的M改變溫度和竣事溫度,同時也能夠看出,該材料的淬火臨界冷卻速度很是年夜,對淬火冷卻速度要求很是高,不然,淬火冷速不快的話,會有P或B等組織發生,這將影響強度,更會下降低溫韌性。

            {{z(站點標題)}}采取淬火+回火方案,重點是淬火的實行。由于 {{z(站點標題)}}布局屬在喇叭外形,內腔為漸縮性,孔洞最小啟齒直徑為200 mm。為包管圓盤法蘭上的各試塊可以或許劃一前提的熱處置,且包管充實操縱熱處置爐資本,采取一爐2件裝在淬火托盤上,進行加熱和淬火。轉軸采取立裝,圓盤法蘭接觸淬火托盤。

            淬火裝爐前包管軸內孔洞切割氧化渣和雜物清算清潔,以便淬火時,水汽能從孔洞噴出,從而內腔也能獲得冷卻。

            針對以上難點和產物質量要求,熱處置工藝方面需要研究化學成份對該低溫材料的影響,制訂該材質的最好成分內控;研究熱處置工藝對該材料低溫機能和高強度的影響機理,取得知足力學機能的熱處置工藝;同時,研究合適現場現實的最好熱處置裝爐和淬火方案和進程節制辦法,終究實現材料機能合適率達100%。

            3、結論

            本文設置公道的冒口、補助,采取冷鐵嚴酷分區,經由過程三維軟件摹擬闡發和優化,獲得了質量及格,組織致密的轉軸 {{z(站點標題)}}。針對 {{z(站點標題)}}布局上的難點和產物質量要求,并研究熱處置工藝對該材料低溫機能和高強度的影響機理,取得知足力學機能的熱處置工藝為淬火+回火方案。同時,采取合適現場現實的最好熱處置裝爐和淬火方案和進程節制辦法,終究實現材料機能合適率達100%。

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